Ученые из Кубанского государственного аграрного университета совершили прорыв в диагностике безопасности гидротехнических сооружений. В ходе масштабного исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, они доказали высочайшую эффективность геотомографического сканирования для мониторинга состояния земляных плотин, защищающих густонаселённые территории от наводнений.
Объектом пристального изучения стал 18-километровый участок инженерной защиты на левом берегу реки Кубань — земляная низконапорная плотина, введенная в эксплуатацию еще в 1953 году. Это классический пример стареющей инфраструктуры, от исправности которой зависят жизни людей и сохранность сельскохозяйственных угодий. Традиционный визуальный осмотр, долгие годы бывший основным методом контроля, уже не может дать полной картины о внутреннем состоянии сооружения.
И здесь на помощь пришли передовые неразрушающие технологии. Исследователи использовали комплекс современного оборудования: георадар «Око-3», электронный тахеометр и умный детектор «Nokta Invenio Smart» с искусственным интеллектом. Если говорить просто, ученые сделали плотине «МРТ» — просветили ее с помощью электромагнитных волн, не причинив никакого вреда. Это позволило заглянуть вглубь сооружения и увидеть то, что скрыто от глаз.
Результаты оказались тревожными, но предсказуемыми. Под внешне спокойной поверхностью скрывалась сеть скрытых дефектов: трещины, пустоты и зоны разуплотнения грунта. Особую опасность представляют участки в нижних слоях плотины, где концентрация повреждений наиболее высока. Анализ показал, что причины кроются в недостаточном уплотнении грунта при строительстве 70-летней давности, а также в многолетнем воздействии природных факторов — перепадов температуры, вибраций и переувлажнения.
С помощью специальной математической обработки данных — полосовой фильтрации высокочастотных компонентов — ученым удалось выявить даже микроскопические дефекты. Технология 3D-моделирования позволила построить точную цифровую карту внутренних полостей и зон ослабленного грунта, что критически важно для планирования ремонтных работ.
Исследование выявило и конкретные участки повышенного риска, где в будущем возможно развитие прорыва, сползание откоса или оползень. Своевременное обнаружение этих опасных зон позволяет уже сейчас спланировать и провести превентивные работы по укреплению сооружения, не дожидаясь катастрофы.
Эта работа наглядно демонстрирует, что будущее безопасности гидротехнических сооружений — за регулярным и высокоточным неразрушающим мониторингом. Внедрение геотомографического сканирования в практику эксплуатации плотин позволит не только предотвратить аварии, но и значительно продлить жизнь жизненно важным инженерным объектам, от которых зависит благополучие целых регионов.
Исследование опубликовано в журнале «Мелиорация и гидротехника»
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
