В данной статье рассмотрены возможности метода георадиолокации при решении инженерно-геокриологических задач на участках горных работ россыпного месторождения криолитозоны. Представлена методика проведения георадарных измерений в условиях действующего месторождения с учетом тех мест, где непрерывное профилирование затруднительно. Ее особенность заключается в проведении измерений угловым георадиолокационным сканированием (УГС) в отдельных точках для оценки геокриологических условий массива горных пород. Рассмотрены особенности георадиолокационных волновых полей геокриологического разреза. Предложены интерпретационные признаки, позволяющие выделять сигналы, отраженные от границ мерзлые - талые породы. Установлено, что сигналы-отражения от талых пород обнаруживаются по повышению значений их амплитуд и смещению центральной частоты спектра в низкочастотную область по сравнению с характеристиками сигналов, полученных при зондировании на участках мерзлых пород. Представлены результаты геокриологических исследований на территории Северной части Якутской алмазоносной провинции методами георадиолокации и бурения. В соответствии с предложенными интерпретационными признаками выполнен анализ волновых полей, а для подтверждения интерпретации использована информация более десяти скважин: на пяти скважинах выявлены талые породы. На основе данных георадиолокации, по семи профилям, построена карта распространения талых горных пород на глубинах 1,5-5,9 м по участку исследований.
This article considers the capabilities of the ground-penetrating radar (GPR) method in solving engineering geocryological problems at sites of placer mining operations in the permafrost zone. The methodology of conducting GPR measurements in the conditions of an active deposit is presented, taking into account those areas where continuous profiling is difficult. Its peculiarity lies in conducting measurements by angular GPR scanning (AGS) at individual points to assess the geocryological conditions of the rock mass. The features of the GPR wave fields of the geocryological section are considered. Interpretative characteristics are proposed that allow distinguishing signals reflected from the boundaries of frozen-thawed rocks. It has been established that reflection signals from thawed rocks are detected by an increase in their amplitude values and a shift of the central frequency of the spectrum to the low-frequency area compared to the characteristics of signals obtained when probing frozen rock areas. The results of geocryological studies in the Northern part of the Yakutsk diamondiferous province using GPR and drilling methods are presented. In accordance with the proposed interpretation features, wave fields were analyzed, and information from more than ten wells was used to confirm the interpretation: thawed rocks were detected in five wells. Based on the GPR data, a map of thawed rock distribution at depths of 1.5-5.9 m across the study area was constructed using seven profiles. The work was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (topic No. 0297-2021-0020, of the unified state information system for recording research, development and technological work for civil purposes No. 122011800086-1) and the program of activities of the scientific and educational center “NORTH: Territory of Sustainable Development” for technological project No. 4: “Technologies for efficient and comprehensive extraction of useful components from mineral raw materials” using the equipment of the Center for Collective Use of the Federal research center ҺYakut Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciencesһ, grant No. 13. Center for collective use 21.0016.

На реке Лена ежегодно наблюдаются опасные ледовые заторы, которые возникают на участке Кангаласский мыс - устье реки Алдан. Образование заторов на этом участке вызывает затопление населенных пунктов Намского района и угрожает г. Якутску. Для прогнозирования условий прохождения весеннего половодья необходима информация о строении и толщине ледяного покрова в предвесенний период. Информацию о характеристиках ледяного покрова на акваториях позволяет получать метод георадиолокации с борта летательного аппарата. В статье представлены установленные георадиолокационные признаки различного строения ледяного покрова, которые позволяют достоверно распознавать участки монолитного и торосового льда. Монолитный лед на радарограмме отображается симметричными, прослеживаемыми осями синфазности отраженных волн. Торосовый лёд характеризуется асимметричными осями синфазности различной пилообразной и параболической формы отраженных волн. Результаты апробации установленных признаков позволили получить пространственную информацию о толщине и строении ледяного покрова реки Лена в районе села Партизан в апреле 2022 г. По интерпретированным данным георадиолокации с помощью метода интерполяций ҺКригингһ в программе "Surfer" построена карта пространственного распределения толщины льда на исследуемом участке реки. Толщина монолитного льда варьирует в диапазоне 50-150 см. Толщина торосового льда находится в широких пределах 100-250 см. При этом торосовый лед распространен на 21% больше по сравнению с монолитным льдом. В результате исследований установлены георадиолокационные признаки и показано, что по особенностям динамических характеристик волновых полей радарограмм можно определить различное строение ледяного покрова рек.

Проведен анализ опубликованных материалов о физических свойствах горных пород, о геологическом строении и технологиях разработки россыпных месторождений золота и алмазов. Рассмотрены наиболее крупные и уникальные россыпные месторождения Якутии, определены их основные характеристики, требующие детального изучения геофизическими методами (характер рельефа плотика, мощность рыхлых отложений, геологические образования и неоднородности слагающие месторождение, продуктивные залежи их формы и размеры, закономерности их локализации, контур россыпи). В результате анализа современного состояния геофизических технологий для изучения массивов горных пород, горно-геологических и горнотехнических условий россыпных месторождений золота и алмазов Якутии обоснован выбор направления рационального геофизического комплекса для оперативного контроля полноты извлечения полезных ископаемых и повышения эффективности ведения горных работ в условиях криолитозоны.
The analysis of the published materials on the physical properties of rocks, geological structure and technologies for the development of placer deposits of gold and diamonds is carried out. The most large-scale and unique placer deposits of Yakutia are considered, their main characteristics requiring detailed studying by geophysical methods are determined (nature of a relief of the balsa, capacity of friable deposits, geological formations and heterogeneity of the composing field, the productive reservoir in their shape and size, patterns of their localization, contour placer). As a result of the analysis of the current state of geophysical technologies for the study of rocks, geological and mining terms alluvial deposits of gold and diamonds of Yakutia is reasonable the choice of rational directions of the geophysical complex for operational control of the completeness of extraction of mineral resources and improve the efficiency of mining in permafrost.

Рассмотрены возможности оценки влажности горных пород на основе данных георадиолокации. Предложена методика оценки влажности дисперсных горных пород по эмпирической формуле, основанной на определении относительного изменения времени задержки (N) георадиолокационных сигналов, отраженных от границ раздела сред в мерзлом (tM, нс) и талом (tT, нс) состоянии. Ее апробация выполнена в натурных условиях на двух объектах Центральной Якутии. Данные георадиолокации рассмотрены в пределах деятельного слоя в период полного промерзания и оттайки горных пород. На первом участке апробации значения данных выбраны с отрезка профиля в окрестности скважины контрольного бурения. По трем соседним точкам зондирований рассчитано среднее значение времени задержки сигнала от опорной границы на глубине 1,7 м. Оценено относительное изменение времени задержки сигналов N. Рассчитана средняя весовая влажность по предложенной формуле. В соответствии с методикой также определено распределение влажности вдоль георадиолокационного профиля на втором участке апробации. Применение предложенной методики позволит дистанционно оценить влажность дисперсных горных пород и ее изменения под воздействием различных природно-климатических и техногенных факторов в пределах деятельного слоя горного массива криолитозоны.
Potential of GPR data for evaluation of rocks humidity is considered. A method for evaluation of humidity of dispersed rocks by an empirical formula is proposed, which is based on determination of a relative change in the delay time (N) of GPR signals reflected from interfaces of media in frozen (tM, ns) and thawed (tT, ns) condition. The method was tested in field conditions at two sites in Central Yakutia. The GPR data are considered within an active layer, in a period of complete freezing and defrosting of the rocks. In the first site of testing the data values were taken from a part of a profile in the vicinity of the borehole test drilling. The average time delay of a GPR signal from the reference boundary at the depth of 1.7 m was calculated by three neighboring points of sounding. The relative change of the delay time of the signals Nt is evaluated. The average humidity content is calculated by the proposed formula. In accordance with the method the humidity distribution along the GPR profile in the second site of testing is also determined. Application of the method will allow to evaluate humidity of dispersed rocks remotely and its changes under the influence of various climatic and anthropogenic factors within the active layer of the permafrost zone rock mass.

Рассмотрен разработанный комплекс программного обеспечения для георадиолокационных исследований в режиме мониторинга. Комплекс ориентирован на использование для обследования дорожного полотна георадара ОКО-2 (ООО ҺЛогиСһ). Привязка георадиолокационной информации к системе координат осуществляется GPS приемником. Запись и обработка полевых материалов производится программным обеспечением (ПО) ҺGeoScan 32һ (ООО ҺЛогиСһ). Получены результаты тестирований разработанного программного обеспечения по данным разносезонных георадиолокационных исследований на участке автодороги ҺВилюйский трактһ (г.Якутск). Оценены уровень взаимодействия отдельных блоков разработанного комплекса и произведена его доработка для повышения точности географической привязки анализируемых данных. Показана возможность работы комплекса при мониторинге и картографировании о фактическом состоянии земляного полотна на протяженном участке автомобильной дороги, позволившая выявить сезонные изменения свойств грунтов земляного полотна и разрушение дорожной одежды на ранних стадиях.
In this study, the developed complex software for GPR studies in monitoring mode is considered. The complex is focused for use for examination of the roadway by GPR OKO-2 (LLC ҺLogisһ). Binding GPR data to the coordinate system is carried out by the GPS receiver. Recording and processing of field materials is the software (SOFTWARE) ҺGeoScan 32һ (LLC ҺLogisһ). The results of testing the developed software according to seasonal GPR investigations on the highway ҺVilyui tractһ (Yakutsk) are received. The level of interaction of separate blocks of the developed complex is estimated and its completion is made for increase of accuracy of a geographical binding of the analyzed data. The possibility of work in monitoring and mapping of the actual condition of the subgrade on a long stretch of road, which allowed to reveal seasonal changes of properties of soil subgrade and the destruction of the pavement at early stages is shown. The developed complex software for GPR studies in monitoring mode allows you to automate the process of collecting, storing and processing information, including GPR, gridded for qualitative analysis of soil bases of highways, operated in permafrost.

Для выработки критериев выявления трещин в многолетнемерзлых горных породах методом георадиолокации проведено физическое моделирование георадиолокационных зондирований горного массива с трещиной заполненной льдом. Представлены результаты физического моделирования методом георадиолокации. Зондирования проведены георадаром "ОКО-2" (Группа компаний "Логис-Геотех", Россия) с антенным блоком АБ1200 МГц. Описаны условия, параметры, последовательность и методика проведения экспериментальной работы. В результате экспериментальных георадиолокационных измерений, были получены радарограммы, на которых четко прослежены контрастные электрофизические границы, отражающие структуру модели. Проведен частотный анализ георадиолокационных сигналов, на основе которого установлены спектральные признаки выявления трещины заполненной льдом в массиве горных пород, отмечены изменения осей синфазности георадиолокационных сигналов, отраженных от нижней и верхней границ льда, определена форма Фурье-спектра георадиолокационной трассы полученной во льду и в песке. На основе установленных критериев появляется возможность изучения трещиноватости мерзлых горных пород методом георадиолокации.
One of the problems in placer mining by the opencast method in the North is the determination of rock mass fracturing. Generally, fractures in loose sediments are filled with conglomerates and ice. The presence of ice complicates geological exploration by increasing amount of drilling and promotes formation of oversizes after blasting. At the present time, fractures can be detected by various geophysical methods, seismic exploration, acoustic logging and ground-penetrating radar. Seismics and acoustic logging are mostly used to study deep fractures, while ground-penetrating radar is applicable at shallow depths (to 30 m). Proper procedures and software to backup the ground-penetrating radar studies are unavailable by now. Aimed to develop criteria for detecting fractures in permafrost by ground-penetrating radar, physical modeling of GPR sounding in permafrost rock mass with ice-filed fracture is carried out. The modeling results are described. The sounding was implemented using ground-penetrating radar OKO-2 (Logis-Geotekh Group of Companies, Russia) with antenna assembly AB-1200 MHz...

Дистанционные геофизические методы позволяют получать в сжатые сроки достоверную информацию о строении и свойствах горного массива.
Remote geophysical methods make it possible to obtain reliable information on the structure and properties of the massif in a short time.