Модель годографа электромагнитных волн, дифрагированных на локальном объекте при георадиолокационном изучении слоев горных пород криолитозоны

В георадиолокации одной из наиболее популярных процедур определения скорости распространения электромагнитных волн в массиве горных пород является подбор теоретических гиперболических годографов с последующим сравнением с годографом, полученным при георадиолокационном измерении. Эта процедура основана на модели однородной среды, но в настоящее время объектом изучения георадиолокации часто становятся неоднородные среды, такие как горизонтально-слоистые среды, характерные для рыхлых отложений криолитозоны. В статье представлены результаты исследования формирования гиперболических годографов георадиолокационных сигналов в горизонтально-слоистой среде без учета дисперсии и поглощения электромагнитных волн. На основе законов геометрической оптики выведены формулы, позволяющие рассчитать форму гиперболической оси синфазности георадиолокационных сигналов, отраженных от локального объекта в многослойном массиве мерзлых горных пород. На примере массива горных пород криолитозоны, содержащего слой незамерзших горных пород, показано влияние мощностей слоев горных пород и их относительной диэлектрической проницаемости на кажущуюся диэлектрическую проницаемость, получаемую в результате расчета теоретического гиперболического годографа. Также представлены условия, при которых невозможно определить наличие слоя незамерзших горных пород по гиперболическому годографу. Установленные закономерности апробированы на синтетических георадиолокационных радарограммах, рассчитанных в программе gprMax. Результаты теоретических исследований подтверждены сравнением с результатами анализа данных компьютерного моделирования георадиолокационных измерений в системе gprMax (относительная погрешность составила менее 0,5 %).