Ссылка для цитирования: Применение комплекса геофизических методов для обследования земляной плотины водохранилища К-25 в Республике Казахстан / Е.М. Ахметов, К.М. Асемов, Б.Г. Муканова, Т. Миргаликызы, Б.М. Аширов, А.К. Жолдыбаев // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 3. – С. 39-48. Актуальность. Проблемы безопасности плотин, используемых в целях мелиорации сельскохозяйственных угодий, остро стоят в обществе. Их разрушение приводит к большому экономическому и экологическому ущербу. Достойное место для решения данной проблемы занимает их мониторинг неинвазивными геофизическими методами. Геофизические методы позволяют получать информацию об объекте исследования дешево и оперативно и дополняют традиционные геотехнические методы. В процессе эксплуатации плотины происходит просачивание воды через ее тело, вокруг водосбросных конструкций, а также в прибортовой части, что приводит к образованию эрозионных зон. Этот процесс сопровождается изменением физико-механических свойств пород, которые могут существенно влиять на устойчивость и безопасность сооружения. Своевременное обнаружение на ранней стадии таких изменений геофизическими методами имеет важное значение для принятия превентивных мер и предотвращения катастроф. Цель: обоснование выбора рационального комплекса геофизических методов, опробование их на гидротехнических сооружениях земляного типа, оценка их информативности в определении текущего состояния сооружения. Объект: зоны эрозии земляной плотины водохранилища К-25 в Казахстане. Методика: полевые исследования, обработка и интерпретация полученных данных; выявление зон эрозии, связанных с увлажненностью, по параметрам сопротивления, поляризации, диэлектрической проницаемости; построение исходного инженерно-геологического разреза сооружения; обоснование режимного наблюдения методом естественного электрического поля; картирование зон инфильтрации и ее направления при различной степени наполненности водохранилища; выделение зон разуплотнений и их оценка по данным продольных и поперечных волн; комплексная интерпретация результатов исследований, анализ и составление структурного строения сооружения. Результаты. Создана технология диагностики физического состояния земляной плотины по геофизических данным в условиях Республики Казахстан. Методы диполь-электрического зондирования вызванной поляризации, вертикального электрического зондирования и георадарное зондирование показали высокую эффективность при выявлении участков с повышенной водопроницаемостью. Проведена оценка информативности геоэлектрических параметров для выявления струйных водоносных зон и их картирования в плане. Проведен анализ осложняющих факторов при использовании этих параметров. По данным вертикального электрического зондирования получены детальные распределения электрического сопротивления, свидетельствующие о существенной неоднородности тела плотины в этом параметре. По комплексным данным составлены инженерно-геологические разрезы, которые можно рассматривать как стартовые модели для мониторинга водопроницаемости плотины. Площадная электроразведка методом естественного электрического потенциала в варианте режимных наблюдений оказалась...

The relevance of the research.At present time the safety problems of water facilities, especially dams and other hydraulic structures are acute in the society. This is primarily due to the large economic, environmental and social losses, which lead to destruction of such facilities. In this regard, the need to minimize the likelihood of such events is obvious. This conclusion fully applies to the hydraulic structures in the Republic of Kazakhstan, most of which were built in the 60–80s of the last century and there were cases of emergency situations. The most significant of them are the breakthrough of earthen dams in Kyzylagash in 2010 and in Kokpekty in 2014.Recently, the use of new innovative methods for monitoring hydraulic structures, including geophysical methods is intensively developing. Interpretation of geophysical measurements results can describe the structure and physicomechanical properties of the earthen dams body in detail. This is the relevance of this work, which could be considered as a basis for further research and application of geophysical methods on the earthen dams in the Republic of Kazakhstan. The aim of the research is toselect the optimal complex of geophysical methods for their subsequent testing at the earth hydraulic structures. Object of the researchis the causes of hydraulic structures accidents and the methods for their condition monitoring. Methodology: analysis of the causes of hydraulic structures destruction, analysis of the informativeness of geophysical methods for dams structure studying with justification of the optimal complex for diagnosis and prediction of the earthen dams technical condition. As a result of study the optimal complex of geophysical methods was selected: electrical and seismic exploration, georadar sounding. This complex will be further tested on the earthen dams. Актуальность исследования.На сегодняшний день проблемы безопасности объектов водного хозяйства, в особенности плотин, дамб и других гидротехнических сооружений, остро стоят в обществе. Это связано, прежде всего, с большими экономическими, экологическими и социальными потерями, к которым приводят разрушения подобных объектов. В этой связи очевидна необходимость максимального снижения вероятности таких событий. Этот вывод в полной мере относится и к гидротехническим сооружениямв Республике Казахстан, большинство которых были построены в 60–80 гг. прошлого столетия и были случаи возникновения аварийных ситуаций. Наиболее значимые из них – прорыв земляных плотин в Кызылагаше в 2010 г. и в Кокпектыв 2014 г. В последнее время интенсивное развитие стало получать применение новых инновационных методов контроля за гидротехническими сооружениями, в том числе геофизических методов. Интерпретация результатов геофизических измерений может более детально охарактеризовать строение и физико-механические свойства пород, слагающих тело земляных плотин. В этом заключается актуальность данной работы, которую можно считать базой для проведения дальнейших исследований и применения геофизических методов на плотинах земляного типа в Республике Казахстан. Цель: выбор оптимального комплекса геофизических методов для последующего опробования их на гидротехнических сооружениях земляного типа. Объектом исследованияявляются причины аварий на гидротехнических сооруженияхи методы контроля за их состоянием. Методика: проведение анализа причин разрушений гидротехнических сооружений, анализ информативности геофизических методов при изучении строения плотин с обоснованием оптимального комплекса для диагностики и прогнозирования технического состояния земляных плотин. В результате исследованиявыбран оптимальный комплекс геофизических методов: электрическая и сейсмическая разведка, георадарное зондирование. Данный комплекс будет в дальнейшем опробован на плотинахземляного типа.

The hydraulic structures for the land reclamation needs and their operation are the objects of careful attention. The water-bearing earth dams of small height pose an extra danger, where the accident occurs the most often. Such facilities should be constantly monitored to prevent the dangerous incidents. The article discusses an alternative method for studying the filtration properties of earth dams by the electrical parameters – resistivity, induced polarization and self-potential. The relative polarizability was used to exclude the influence of electrical resistivity to the induced polarization data. A study of advanced technology to identify the filter zones was carried out on an earthen dam in the Almaty region, Kazakhstan. The measurement data for three profiles are presented as the sections form in the parameters of resistivity and relative polarizability. Their complex interpretation with the respect of self-potential data, is given as a diagram of probable filtration paths. This is possibly due to the local increased watering in the dam loamy body. Then, the electric and self-potential parameters were evaluated to determine the filtering zones. The study results of above parameters have identified several water-saturated zones in the dam body. This technology could be used to estimate the condition of such objects and their engineering-geological monitoring.

This article deals with the issue of diagnostics of the physical condition of earthen dams, taking into account seasonal changes in the water level of hydraulic structures using electrical exploration methods. The simplicity of the method, the accuracy of measurements of geophysical parameters, and the availability of software packages for the processing, interpretation, and visualization were the basis for the choice of method. The method of electrical resistivity and self-potential was chosen. The methodology, technique, technology of field surveys, processing, and geological interpretation of the study results are given. A comparative analysis of the obtained geophysical parameters of seasonal measurements is given. The research results are given in the form of sections of the resistivity model and self-potential isolines.

In southern Kazakhstan, landslide control is highly relevant for settlements located in areas with mountainous terrain. This study was conducted to observe the results of applying electrical, seismic and magnetic surveys to investigate a landslide-prone slope in the Almaty Region. The aim was to improve the reliability of geophysical data when assessing the state of the landslide body. For the first time for this landslide, based on a joint analysis of geoelectric and velocity characteristics, the structural heterogeneities associated with unconsolidated and water-saturated soils, as well as fractures, were identified. The combination of data on the elastic, electrical and magnetic properties of the studied medium significantly improved the clarity of the interpretation of geophysical data when studying the landslide massif. This made it possible to refine the internal structure of the landslide and identify areas with an increased likelihood of deformation. The obtained results provide a reliable basis for assessing slope stability and demonstrate the need for integrated geophysical surveys to reduce the risk of landslides. Along with engineering–geological methods, geophysical surveys will be an integral component of monitoring landslide-prone areas, which will enable timely implementation of organizational measures to protect infrastructure facilities.

This study aims to improve the detection of internal seepage zones in earthen dams by integrating Electrical Resistivity Tomography (ERT), UAV-derived topographic data, and GIS technology. Monitoring the internal condition of hydraulic structures is essential to identify potential failure risks before they become critical. The methodology involved acquiring ERT profiles along multiple profiles along a dam, with electrode elevations first measured using GPS and then corrected using high-resolution digital elevation models (DEMs) generated from UAV surveys. These datasets were processed and analyzed within a GIS environment to assess the impact of elevation accuracy on subsurface modeling. The findings revealed that the inclusion of UAV-based DEMs improved the vertical resolution of geoelectrical models, reducing depth estimation errors and allowing for more precise delineation of subsurface anomalies. Four low resistance zones (<20 Ω·m) were detected at depths of 15–25 meters, spatially aligned with visible signs of seepage and erosion. The results demonstrate that combining geophysical surveys with remote sensing based on UAVs enhances the reliability of dam condition assessments. This integrated, non-invasive approach provides a cost-effective and scalable solution for routine dam safety monitoring and retrospective analysis, offering practical value for infrastructure managers, engineers, and regulatory agencies.