مطالعات لرزه نگاری دانهول

این روز ها روش‌های ژئوفیزیکی تحت عنوان تکنیک هایی موفق در معین سازی پارامترهای ژئوتکنیکی و مشخصه های لایه‌های زیرسطحی فعالیت کرده‌اند. آزمایش های ژئوفیزیکی با هزینه پایین و سرعت بسیاری انجام می‌شوند و اکثر اطلاعات آنها کیفی است.

پایه تکنیک های لرزه ای در ژئوفیزیک بر اساس نشر امواج مکانیکی در محوطه الاستیک است. موج ایجاد شده به واسطه چشمه لرزه ای (مثل ضربه چکش) به گیرنده موج ها (ژئوفون) می‌رسد و بعد به وسیله دستگاه لرزه نگار تقویت و ثبت می‌شود.

بر اساس راستای حرکت موج در درون زمین دو گونه موج در فاز طراحی پروژه های مهندسی عمران بیشتر مورد بهره قرار می‌گیرد. موج های تراکمی یا طولی که سمت حرکت ذره در سمت انتشار موج است. موج های برشی یا عرضی که برای حرکت ذره عمود بر راستای انتشار موج است.

با در اختیار داشتن سرعت موج های تراکمی و سرعت موج های برشی و همینطور چگالی محوطه انتشار می‌توان مدول های دینامیکی لایه های خاک را حساب نمود. آزمایش دانهول یکی از کارآمد ترین آزمایش‌های ژئوفیزیک در ژئوتکنیک می‌باشد.

برنامه های عمرانی که قرار است یک ساختار به روی ناحیه معینی اجرا شود، مدول های الاستیک دینامیکی ماده های شکل دهنده آن ناحیه، اهمیت به خصوصی دارد، چون که طراحی سازه بر همین حسب اجرا خواهد شد و یکی از را‌ه‌ های حساب کردن این کمیت‌‌ها در دست داشتن سرعت موج های طولی یا عرضی است.

موج لرزه‌‌ای منتثل کردن انرژی با بهره از حرکت ذره ها می‌‌باشد. یک موج لرزه‌‌ای بعد از تولید در محل چشمه لرزه‌‌ای (از گونه پتک) در محوطه نشر می‌‌‌شود. الگوی نشر موج لرزه‌‌ای توسط جبهه موج لرزه‌‌ای (اماکنی که در آن‌‌ها ذره ها با یک فاز شبیه بهم حرکت می‌‌کنند) تبیین می‌‌شود.

بیشتر بخوانید: ژئو رادار GPR

آزمایشات ژئوسسمیک یا آزمایشات لرزه ای

امواج تراکمی

ساخت و کار نشر موج تراکمی به نوعی است که راستای نشر موج با راستای حرکت ذرات برابر است. این موج زودتر از موج های دیگر لرزه‌‌‌ای انتشار می‌‌شود. از این سو به آن موج اولیه هم میگویند. سرعت موج نخستین با مقاومت سنگ در مقابل متراکم شدن در ارتباط است.

بیشتر بخوانید: ژئوفیزیک چیست؟

امواج برشی

ساخت و کار نشر موج برشی به نوعی است که راستای انتشار موج عمود بر راستای حرکت ذره ها است. نکته قابل توجه این است که همواره این موج پس از موج تراکمی نشر می‌‌شود. از این سو به آن موج ثانویه هم گفته می‌‌شود. تخمین های به دست آمده از سرعت موج ثانویه اطلاعات موثرتری را از سرعت موج نخستنی برای پروژه های مهندسی در اختیار می‌‌گذارد.

موج سطحی

این گونه امواج در محوطه نزدیک به سطح زمین نشر می‌‌شوند. منشا این موج ها با فاصله گیری از سطح زمین بسیار کاهش می‌یابد و ناپدید می‌‌شوند. در یک گروه بندی دیگر موج های سطحی به موج های لاو و ریلی تقسیم بندی می‌‌شوند.

بیشتر بخوانید: بررسی الکترومغناطیس

تکنیک انجام آزمایش دانهول بر حسب (ASTM D7400)

پایه پروش های لرزه نگاری بر این واقعیت استوار است که موج های الاستیک با سرعت های مختلف در لایه های گوناگون زیر سطح سیر می‌کنند. بنابراین در این تکنیک ها، موج ها در یک نقطه ایجاد شده و در یک سری نقطه های دیگر، وقت رسیدن انرژی منعکس یا منکسره از ناپیوستگی‌ها یا فصل مشترک لایه های متنوع اندازه گیری می‌شود.

با بهره از تکنیک لرزه نگاری شرایط و ساختار لایه های زیرسطحی، معین می‌شود. مهم ترین مزایای تکنیک های لرزه نگاری آزمایش دانهول نسبت به دیگر روش های ژئوفیزیکی، این است که با استفاده مناسب این تکنیک تفسیر دقیق تر و با وضوح بالاتری از ساختار زیر سطح به دست می آید.

در تمامی تکنیک های لرزه‌ نگاری بعد از ایجاد انفجار و یا ضربه های مکانیکی، لرزه ‌‌هایی که در اثر این انفجار یا ضربه های به وجود آمده، ثبت می‌‌شوند. انفجار در پوسته‌ی خارجی و در سطح زمین، به واسطه یک چشمه لرزه ‌ای با قدرت ایجاد یک موج با انرژی بالا تولید می‌‌شود و تشخیص لرزه‌ها به هدف ثبت آن‌‌ها به شکل سیگنال هم به کمک سنسورهای صوتی ویژه اجرا می‌‌شود.

تکنیک های لرزه‌ نگاری برای شناخت لایه‌بندی خاک در شرایط کلی به سه دسته داخل گمانه ‌ای، بین گمانه‌ ای و سطحی قابل دسته  بندی هستند که آزمایش دانهول از گونه درون گمانه ‌ای است.

در آزمایش دانهول، موج های برشی از طریق یک منبع ایجاد لرزه که در سطح زمین قرار گرفته، ایجاد شده و به واسطه گیرنده ژئوفن که در ته گمانه تعبیه شده است، دریافت میشود. منبع ایجاد لرزه، یک چکش و صفحه ای فلزی که به شکل افقی در سطح زمین قرار دارد، شامل می‌باشد.

با خوردن چکش به صفحه فلزی در راستای طول صحفه، لرزه تولید می‌شود.

به هدف بالا رفتن تنش قائم وارد به صفحه فلزی در آزمایش دانهول، عموما بار چرخ یک ابزار نقلیه به شکل استاتیکی به روی آن قرار می‌گیرد.

دقت صورت گیرد که در آزمایش دانهول گمانه‌ها باید به تکنیک ماشینی حفاری شده و بعد از قرارگیری لوله از جنس PVC مساعد با قطر ژئوفون های داخل گمانه، اطراف لوله از ماسه ریزدانه با دانه‌بندی یکدست پر شود. به طوری که لوله کاملا در جای خود ثابت شود.

بعد از قرار گیری حسگرها و متصل شدن دستگاه به لپتاپ، لرزه ‌های تشکیل شده به واسطه ضربه های مکانیکی یا تشکیل انفجار در نزدیکی دهانه دانهول، به شکل سیگنال ثبت و در صفحه نمایش مرتبط قابل دیدن خواهد بود.

در چیدمان تجهیزات، شرایط محور ژئوفن ته چاه بایستی به طوری تحت نظر گرفته شود که ژئوفن موازی با صفحه افقی سر چاه، قرار گیرد. آزمایش دانهول به صورت نرمال در فاصله های یک متری از طول چاه اجرا شده و در هر بخش سرعت موج برشی از رابطه عادی Vs=ΔR/Δt بدست می آید.

در ارتباط با مذکور R فاصله وتری صفحه فلزی از ژئوفن و T وقت دریافت یک موج برشی می‌باشد. به هدف بیشتر شدن دقت اندازه گیری، امکان دارد ضربات از هر دو جهت (چپ و راست) ایجاد شود.

بیشتر بخوانید: مهندسی ژئوفیزیک