Geofizicka-ispitivanja

1

I. Vrkljan: SAIPEM MEDITERAN USLUGE, 2011

Geofizička ispitivanja


GEOFIZIČKA ISPITIVANJA PREDSTAVLJAJU MJERENJA FIZIKALNIH VELIČINA (OTPORNOST, BRZINA PROSTIRANJA ZVUKA, GUSTOĆA, MAGNETIZAM, VODLJIVOSTITD.) RADI UPOZNAVANJA ZNAČAJKI STRUKTURE I LITOLOGIJE STIJENSKE MASE I TALA

PREDNOST GEOFIZIČKIH METODA JE DA SU INSTRUMENTI RELATIVNO JEFTINI, A ISTRAŽIVANJA SU PUNO BRŽA I JEFTINIJA OD KONVENCIONALNIH ISTRAŽIVANJA -ISTRAŽNOG BUŠENJA

PRAVILNIM ODABIROM GEOFIZIČKIH METODA UBRZAVAJU SE I POBOLJŠAVAJU ISTRAŽIVANJA ŠTO OMOGUĆAVA SMANJENJE OPSEGA ISTRAŽNOG BUŠENJA KAO SKUPE I ZAHTJEVENE METODE ISTRAŽIVANJA

Geofizička ispitivanja


Geofizičke metode

Mjerenje mehaničkih valova

– Crosshole Tests (CHT)

– Downhole Tests (DHT)

– SASW-Spectral Analysis of Surface Waves

– Seizmička refrakcija

Tehnike elektromagnetskih valova

– Radar-Ground Penetrating Radar (GPR)

– Elektromagnetska provodljivost (EM)

– Površinska otpornost (SR)

– Magnetometarska istraživanja (MT)

2


Geofizika temeljena na mehaničkim valovima

• Nedestruktivna mjerenja (γs < 10-4%)• Provode se u bušotinama i na površini• Mjeri se: brzina, frekvencija, amplituda i prigušenje valova• Uslojenost, elastična svojstva, krutost tla i dr.

• Osnovni tipovi valova: uzdužni (kompresijski) (P), Posmični (poprečni) (S)



Uzdužni val (P) u tlu generira tlačna i vlačna naprezanja.Posmični val (S) je najznačajniji u geotehničkoj praksi. U tlu generira posmična naprezanja.

refrakcija kontrakcija

Duljina vala

Duljina vala

Pravac širenja

Početno stanje

P-val

S-val



0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Compression Wave Velocity, Vp (m/s)

Fresh Water

Sea Water

Clay

Sand

Till

Ice

Weathered Rocks

Intact Rocks

Steel

P - Wave Velocities

3


Brzina posmičnih valova

• Osnovno mjerenje u svim krutim materijalima (čelik, beton, drvo, tlo, stijena)

• Krutost pri malim deformacijama se opisuje posmičnim modulom

• G0 = ρΤ Vs2 (Gdyn = Gmax = G0)

• Primjenjuje se kod statičkih i dinamičkih problema pri amlimdeformacijama (γs < 10-6)

• Primjenjivi su za drenirana i ne dreenirana tla u geotehnici.



0 1000 2000 3000 4000

Shear Wave Velocity, VS (m/s)

Fresh Water

Sea Water

Clay

Sand

Till

Ice

Weathered Rocks

Intact Rocks

Steel

S - Wave V elocities

V s = 0


kjk

Cross-Hole

(Gazdek, M. 2003.)

4


Oscilloscope

PVC-cased Borehole

PVC-cased Borehole

DownholeHammer(Source) Velocity

Transducer(GeophoneReceiver)

∆∆∆∆t

∆∆∆∆x

Shear Wave Velocity:Vs = ∆∆∆∆x/∆∆∆∆t

Test

Depth

ASTM D 4428

Pump

packer

Note: Verticality of casingmust be established by

slope inclinometers to correctdistances ∆∆∆∆x with depth.

SlopeInclinometer

SlopeInclinometer

Cross-Hole


Down-Hole i Up-Hole test


Downhole TestingOscilloscope

Cased Borehole

∆∆∆∆x

Test

Depth

Interval

HorizontalVelocity

Transducers(GeophoneReceivers)

packer

PumpHorizontal Plank

with normal load

Shear Wave Velocity:Vs = ∆∆∆∆R/∆∆∆∆t

z1z2

∆∆∆∆t

R12 = z1

2 + x2

R22 = z2

2 + x2

x

Hammer

5


(Gazdek, M. 2003.)

Seizmička refrakcija



Vertikalni geofoniIzvor(Ploča)

Stijena: Vp2

ASTM D 5777

Tlo: Vp1

oscilloscope

x1x2x3x4

t1t2t3

t4

Napomena: Vp1 < Vp2

zR

Određivanje dubine stijene, zR


0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

Tra

vel T

ime

(sec

on

ds)

0 10 20 30 40 50 Distance From Source (meters)

Horizontal Soil Layer over Rock

Vp1 = 1350 m/s

1

Vp2 = 4880 m/s

1z

x

2 V V

V Vc

c p2 p1

p2 p1=

−

+

Dubina stijene:zc = 5.65 m

xc = 15.0 m

x vrijednost

t vrijed

nost

Vodoravni sloj tla iznad stijene

Udaljenost od izvora (m)

Vrij

eme

prol

aza

(s)


6






OVA METODA PODRAZUMIJEVA VIŠE IZVORA VALA I BROJNE GEOFONE KOJI SE SMJEŠTAJU OKO ZONE KOJA SE ISTRAŽUJE KAKO BI SE DOBIO VELIKI BROJ SEIZMIČKIH MJERENJA U RAZNIM SMJEROVIMA.

ZONA KOJA SE ISTRAŽUJE OKONTURI SE BUŠOTINAMA, ISTRAŽNIM POTKOPIMA ILI POVRŠINOM TERENA, A IZ BROJNIH MJERENJA SEIZMIČKIH VALOVA KOJI PROLAZE ZONOM U RAZLIČITIM SMJEROVIMA MOGUĆE JE ODREDITI DVODIMENZIONALNU DISTRIBUCIJU SEIZMIČKIH BRZINA, ODNOSNO ODGOVARAJUĆOM INTERPRETACIJOM DVODIMENZIONALNU DISTRIBUCIJU SVOJSTAVA ZONE

(ISRM, 1988, P. 450).

SEIZMIČKA TOMOGRAFIJA

7


GEOELEKTRIČNA ISPITIVANJA

POSTOJANJE RAZLIKE MEĐU ELEKTRIČNIM SVOJSTVIMA POJEDINIH PRIRODNIH MATERIJALA, KOJI SE NALAZE NA ISPITIVANOM PODRUČJU, OMOGUĆUJE KORIŠTENJE GEOELEKTRIČNIH METODA MJERENJA U CILJU OTKRIVANJA LITOLOGIJE I ZONA INTENZIVNE RAZLOMLJENOSTI (PUKOTINA, RASJEDA).

OD ELEKTRIČNIH SVOJSTAVA NAJVAŽNIJI JE SPECIFIČNI OTPOR, PA ZATO I METODE, KOJE SE ZASNIVAJU NA MJERENJU RAZLIKA U SPECIFIČNOM OTPORIMA, ČINE PRETEŽNI DIO SVIH GEOELEKTRIČNIH METODA.

(http://www.igh.hr/)


OBRADA REZULTATA GEOELEKTRIČNOG PROFILIRANJA LIS METODOM(LUND IMAGING SYSTEM) VRŠI SE POMOĆU KOMPJUTERSKOG PROGRAMA KOJI DAJE DVODIMENZIONALNU SLIKU RASPOREDA OTPORNOSTI. NA TEMELJU IZRAČUNATE OTPORNOSTI INTERPRETATOR DAJE PROGNOZNU LITOLOŠKU DETERMINACIJU



GDRO-07DUBINSKI GEOELEKTRIČNI PRESJEK

DIONICA: STOBREČ - OMIŠPODDIONICA: DUGI RAT - OMIŠ INSTITUT GRAÐEVINARSTVA HRVATSKE d.d.

ZAGREB, ZAVOD ZA GEOTEHNIKU

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160

Udaljenost (m)

45

50

55

60

65

70

75

80

Nad

mor

ska

visi

na

45

50

55

60

65

70

75

80

0 20 30 40 50 60 100

200

300

500

1000

1500

2500

5000

7500

10000

15000

25000

Otpornost ( m )Ω

1. POKROVNI I POVRŠINSKI POJAS TROŠENJA -GLINA, ODLOMCI I KRŠJE VAPNENCA, PJEŠČENJAKA, LAPORA I BREČE TE VEĆI BLOKVI VAPNENCA UNUTAR GLINE

2. NASLAGE FLIŠA - LAPOR OTPORNOSTI MANJIH OD 60 OHMMETARA

KARBONATNA STJENOVITA MASA

DRO-24

NASLAGE FLIŠA

3 KARBONATNA STJENOVITA MASA , OKRŠENA U POVRŠINSKOM DIJELU

NA GEOELEKTRIČNOM PROFILU OTPORNOSTI VEĆE OD 15000 OHMMETARA (OD 88 METARA DO 128 METARA NA PROFILU) UKAZUJU NA MOGUĆU POJAVU MANJIH KAVERNI I PUKOTINA BEZ ISPUNE

Electrical resistivity


8


Example of Geoelectric Tomography profile: Karst sinkhole filled with clay

Geoelectric Tomography



KAROTAŽOM SE MJERE RAZLIKE ISTIH FIZIKALNIH SVOJSTAVA RAZLIČITIH STIJENA I TALA

OVE METODE OMOGUĆUJU

PRIKUPLJANJE PODATAKA O O

LITOLOGIJI, GRANICAMA SLOJEVA,

POROZITETU I GUSTOĆI NASLAGA,

VODLJIVOSTI I OTPORNOSTI I SL.

ZA IZRADU KAROTAŽNOG DIJAGRAMA SLUŽE RAZLIČITE SONDE KOJE SE POVLAČE KROZ ISTRAŽNU BUŠOTINU, A PROMJENE REGISTRIRA I SPREMA INSTRUMENT NA POVRŠINI (http://www.igh.hr/)

MJERENJA U BUŠOTINAMA (KAROTAŽA)



GAMA KAROTAŽOM REGISTRIRA SE PRIRODNU RADIOAKIVNOST FORMACIJA.

MINERALI GLINA VRLO ČESTO SU RADIOAKTIVNI PA SE MOŽE REĆI DA JE TO

METODA ZA ODREĐIVANJE ZAGLINJENOSTI NASLAGA

GAMA - GAMA KAROTAŽOM MJERI SE GUSTOĆA FORMACIJA. GAMA ZRAKE,

EMITIRANE IZ RADIOAKTIVNOG IZVORA, RASPRŠUJU SE, SUDARAJUĆI SE S

ELEKTRONIMA U FORMACIJI I GUBE ENERGIJU. BROJ EMITIRANIH GAMA ZRAKA,

KOJE DOLAZE NA PRIJEMNI DETEKTOR NA ODREĐENOJ UDALJENOSTI OD IZVORA,

OVISI O BROJU ELEKTRONA U JEDINICI VOLUMENA FORMACIJE


9


Radar-Ground penetrating radar (GPR)

Documents

Geofizicka-ispitivanja