برداشت های ژئوالکتریک با اندازه گيری خواص الكتريكی سنگ و خاک

در این نوشتار به بررسی برداشت های ژئوالکتریک و كاربرد روش هاي ژئوفيزيكي در اكتشاف تونل ها و فضاهاي زيرزميني و تفسير منحني هاي ژئوالكتريكی می پردازیم. با ما همراه باشید.

امروزه روش هاي كاوش مبتني بر اندازه گيري مقاومت ويژه الكتريكي با تراكم زياد براي ترسيم سيماي زمين شناسي محور تونل و پيمايش آن به عنوان وسيله اي نوين كاربرد وسيع يافته است. اساس روش ژئوالكتريكي در كاوش هاي ژئوفيزيك مهندسي بر پايه اندازه گيري خواص الكتريكي سنگ ها و خاك ها استوار است. برداشت های ژئوالکتریک براي بررسي ناهنجاري هاي الكتريكي سنگ ها و خاك ها وجود دارد كه قابليت هدايت پتانسيل هاي خودزا، القاپذيري الكتريكي و مقاومت ويژه الكتريكي از جمله خواص مورد مطالعه در اين روش ها است. مقاومت ويژه الكتريكي يكي از خواص بسيار مهم سنگ ها است كه براي تعيين تغييرات جانبي و قائم قابليت هدايت الكتريكي درون زمين به كار مي رود.

پیشنهاد مطالعه: با انواع آزمایش های سنگ آشنا شوید

اندازه گيري هاي آزمايشگاهي مقاومت ويژه براي اكثر انواع كاني هاي شناخته شده، صورت گرفته است. در جدول 1 مقادير مقاومت ویژه سنگ ها، كاني ها و خاك ها ارائه شده است. با مقايسه مقادير مقاومت ويژه اندازه گيري شده در صحرا و مقادير ارائه شده در جدول 1 مي توان به جنس مصالح درون زمين پي برد.

جدول 1 – مقادير مقاومت ويژه براي تعدادي از كاني ها، سنگ ها و خاك ها

كاربرد روش هاي ژئوفيزيكي صحرایی در اكتشاف تونل ها و فضاهاي زيرزميني

گراني سنجي: چگالي زمين را اندازه گيري مي كند و توسط آن مي توان از تغييرات جانبي زمين مورد نظر آگاه شد. اين روش در هر نوع زمين تا عمق 1000 متري قابل اجرا است. با اين تذكر كه شدت علائم بازيافتي با مجذور عمق كاهش مي يابد.

مغناطيس سنجي: شدت جريان مغناطيسي را اندازه گيري مي كند. در هر نوع زمين و مخصوصاً سنگ هاي آذرين قابل اجرا است. كاربرد آن عمدتاً در تعيين محل اجسام فلزي (مثل لوله هاي فلزي) و نيز نشان دادن محل گسل ها است.

مقاومت مخصوص: هدايت الكتريكي سنگ ها را اندازه گيري مي كند. در هر نوع زمين و تا عمق موثر 1000 متر قابل استفاده است. از اين روش در اكتشاف مواد معدني، منابع شن و ماسه، محل لايه هاي آب دار و تعيين سطح ايستايي سفره آب و همچنين سنگ بستر استفاده مي شود.

الكترومغناطيسي: از اين روش در بخش هاي نزديك به سطح و در هر نوع زمين مي توان استفاده كرد. با اين تذكر كه اين روش كاربرد محدودي دارد و بيشتر براي تعيين محل لايه هاي آبدار به كار مي رود.

لرزه نگاري: زمان حركت امواج ناشي از انفجار يا ضربه را تعيين مي كند. در هر نوع زمين و تا عمق حداكثر 300 متر موثر است. از آن در شناسائي عمق سنگ بستر، تعيين سرعت امواج P و S كه در تعيين مشخصات فيزيكي و ساختماني زمين به كار مي آيند و تشخيص محل گسستگي هايي مانند گسل استفاده مي شود. براي لايه هاي پرشيب نامناسب و در كارهاي كوچك غيراقتصادي است. به طور كلي روشي پر هزينه است ولي مي تواند محدوده وسيعي را بپوشاند.

چاه نگاري ژئوفيزيكي: با استفاده از انواع روش هاي ژئوفيزيكي، مخصوصاً روش هاي راديواكتيو، اطلاعات با ارزشي در مورد جنس و مشخصات فيزيكي و ساختماني سنگ در امتداد گمانه به دست مي دهد.

بررسي تلويزيوني: از تازه ترين و كاراترين روش ها است و توسط آن زمين شناس و مهندس طراح مي تواند به طور مستقيم از شرايط زمين در امتداد گمانه آگاهي يابند.

رادارهاي GPR: مانند روش لرزه نگاري است، با اين تفاوت كه به جاي امواج لرزه اي از امواج الكتريكي استفاده مي شود ولي در اعماق بيش از 50 متر كاربرد ندارد.

روش برداشت های ژئوالکتریک و تفسير منحني هاي آن

در اين روش با اعمال يك شدت جريان معين به درون زمين و اندازه گيري اختلاف پتانسيل هاي ايجاد شده، مي توان به تغييرات مقاومت ويژه الكتريكي سنگ ها و خاك ها و يا قابليت هدايت الكتريكي و به طبع به كيفيت مصالح پي برد. شكل 1 نحوه اجراي روش ژئوالكتريك را نشان مي دهد.

شكل 1 – برداشت های ژئوالکتریک

در ساختگاه تونل با استفاده از برداشت هاي ژئوالكتريك اهداف ذيل قابل دسترس است :

• شناسايي و تفكيك لايه هاي روباره محور تونل از ديدگاه الكتريكي و رده بندي مقادير مقاومت ويژه الكتريكي آنها در محدوده محور تونل
• شناسايي و تفكيك زون هاي خرد شده و اشباع و گسترش قائم و جانبي آن ها در محدوده محور تونل
• شناسايي و تفكيك مناطق متراكم و پايدار از مناطق ضعيف و ريزشي نرم و ناپايدار در محدوده محور تونل