3554
شناسه خبر: 3554
بازدید: 3

امواج صوتی با سرعت های متفاوتی در لایه های زمین حرکت می کنند و این نکته اساس روش ژئوفیزیک لرزه ای می باشد.

در این روش امواج صوتی بوسیله یک منبع در نقطه ای معین تولید می شود.

پس از مدتی، امواج با برخورد به ناپیوستگی ها یا فصل مشترک لایه ها ی مختلف، انعکاس یا انکسار می یابند که به وسیله گیرنده ها ثبت می گردند.

با توجه به طول مسیر و زمان، می توان سرعت امواج را در لایه های گوناگون زمین محاسبه نمود.

به طور کلی روش های لرزه ای کاربردی در مطالعات ژئوتکنیک، شامل روش های لرزه ای انعکاسی یا بازتابی Seismic reflection ، روش های لرزه ای انکساری یا شکست مرزی Seismic refraction و روش تحلیل طیفی امواج سطحی Spectral analysis of surface wave هستند.

معمولاً روش های لرزه ای انعکاسی برای بررسی های زمین شناسی اعماق زیاد و اکتشاف ذخایر نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند، ولی در مطالعات ژئوتکنیک ساختگاه ها و بررسی لایه های کم عمق زمین از روش های لرزه ای انکساری و تحلیل طیفی امواج سطحی استفاده می شود.

با توجه به اهمیت و کاربرد روش های لرزه ای در مهندسی عمران شرح بیشتری پیرامون هر یک از این روش ها در ادامه ارائه می گردد.

در شکل 1 مسیر امواج انکساری و انعکاسی ایجاد شده توسط یک انفجار نشان داده شده است.

توجه : برای آشنایی با روش های الکتریکی در ژئوفیزیک اکتشافی اینجا کلیک کنید.

روش ژئوفیزیک لرزه ای

شکل 1- امواج انکساری و انعکاسی تولید شده توسط یک انفجار

روش انکساری لرزه ای از روش های ژئوفیزیک لرزه ای

در روش انکسار لرزه ای یا شکست مرزی، سرعت موج فشاری با استفاده از یک ردیف ژئوفن که در محل کار گذاشته شده اند، اندازه گیری می شود.

با استفاده از نتایج آن، عمق سنگ بستر و ضخامت لایه های زیر سطحی و احیانا سطح آب زیرزمینی تعیین می گردد.

روش انجام این آزمایش به صورت استاندارد در ASTM-D5777 ارائه شده است.

در شکل 2 جانمایی ابزارها در برداشت لرزه ای به روش انکساری نشان داده شده است.

ژئوفیزیک لرزه ای

شکل 2- جانمایی ابزارها در برداشت ژئوفیزیک لرزه ای به روش انکساری

در عمل ممکن است این کار صرفاً با استفاده از یک ژئوفن و با تغییر محل قرارگرفتن آن انجام شود.

به طور معمول امواج صوتی با زدن ضربه روی صفحه ای فلزی که در سطح زمین قرار دارد، تولید می شوند.

امواج فشاری تولید شده از این منبع، وارد لایه زیر سطحی شده و پس از طی مسیری توسط گیرنده ها (ژئوفن) دریافت می گردند.

هر چه فاصله ژئوفن بیشتر شود امواجی که دریافت می نماید عمق بیشتری را طی کرده و به سطح زمین می رسند.

نهایتاً در یک فاصله خاصی موج تولید شده پس از ورود به لایه رویی، از طریق مرز دو لایه به ژئوفن می رسد.

این فاصله برای محاسبه عمق لایه رویی کارایی دارد.

بر همین اساس از این روش به عنوان روش شکست مرزی نیز یاد می شود.

روش انعکاسی از روش های ژئوفیزیک لرزه ای

روش انعکاسی (بازتابی) نیز نظیر روش انکساری با امواج صوتی شناور کار می کند. در این روش پس از تولید پالس بوسیله منبع، با گذشت زمانی مشخص، انعکاس امواج لرزه ای از زیر سطح زمین به ژئوفون ها می رسد.

با اندازه گیری زمان دریافت امواج منعکس شده در موقعیت های مکانی متوالی، می توان پروفیل یا مقطعی از زمان های حرکت امواج لرزه ای تهیه کرد.

تفاوت این روش با روش انکساری ژئوفیزیک لرزه ای در آن است که امواج مورد بررسی و تحلیل در روش انعکاسی، امواج منعکس شده از سطح مشترک لایه ها ی زیر سطحی می باشند، در حالی که در روش انکساری امواجی که در سطح مشترک لایه ها به علت اختلاف سرعت در لایه ها انکسار می یابند، ثبت و تحلیل می شوند.

هنگامی که امواج از منبع واقع در سطح زمین منتشر می شوند، با توجه به شرایط زیر سطحی، گروهی از امواج به صورت مستقیم، گروهی دیگر به صورت انکساری یا انعکاسی در فضا منتشر شده و نهایتاً ژئوفن ها همه امواج مذکور را دریافت می کنند.

در روش انعکاسی تحلیل های ژئوفیزیکی بر اساس آن دسته از امواجی است که بصورت انعکاسی به گیرنده ها رسیده اند و چون این امواج به لحاظ عملی و تئوری از پیچیدگی بالاتری برخوردار هستند.

برای به دست آوردن تصویر درست از لایه های زیر سطحی لازم است تعداد زیادی ژئوفن در سطح وجود داشته باشد، ولی با توجه به سرعت بالای امواج انکسار یافته از لایه های رویی سطح زمین صرفاً با تعداد اندکی ژئوفن می توان امواج انکساری را دریافت نموده و به راحتی مورد تحلیل قرار داد.

روش تحلیل طیفی امواج سطحی از روش های ژئوفیزیک لرزه ای

در روش تحلیل طیفی امواج سطحی (SASW) بوسیله یک منبع تولید امواج لرزه ای، امواج سطحی تولید می شود و سپس با استفاده از دو ژئوفن که به همراه منبع در یک امتداد روی زمین کار گذاشته شده اند، امواج مذکور دریافت و ثبت می گردند.

بدین طریق سرعت امواج سطحی اندازه گیری شده و با توجه به رابطه بین سرعت امواج سطحی و سرعت امواج برشی ، مقادیر سرعت موج برشی و … نیز محاسبه می گردد.

به طور معمول برای تولید امواج سطحی، از یک منبع تولید نیروی قائم که به صورت دینامیکی ضربه هایی را بر سطح وارد می کند استفاده می شود و برای ثبت زمان دریافت امواج در نقاط مختلف، موقعیت ژئوفن ها جابجا می شود.

مزیت عمده روش SASW نسبت به سایر روش ها عدم نیاز به حفاری گمانه و تعداد کم ژئوفن مورد استفاده می باشد.

از طرف دیگر، حداکثر عمق مورد بررسی در آن تابع محدوده فرکانس امواج تولیدی و یا به عبارت دیگر طول موج آن هاست.

در واقع روش SASW مبتنی بر تحلیل امواج سطحی می باشد و امواج مذکور تا عمق خاصی از زمین، که تابع طول موج تولیدی است، نفوذ می کنند.

همچنین در صورتی که یک لایه سخت بر روی یک لایه نرم واقع شده باشد و شناسایی لایه نرم مورد نظر باشد، تحلیل و تفسیر نتایج دشوار است.

به طور کلی تفسیر نتایج در روش SASW نیازمند کارشناسان مجرب می باشد.

از روش SASW می توان برای محاسبه عمق سنگ بستر، اندازه گیری سرعت امواج برشی، ضخامت و سختی لایه روسازی و کیفیت و میزان ترک های آسفالت در پروژه های راهسازی استفاده کرد.

نویسنده

محمد حسن دانشور
در دوران دانشجویی در دانشگاه شیراز آرزو داشتم بستری وجود داشته باشد تا هم با تولید محتوا تخصصی، به ابهامات درون ذهنم پاسخ دهد و هم اینکه بتوانم سوالات خود را در رابطه با نرم افزارهای مختلف با متخصصین امر مطرح نمایم. آن ارزو هم اکنون با همراهی تیمی مجرب با "گروه مهندسی فراعمران" محقق شده است. | بنیان گذار گروه مهندسی فراعمران

مشاوره از طریق واتساپ