برداشت های ژئوالکتریک با اندازه گیری خواص الکتریکی سنگ و خاک

8328

در این نوشتار به بررسی برداشت های ژئوالکتریک و کاربرد روش های ژئوفیزیکی در اکتشاف تونل ها و فضاهای زیرزمینی و تفسیر منحنی های ژئوالکتریکی می پردازیم. با ما همراه باشید.

امروزه روش های کاوش مبتنی بر اندازه گیری مقاومت ویژه الکتریکی با تراکم زیاد برای ترسیم سیمای زمین شناسی محور تونل و پیمایش آن به عنوان وسیله ای نوین کاربرد وسیع یافته است. اساس روش ژئوالکتریکی در کاوش های ژئوفیزیک مهندسی بر پایه اندازه گیری خواص الکتریکی سنگ ها و خاک ها استوار است. برداشت های ژئوالکتریک برای بررسی ناهنجاری های الکتریکی سنگ ها و خاک ها وجود دارد که قابلیت هدایت پتانسیل های خودزا، القاپذیری الکتریکی و مقاومت ویژه الکتریکی از جمله خواص مورد مطالعه در این روش ها است. مقاومت ویژه الکتریکی یکی از خواص بسیار مهم سنگ ها است که برای تعیین تغییرات جانبی و قائم قابلیت هدایت الکتریکی درون زمین به کار می رود.

پیشنهاد مطالعه: با انواع آزمایش های سنگ آشنا شوید

اندازه گیری های آزمایشگاهی مقاومت ویژه برای اکثر انواع کانی های شناخته شده، صورت گرفته است. در جدول ۱ مقادیر مقاومت ویژه سنگ ها، کانی ها و خاک ها ارائه شده است. با مقایسه مقادیر مقاومت ویژه اندازه گیری شده در صحرا و مقادیر ارائه شده در جدول ۱ می توان به جنس مصالح درون زمین پی برد.

جدول ۱ – مقادیر مقاومت ویژه برای تعدادی از کانی ها، سنگ ها و خاک ها

برداشت های ژئوالکتریک

کاربرد روش های ژئوفیزیکی صحرایی در اکتشاف تونل ها و فضاهای زیرزمینی

گرانی سنجی: چگالی زمین را اندازه گیری می کند و توسط آن می توان از تغییرات جانبی زمین مورد نظر آگاه شد. این روش در هر نوع زمین تا عمق ۱۰۰۰ متری قابل اجرا است. با این تذکر که شدت علائم بازیافتی با مجذور عمق کاهش می یابد.

مغناطیس سنجی: شدت جریان مغناطیسی را اندازه گیری می کند. در هر نوع زمین و مخصوصاً سنگ های آذرین قابل اجرا است. کاربرد آن عمدتاً در تعیین محل اجسام فلزی (مثل لوله های فلزی) و نیز نشان دادن محل گسل ها است.

مقاومت مخصوص: هدایت الکتریکی سنگ ها را اندازه گیری می کند. در هر نوع زمین و تا عمق موثر ۱۰۰۰ متر قابل استفاده است. از این روش در اکتشاف مواد معدنی، منابع شن و ماسه، محل لایه های آب دار و تعیین سطح ایستایی سفره آب و همچنین سنگ بستر استفاده می شود.

الکترومغناطیسی: از این روش در بخش های نزدیک به سطح و در هر نوع زمین می توان استفاده کرد. با این تذکر که این روش کاربرد محدودی دارد و بیشتر برای تعیین محل لایه های آبدار به کار می رود.

لرزه نگاری: زمان حرکت امواج ناشی از انفجار یا ضربه را تعیین می کند. در هر نوع زمین و تا عمق حداکثر ۳۰۰ متر موثر است. از آن در شناسائی عمق سنگ بستر، تعیین سرعت امواج P و S که در تعیین مشخصات فیزیکی و ساختمانی زمین به کار می آیند و تشخیص محل گسستگی هایی مانند گسل استفاده می شود. برای لایه های پرشیب نامناسب و در کارهای کوچک غیراقتصادی است. به طور کلی روشی پر هزینه است ولی می تواند محدوده وسیعی را بپوشاند.

چاه نگاری ژئوفیزیکی: با استفاده از انواع روش های ژئوفیزیکی، مخصوصاً روش های رادیواکتیو، اطلاعات با ارزشی در مورد جنس و مشخصات فیزیکی و ساختمانی سنگ در امتداد گمانه به دست می دهد.

بررسی تلویزیونی: از تازه ترین و کاراترین روش ها است و توسط آن زمین شناس و مهندس طراح می تواند به طور مستقیم از شرایط زمین در امتداد گمانه آگاهی یابند.

رادارهای GPR: مانند روش لرزه نگاری است، با این تفاوت که به جای امواج لرزه ای از امواج الکتریکی استفاده می شود ولی در اعماق بیش از ۵۰ متر کاربرد ندارد.

روش برداشت های ژئوالکتریک و تفسیر منحنی های آن

در این روش با اعمال یک شدت جریان معین به درون زمین و اندازه گیری اختلاف پتانسیل های ایجاد شده، می توان به تغییرات مقاومت ویژه الکتریکی سنگ ها و خاک ها و یا قابلیت هدایت الکتریکی و به طبع به کیفیت مصالح پی برد. شکل ۱ نحوه اجرای روش ژئوالکتریک را نشان می دهد.

دستگاه برداشت ژئوالکتریک

شکل ۱ – برداشت های ژئوالکتریک

در ساختگاه تونل با استفاده از برداشت های ژئوالکتریک اهداف ذیل قابل دسترس است :

  • شناسایی و تفکیک لایه های روباره محور تونل از دیدگاه الکتریکی و رده بندی مقادیر مقاومت ویژه الکتریکی آنها در محدوده محور تونل
  • شناسایی و تفکیک زون های خرد شده و اشباع و گسترش قائم و جانبی آن ها در محدوده محور تونل
  • شناسایی و تفکیک مناطق متراکم و پایدار از مناطق ضعیف و ریزشی نرم و ناپایدار در محدوده محور تونل

مطالعه بیشتر