روش های جمع آوری اطلاعات مکانی تأسیسات زیرزمینی شهری – ۲

روش رادار زمین گستر (Ground Penetrating Radar (GPR))

روش رادار زمین گستر ، اصطلاحی عمومی است و به تکنیکهایی اطلاق می‌شود که از امواج رادیویی به طور عمده در دامنه 1 تا 1000MHz برای به نقشه درآوردن ساختارها و تاسیسات مدفون در زمین استفاده می‌کند. در گذشته GPR بر روی به نقشه درآوردن ساختارهای موجود در زمین متمرکز بود ولی امروزه این روش در آزمایش غیرتخریبی ساختارهای غیرفلزی مورد استفاده قرار می گیرد.

اصول کار این روش براساس ارسال امواج الکترومغناطیسی توسط یک فرستنده و دریافت مجدد آن توسط گیرنده مجزا استوار است. برخورد امواج با تأسیسات مدفون و لایه های مختلف زمین باعث ایجاد انعکاس امواج خواهد شد. پس از رؤیت رفتار امواج به صورت اطلاعات رایانه‌ای ، کاربر از ساختار لایه‌ها و تأسیسات مدفون زیر زمین مطلع می‌گردد. برخورد امواج با لوله ، کابل و کانال اشکالی سهمی شکل بر روی صفحه نمایش رایانه ایجاد می‌نماید.

سیستم رادار را می‌توان به سه روش پایه مورد استفاده قرار داد ، که عبارت از بازتابی ، گمانه زنی سرعت و تابش گذرا می باشند. متداولترین شکل کار، تک فولد (Single-Fold)و آفست ثابت (Fixed- Offset) است.

مزایای این روش عبارتند از:

  • تا عمق 20 متر بسته به نوع آنتن می تواند به کار رود
  • فرستنده و گیرنده در محل موجود می باشد
  • سرعت عملیات مناسب است
  • می توان به طور پیوسته زمین را مطالعه نمود.

معایب این روش عبارتند از:

  • عمق نفوذ کم می باشد
  • نوع آنتن بایستی با عمق مورد مطالعه متناسب باشد
  • امواج رادیویی و موانع فلزی که مورد هدف نباشند، ایجاد نوفه می نمایند.

روش GPR کاربردهای بسیار زیادی در زمینه‌های معدنکاری و استخراج سنگ ، ژئوتکنیکی و زیست محیطی ، باستانشناسی ، تاسیسات مدفون ، ارزیابی ساختمانها، نظامی، یخ و برف و … دارد. از میان کاربردهای مختلف این روش ، تعدادی از آنها که بیشتر می‌توانند جهت فعالیتهای سازمانهای شهری مورد استفاده قرار گیرند در ذیل تشریح می گردند:

  • حفره های سنگ آهک

از GPR استفاده بسیاری برای تشخیص حفره های سنگ ، جهت طراحی ساختمان شده است. سنگ آهک نسبت به سیگنالهای GPR گذردهنده بوده و حفرات کارستی (توسط آب یا هوا پر شده اند) که در سنگ آهک موجود می باشند ، سیگنالهای قوی را بازگشت می دهند.

عملیات مؤثر استخراج سنگهای تزئینی و ساختمانی نیازمند وجود اطلاع کافی از شرایط سنگ در سایت است. تابحال سایتهای تزئینی زیادی توسط GPR نقشه برداری شده اند. GPR، صفحات سنگ بستر ، درزه ها و تغییرات در نوع سنگ را تشخیص داده که کمک شایانی جهت طراحی و تسهیل استخراج خواهد بود.

  • چینه شناسی دولایه

سیستم GPR در تمام جهان جهت چینه شناسی خاک و تعیین عمق تا سنگ کف برای مقاصد مهندسی مورد استفاده واقع می‌شود. کاربردها شامل طراحی راه ، راه آهن و خطوط لوله می‌باشد.

  • شناسایی محور معدن

GPR اغلب به منظور مشخص نمودن سطحی و یا غیرسطحی بودن فعالیت معدن کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

  • خطرات زمین شناختی

توسعه گودالهای فروریز می‌تواند خطرناک باشد. خصوصاً در مناطق مسکونی ، در محدوده‌هایی که در زیر آن سنگ آهکهای حفره دار موجود است ، گودالهای فروریز ایجاد می شوند. این سنگ آهکها ، کارستی خوانده شده و هنگامی تشکیل می‌گردند که جریان آب زیرزمینی سنگ آهک را حل کرده و می شوید. این حفره ها می‌توانند تا جایی که به سطح برسند رشد کنند که این امر باعث ایجاد گودال فروریز می‌گردد.

  • شناسایی مخازن مدفون

GPR اغلب جهت یافتن مخازن مدفون استفاده می‌شود. نگرانیهای زیست محیطی و فعالیتهای پیش گیرانه ، تعیین موقعیت مخازن انبار زیرزمینی را پیش از آغاز فعالیتهای کارگاهی مهندسی جالب توجه می‌سازد.

  • نقشه برداری آبهای زیرزمینی

فناوری GPR به راحتی می تواند در آب شیرین انتشار یابد و اشیا زیر سطح آن را نقشه‌برداری کند. این کاربرد جدید تکنولوژی GPR می‌تواند استفاده از سایر روشهای نقشه‌برداری زیر آب مرسوم را که در آبهای کم عمق ناکارآمد هستند ، کاهش دهد.

  • نقشه برداری سطح ایستایی

GPR می‌تواند شرایط آب زیرزمینی را به نقشه درآورد و جهت مطالعات هیدروژئولوژی ، مفید واقع گردد.

  • آبهای زیرزمینی آلوده

GPR ابزار قدرتمندی جهت مشاهده آلودگی به وجود آمده بوسیله نمکها ، هیدروکربنها ویا سایر مواد آلی در آب است.

  • ژرفاسنجی و پروفیل زنی زیرکفی

از GPR استفاده های متعددی در نقشه برداری عمق آب و چینه شناسی زیرکفی در رودخانه ها و دریاچه های آب شیرین شده است. برداشتها معمولا از روی قایق یا کلک انجام می گیرد.

  • نقشه برداری ساختارهای زیرسطحی

GPR ابزار قدرتمندی برای نقشه برداری ساختارهای زیرسطحی است. جایی که نقشه های موجود ، قدیمی و بی دقت هستند ، GPR می‌تواند تخمین دقیقی از تاسیسات ، تونلها ، لوله ها ، کابلها و … در محوطه تحت بررسی به دست دهد.

  • فنداسیون اماکن قدیمی

باستان شناسان از GPR برای نقشه‌برداری سایتهای حفاری استفاده می‌کنند. زیرا آنومالیهای رادار به دقت به نقاط مورد بررسی اشاره می‌کنند. برداشتهای منطقه‌ای ، ابزار قدرتمندی را جهت تشخیص اندازه و شکل ساختارهای مدفون مهیا می‌سازد.

  • لوله ها و شبکه ها

سیستم GPR می‌تواند به وضوح اشیا فلزی و غیرفلزی را تعیین موقعیت نماید. از قابلیتهای این سیستم ، تعیین موقعیت لوله ها و شبکه‌های مدفون در زیر زمین می‌باشد.

  • شناسایی تاسیسات

رزولوشن بالای GPR اجازه می‌دهد که تأسیسات زیرزمینی با فاصله کم ، از یکدیگر قابل تشخیص باشند که این مسأله در مناطق شهری در زیر جاده ها مطرح می باشد.

  • فضاهای خالی زیر بتن

فرو ریختن دیوارهای نگاهدارنده ، جاده ها و مجاری فاضلاب غالباً به علت فرسایش خاک جلو و یا پشت ساختارهای بتنی صورت می گیرد. GPR می‌تواند این فضاهای خالی بدون تکیه گاه را وقتی هنوز کوچک هستند شناسایی کرده و از بروز فروریزشها جلوگیری نماید.

  • نقشه برداری راه آهن

سرویسهای سریع و ایمن ریلی، به نگهداری مداوم شیارها و بستر ریلها احتیاج دارد. GPR روش سریع و آسانی را جهت بررسی شرایط زیرسطحی آماده می‌نماید. سرعت برداشتهای GPR اجازه می دهد که عملیات پیشگیرانه قبل از آنکه شرایط خطرناکی پیش آید ، آغاز گردد.

  • بستر جاده ها

GPR در شناسایی مناطقی که به طور بالقوه دارای مشکلاتی هستند ، در مسیر جاده ها مؤثر است. داده ها می‌توانند به سرعت با سیستمهای سوار شده بر روی وسایل نقلیه جمع آوری شده و به دقت شرایط زیرسطحی را تعیین نمایند.

  • نقشه برداری زمینهای سست

GPR وسیله بسیار ارزشمندی برای طراحی ساختمانها ، جاده ها ، پیاده روها و نگهداری و تعمیر ساختمانها است. دقت GPR در تشخیص موقعیتها و شرایط سست در تعیین پایداری ساختارها مهم می باشد.

  • فضاهای خالی پشت لوله ها

یکی از کاربردهای GPR تعیین موقعیت فضاهای خالی پشت لوله های غیر فلزی و تونلها است. چراکه هم می‌تواند این فضاها را بیابد و هم اندازه آنها را حتی از میان لوله‌های محکم تخمین بزند. پیدا کردن سریع فضاهای خالی در حفظ استحکام ساختمانی لوله ها ضروری است و از صدمات گسترده پیشگیری می کند.

به هدر رفتن موادی که در لوله ها جریان پیدا می کنند ، هزینه بر بوده و می‌تواند مشکلات زیست محیطی پدید آورد.

نویسنده: مهدی جعفری ندوشن

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پرسش پاسخ پزشکی مرکز مشاوره اروميه