مطالعات ژئوفیزیک و لرزه نگاری درون گمانه ای
در ادامه توضیحات مختصری در مورد مطالعات ژئوفیزیک و لرزه نگاری درون گمانه ای ارائه می دهیم:
شناخت کامل وضعيت لايه هاي زير سطحي و مشخصات ديناميکي لايه هاي خاک از عوامل مهم در تحليل ديناميکي يك سازه مي‌باشد.
به منظور تکميل اطلاعات ژئوتکنيکي، لزوم ارزيابي پارامترهاي ديناميکي لايه‌هاي زمين و تعيين نوع زمين از نظر مهندسي زلزله، آزمايش های لرزه‌اي درون گمانهاي با استفاده از امواج تراکمي و برشي انجام يافته است.
در اين مطالعات یک پروفيل لرزه‌اي درون گمانهاي با استفاده از امواج تراکمي و برشي برداشت شده است.
جهت انجام اين مطالعات از وسايل و تجهيزات زير استفاده شده است:
الف – دستگاه لرزه‌نگار ۱۲ کاناله MAE Systmatrack ساخت ایتالیا
ب –ژئوفونهاي سه مولفهاي درون گمانهاي SP3D
ج- پتک، الوار و ورق براي توليد امواج تراکمي و برشي
د- نوت بوک
تئوري روشهاي لرزه اي در مطالعات ژئوفیزیک و لرزه نگاری درون گمانه ای
اساس روشهاي لرزه‌اي در مطالعات ژئوفیزیک و لرزه نگاری درون گمانه ای بر مبناي انتشار امواج مكانيكي دريک محيط الاستيك است. موج توليد شده توسط چشمه لرزه‌اي (نظير ضربه چکش) به گيرنده امواج (ژئوفون) رسیده و سپس توسط دستگاه لرزه نگار تقويت و ثبت مي‌شود.
بر مبنای جهت حرکت موج در داخل زمين دو نوع موج در فاز طراحی پروژه‌هاي مهندسي عمران بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد. امواج تراکمي يا طولي (Longitudinal) که جهت حرکت ذره در جهت انتشار موج است. امواج برشي يا عرضي (Shear) که جهت حرکت ذره عمود بر جهت انتشار موج است.
با در دست داشتن سرعت امواج تراکمي و سرعت امواج برشي و همچنين چگالي محيط انتشار مي‌توان مدولهاي ديناميکي لايه‌هاي خاك را محاسبه نمود. در برداشت حاضر انرژي لازم براي توليد امواج تراکمي يا P، ضربه قائم چکش بر يک صفحه بوده است.
همچنین براي توليد امواج برشي يا S از ضربه پتك به دو سر يک ميز مخصوص توليد امواج برشي استفاده گردیده است.
این میز عمود بر خط واصل بين وسط ميز و مرکز دهانه گمانه قرار دارد.
در روشهاي لرزه‌اي درون گمانهاي امواج به صورت تقريبا مستقيم از چشمه به گيرنده مي‌رسند. بنابراين از دقت بيشتري نسبت به روشهاي سطحي برخوردار هستند.
روش لرزه نگاری درون چاهی
روش لرزه نگاری درون چاهی یکی از روش های لرزه شناسی است که برای اندازه گیری مستقیم سرعت امواج کشسان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این روش در مقایسه با سایر روش های درون چاهی به دلیل سهولت و سرعت اجرا و هزینه پائین، در مطالعات مهندسی کاربرد بیشتری دارد.
اساس کار در این روش، اندازه گیری زمان سیر موج از سطح زمین تا اعماق مختلف است.
بدین منظور یک لرزه سنج که معمولاً شامل سه حسگر عمود بر هم می‌باشد، توسط کابل در اعماق مختلف داخل گمانه قرار داده می شود. امواج لرزه ای حاصل از چشمه لرزه ای (نظیر چکش یا مواد منفجره) در نزدیکی دهانه گمانه، توسط آن ثبت می‌گردد.
در اینگونه آزمایشات معمولاً از چشمه های مکانیکی برای تولید امواج استفاده می‌شود. چشمه انرژی مورد استفاده جهت تولید امواج تراکمی از ضربات پتک بر روی صفحه فلزی روی زمین حاصل می‌گردد.
چشمه انرژی
چشمه انرژی برای تولید موج برشی عبارتست از ضربات چکش به دو طرف الوار چوبی که بطور محکم بر روی زمین قرار گرفته است.
سنسور داخل چاه هنگام اندازه گیری باید به دیواره چاه متصل باشد تا امواج را به خوبی دریافت کند.
این کار با استفاده از تیوپ لاستیکی که توسط فشار پنوماتیکی باد می‌شود انجام می‌پذیرد.
پس از اندازه گیری در یک نقطه، برای انتقال سنسور به عمق بعدی، باد تیوپ تخلیه شده و از دیواره رها گشته و آماده انتقال به نقطه دیگر می گردد.
در سیگنال حاصل اولین زمان رسید مربوط به موج تراکمی (P) و دومین زمان رسید مربوط به امواج برشی (S) می‌باشد. پس از آن دیگر امواج سطحی اثر خود را بر سیگنال می‌گذارند.
در اندازه گیری مربوط به موج برشی از ضربات افقی به دو طرف الوار چوبی استفاده می‌گردد.
این مهم به منظور کاهش اثر انرژی امواج تراکمی، جلوگیری از تداخل امواج حاصل و افزایش انرژی امواج برشی انجام می گیرد.
بر اساس اینکه ضربه اولیه به صورت کششی یا تراکمی اعمال گردد و همچنین بر اساس تئوری انتشار امواج، پلاریته امواج حاصل می‌تواند به سمت بالا و یا پایین باشد.
بر این اساس و با توجه به اینکه برای امواج تراکمی، نیرو تنها در جهت پایین اعمال می‌گردد در همه حالات تنها یک پلاریته وجود خواهد داشت.
ولی در مورد امواج برشی که در هر دو جهت مخالف اعمال می‌گردند متفاوت خواهد بود و برای یکی از ضربات به سمت پایین و برای ضربه دیگر به سمت بالا و یا برعکس خواهد بود.
در حالت ایده آل سیگنال های حاصل از دو اندازه گیری باید تصویر متقارن داشته باشند ولی در عمل به دلیل وجود نویز حالتی تقریبی از این مدل به دست می‌آید.
