آزمایش دانهول
آزمایش دانهول
امروزه روش‌های ژئوفیزیکی به عنوان روش‌هایی موفق در تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی و مشخصات لایه‌های زیرسطحی عمل کرده‌اند. آزمایش های ژئوفیزیکی با هزینه کم و سرعت زیادی انجام میشوند و اغلب اطلاعات آنها کیفی است. اساس روش های لرزه ای در ژئوفیزیک بر مبنای انتشار امواج مکانیکی در محیط الاستیک است. موج تولید شده توسط چشمه لرزه ای (نظیر ضربه چکش) به گیرنده امواج (ژئوفون) می‌رسد و سپس توسط دستگاه لرزه نگار تقویت و ثبت میشود. بر مبنای جهت حرکت موج در داخل زمین دو نوع موج در فاز طراحی پروژه های مهندسی عمران بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. امواج تراکمی یا طولی که جهت حرکت ذره در جهت انتشار موج است. امواج برشی یا عرضی که جهت حرکت ذره عمود بر جهت انتشار موج است.
مطلب پیشنهادی: متره برآورد
با در دست داشتن سرعت امواج تراکمی و سرعت امواج برشی و همچنین چگالی محیط انتشار می‌توان مدول های دینامیکی لایه های خاک را محاسبه نمود.آزمایش درون‌چاهی دانهول (Downhole) یکی از کاربردی‌ترین آزمایش‌های ژئوفیزیک در ژئوتکنیک میباشد.پروژه های عمرانی که قرار است یک سازه بر روی ناحیه مشخصی اجرا شود، مدول های الاستیک دینامیکی مواد تشکیل دهنده آن ناحیه، اهمیت خاصی دارد، چرا که طراحی سازه بر همین اساس انجام خواهد شد و یکی از را‌ه های محاسبه این کمیت‌‌ها در اختیار داشتن سرعت امواج طولی یا عرضی است.
موج لرزهای انتقال انرژی با استفاده از حرکت ذرات میباشد. یک موج لرزهای پس از تولید در محل چشمه لرزهای
(از نوع پتک) در محیط منتشر میشود. الگوی انتشار موج لرزهای به وسیله جبهه موج لرزهای (مکان‌هایی که در آنها ذرات با یک فاز مشابه حرکت میکنند) تبیین میشود. در محیط همگن جبهه موج به صورت کروی منتشر میشود.
آزمایش دانهول چیست؟
اساس روش لرزه ای ازمایش دانهول در ژئوفیزیک بر مبنای انتشار امواج مکانیکی در محیط الاستیک است. موج تولید شده توسط چشمه لرزه ای (نظیر ضربه چکش) به گیرنده امواج (ژئوفون) می‌رسد و سپس توسط دستگاه لرزه نگار تقویت و ثبت میشود. بر مبنای جهت حرکت موج در داخل زمین دو نوع موج در فاز طراحی پروژه های مهندسی عمران بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. امواج تراکمی یا طولی که جهت حرکت ذره در جهت انتشار موج است. امواج برشی یا عرضی که جهت حرکت ذره عمود بر جهت انتشار موج است. با در دست داشتن سرعت امواج تراکمی و سرعت امواج برشی ، همچنین چگالی محیط انتشار می‌توان مدول های دینامیکی لایه های خاک را با کمک آزمایش دانهول محاسبه نمود.
مطلب پیشنهادی: آزمایش خاک
تجهیزات آزمایش دانهول (DHT)
- دستگاه لرزه نگار ۶ کاناله
- ژئوفون های سه مولفه ای درون گمانه ای SP3D
- پتک ، الوار و ورق برای تولید امواج تراکمی و برشی
آزمایش های ژئو سسمیک یا آزمایش های لرزه ای
موج تراکمی
ساز و کار انتشار موج تراکمی به گونهای است که جهت انتشار موج با جهت حرکت ذرات یکسان است . این موج سریعتر از امواج دیگر لرزهای منتشر میشود. از این رو به آن موج اولیه نیز گفته میشود. سرعت موج اولیه با مقاومت سنگ در برابر متراکم شدن نسبت دارد. اطلاعات به دست آمده از موج اولیه یک تخمین خام از جنس ماده در اختیار قرار می‌‌دهد.
موج برشی
ساز و کار انتشار موج برشی به گونهای است که جهت انتشار موج عمود بر با جهت حرکت ذرات است. نکته قابل توجه این است که همیشه این موج بعد از موج تراکمی منتشر میشود. از این رو به آن موج ثانویه نیز گفته میشود. برآوردهای به دست آمده از سرعت موج ثانویه اطلاعات مفیدتری را از سرعت موج اولیه برای طراحی‌‌های مهندسی در اختیار می‌‌گذارد.
امواج سطحی
این نوع امواج در محیط نزدیک به سطح زمین منتشر میشوند. دامنه این امواج با فاصله گرفتن از سطح زمین شدیدا کاهش می‌یابد و محو میشوند. در یک دسته بندی دیگر امواج سطحی به امواج لاو و ریلی دسته بندی میشوند.
روش انجام ازمایش دانهول بر اساس (ASTM D7400)
اساس روش های لرزه نگاری بر این حقیقت استوار است که امواج الاستیک با سرعت های متفاوت در لایه های مختلف زیر سطح سیر میکنند. لذا در این روش ها، امواج در یک نقطه تولید شده و در یک سری نقاط دیگر، زمان رسیدن انرژی منعکس یا منکسره از ناپیوستگی‌ها یا فصل مشترک لایه های مختلف اندازه گیری میشود. با استفاده از روش لرزه نگاری موقعیت و ساختار لایه های زیرسطحی، مشخص میشود. مهم ترین مزیت روش های لرزه نگاری آزمایش دانهول نسبت به سایر روش های ژئوفیزیکی، این است که با بکارگیری مناسب این روش تفسیر دقیق تر و با وضوح بیشتری از ساختار زیر سطح حاصل میشود.
در کلیه روش های لرزه نگاری پس از ایجاد انفجار و یا ضربات مکانیکی، لرزه هایی که بر اثر این انفجار یا ضربات ایجاد شده اند، ثبت میشوند. انفجار در پوسته‌ی بیرونی و در سطح زمین، توسط یک چشمه لرزه ای با توانایی ایجاد یک موج با انرژی بالا ایجاد میشود و تشخیص لرزه‌ها به منظور ثبت آنها به شکل سیگنال نیز به کمک سنسورهای صوتی مخصوص انجام میشود. روش های لرزه نگاری برای شناسایی لایه‌بندی خاک در حالت کلی به سه گروه درون گمانه ای، بین گمانه ای و سطحی قابل تقسیم بندی هستند که آزمایش دانهول از نوع درون گمانه ای است.
در ازمایش دانهول ، امواج برشی از طریق یک منبع تولید لرزه که در سطح زمین قرار گرفته، تولید شده و توسط گیرنده ژئوفن که در ته گمانه جاسازی شده است، دریافت می‌گردد. منبع تولید لرزه، شامل یک چکش و صفحه ای فلزی که به صورت افقی در سطح زمین قرار دارد، میباشد. با اصابت چکش به صفحه فلزی در امتداد طول صحفه، لرزه ایجاد میشود.
به منظور افزایش تنش قائم وارد بر صفحه فلزی در آزمایش دانهول ، معمولا بار چرخ یک وسیله نقلیه به صورت استاتیکی بر روی آن قرار می‌گیرد.
دقت شود که در ازمایش دانهول گمانه‌ها می‌بایست به روش ماشینی حفاری شده و پس از قرارگیری لوله از جنس PVC متناسب با قطر ژئوفون های درون گمانه، اطراف لوله از ماسه ریزدانه با دانه‌بندی یکنواخت پر گردد. به نحوی که لوله کاملا در جای خود ثابت قرار گیرد.
پس از قرار دادن حسگرها و اتصال دستگاه به لپتاپ، لرزه های ایجاد شده توسط ضربات مکانیکی یا ایجاد انفجار در نزدیکی دهانه دانهول، به صورت سیگنال ثبت و در صفحه نمایش مربوطه قابل مشاهده خواهد بود.
در چیدمان ابزارها، موقعیت محور ژئوفن انتها چاه باید به نحوی در نظر گرفته شود که ژئوفن موازی با صفحه افقی سر چاه، قرار گیرد. آزمایش دانهول به طور معمول در فواصل یک متری از طول چاه انجام شده و در هر قسمت سرعت موج برشی از رابطه ساده Vs=ΔR/Δt حاصل میشود.
در رابطه مذکور R فاصله وتری صفحه فلزی از ژئوفن و t زمان دریافت یک موج برشی میباشد. به منظور افزایش دقت اندازه گیری، ممکن است ضربه‌ها از هر دو سمت (چپ و راست) تولید شود.
اخیرا تست دانهول که با استفاده از ابزار آزمایش نفوذ مخروط لرزه ای (SCPT) که به آن یک شتاب کار اضافه شده است، انجام میشود. با توجه به نفوذ ابزار CPT به داخل گمانه، نیازی به حفاری گمانه پیش از انجام آزمایش موج لرزه ای نیست.
عوامل ایجاد خطا در ازمایش دانهول
عوامل زیر می‌تواند موجب ایجاد خطا در آزمایش دانهول (Down Hole) گردد. لذا حتی المقدور لازم است تا از انجام ازمایش دانهول در موارد زیر اجتناب گردد.
- نزدیک جاده ها؛ چراکه عبور و مرور خودروها، ایجاد نویز کرده و در نتایج آزمون خلل ایجاد می‌کند.
- نزدیک ساحل ها؛ چراکه برخورد امواج دریا می‌تواند ایجاد نویز کرده و در نتایج آزمایش خلل ایجاد کند.
انجام آزمایش دانهول در نهشته های برجا با خطا همراه است. در صورتی که لایه های عمیق تر، نرم تر از لایه های بالایی باشند و یا سطح بین لایه‌ها نامنظم باشد، انجام ازمایش دانهول با خطا همراه است.