ارائه خدمات مهندسی در زمینه ژئوفیزیک
-خدمات متنوع ژئوفیزیکی – زمین شناسی -تعیین عمق آب – آب یابی – چاه نگاری
-مطالعات لرزه نگاری جایگاه سازه های مهم از جمله مسیر تونل ها سدها، نیروگاهها، مخزن سد، و …
– ارائه خدمات مربوط به آزمایشات ژئوفیزیک و ژئوتکنیک لرزه ای
– اندازه گیری سرعت امواج برشی ، امواج فشاری، نسبت میرایی ضریب پواسون و در لایه ها و اعماق مختلف خاک تا عمق ۶۰ متر
-آزمایش دانهول- تعیین تیپ خاک و تهیه گزارش جهت ارائه به نظام مهندسی و ستاد بحران
جهت انجام آزمایشات ژئوفیزیک با شماره ۰۹۱۵۵۰۷۸۶۵۶ تماس بگیرید.
انواع روشهای ژئوفیزیک
مطالعات ژئوالکتریکی
پیشرفت روزافزون علوم منجر به کاربرد روش های نوین در اکتشاف منابع شده است. از جمله این روشها میتوان به مطالعات ژئوفیزیک (لرزه نگاری، ژئوالکتریک، مگنتومتری، گرانی سنجی، زمین گرمایی و رادیواکتیو) اشاره کرد.
در مطالعات ژئوفیزیک با اندازهگیری بعضی از خواص فیزیکی(سرعت امواج، مقاومت الکتریکی، قابلیت مغناطیسی، وزن مخصوص، دما، شدت انتشار اشعه های رادیواکتیو و …) که اختلاف بارز با محیط اطراف دارد، به عنوان معیاری برای شناسایی منابع آب، معادن، مخازن هیدروکربوری، پدیدههای زمین شناسی و … استفاده میشوند.
هر کدام از روشهای ژئوفیزیکی کاربرد خاصی دارند از آن میان ژئوالکتریک افزون بر اینکه بیشترین استفاده را در اکتشاف منابع آب دارد، همچنین میتواند در مطالعات زمین شناسی مهندسی(سد، گسلش، زونهای خرد شده، زمین لغزش، آبرفت، سازههای مهم دیگر مانند نیروگاه، خط لوله پل، تونل و بزرگراه) کاربرد داشته باشد.ازمزیتهای اساسی این روش،صرفه جویی درزمان وهزینه کم میباشد.
با بکارگیری انواع شیوههای مقاومتسنجی، پلاریزاسیون القایی و پتانسیل خودزا، میتوان جنس، ضخامت و نحوه قرارگیری لایههای زمین را تعیین نمود. کاربرد اصلی در اکتشاف مواد معدنی ، آبهای زیرزمینی ، تعیین پیسنگ سد، تأسیسات و ابنیه فنی است.
همچنین با استفاده از دستگاهچاهنگاری (Well logging device) می توان مقاومت ویژه الکتریکی،پتانسیل خودزاودما در داخل چاه(لایههای جدارچاه حاوی سیال)تاعمق۲۰۰ متر را اندازهگیری کرد.
مقاومت ویژه (RS)
در این روش مقاومت ویژه الکتریکی در اعماق مختلف زمین اندازه گیری میشود.
موارد استفاده :
۱- جهت تعیین محل ساختارهای زمین شناسی مدفون مانند گسلها، دایکها، حفرات، کارستها و قنوات همچنین تعیین عمق سنگ کف در پروژههای عمرانی مختلف مانند سدها،برجهاو …
۲- جهت اکتشاف منابع آب زیرزمینی برای مصارف کشاورزی، شهری و صنعتی و همچنین تعیین عمق سطح آب زیرزمینی (سطح ایستابی).
۳- جهت اجرای پروژهای ژئوفیزیک اکتشافی در معادن فلزی که معمولا همراه با روش پلاریزاسیون القایی انجام می شود.
روش پتانسیل القایی (IP) :
در این روش با استفاده از الکترودهای جریان ابتدا زمین شارژ شده و پس از مدتی جریان قطع میشود، سپس با اندازهگیریchargability (قابلیت شارژ شدن)، اطلاعاتی از کانی سازی زیرسطحی بدست می آید.
موارد استفاده : این روش بطورمعمول همراه با روش مقاومت الکتریکی (RS) در اکتشاف کانسارهای رگهای و پروفیری مانند مس، سرب و روی و….. استفاده میشود.
روشپتانسیلالکتریکیخودزا (SP)
روش پتانسیل خودزا شامل اندازهگیری پتانسیل الکتریکی است که به صورت محلی در زیرزمین توسط فعالیتهای الکتروشیمیایی، الکتروسینتیک و یا هر دو ایجاد میگردد. برخی از مهمترین کاربردهای پتانسیل خودزا، مطالعات هیدرولیکی، مطالعات زمین گرمایی، سیستمهای آتشفشانی، ژئوتکنیکی، پتروفیزیکی، اکتشاف معادن و نیز مطالعه عوامل زیستمحیطی چون آلودگی آبهای زیرزمینی است.
همان طور که میدانیم پتانسیل خودزا توسط یک یا چند منشا طبیعی که جریانهای مستقیم تولید میکنند، ایجاد میشود. مدل سازیهای مستقیم در روش پتانسیل خودزا برای فرمهای هندسی ساده نظیر کره مدفون، استوانه، ورقه شیبدار و نظایر آن توسعه یافتهاند. تابع جواب چنین آنوم الیهایی نحوه رفتار آنها را در اندازهگیری پتانسیل خودزا نشان میدهد. این رهیافتها زمینه مناسبی برای حل مسائل معکوس پتانسیل خودزا ایجاد میکند که در ارزیابی برداشتهای صحرائی با داشتن اطلاعات کمکی تفسیر بهتری از دادهها را به همراه میآورد. تاثیر عمق آنومالی، ابعاد آن، زاویه شیب، جهت و امتداد آن و مواردی از این قبیل بر روی دادههای پتانسیل خودزا از روی مدل سازیهای مستقیم قابل مطالعه است.
متدهای مطالعات ژئوالکتریکی:
۱- اتصال به جرم (miss ala muss)
۲- الکترومغناطیس (EM)
۳- گمانه زنی الکتریکی به روشهای (ونر و شلومبرژه)
۴- پروفیل زنی الکتریکی به روشهای (دوقطبی دوقطبی،قطبی دوقطبی و C.R.P)
مطالعات لرزه نگاری
ـ لرزهنگاری به روش شکست مرزی
ـ لرزهنگاری به روش بازتابی کم عمق
ـ خردلرزهنگاری Petite – Seismic
– روش لرزه نگاری درون چاهی
ـ گمانه به گـــمانه(Hole ـ Cross)
ـ گمانه به گالری
ـ گالری به گمانه
ـ گالری به گالــری
ـ P-S Logging
کاربرد لرزه نگاری
لرزه نگاری مطالعه علمی گسترش امواج الاستیک درزمین میباشد وبعنوان یکی ازشاخههای ژئوفیزیک شناخته میشود. ازآنجا که امکان دسترسی به لایهها وساختارهای درون زمین میسر نمیباشد، امواج الاستیک این امکان را فراهم میکند که به بازسازی آنچه در زیرزمین وجود دارد، با استفاده از اطلاعات بدست آمده از این امواج، بپردازند. بدین صورت لرزهشناسی به زمین شناسی واکتشافات معدنی مرتبط میشود. لرزهنگاری برای مطالعه علمی پیدایش زلزله و امواج حاصل از آن بوجود آمد. به دنبال آغاز جنگ سرد قدرتهای جهانی روبه سرمایهگذاری بیشتری به این علم آوردند تا از وقوع آزمایشات هستهای طرف مقابل و محل و شدت آن مطلع شوند. سپس در دهه شصت و هفتاد میلادی با گران شدن نفت و بحران انرژی بار دیگر نظرها متوجه این علم شد تا با ابداع دستگاهها و روشهای نوین اقدام به اکتشاف منابع جدید کنند. اگرچه لرزهشناسی تاکنون در پیشبینی زمان زلزله موفق نبوده اما در مورد پیشبینی سونامی (Tsunami) موفق و کارساز بوده است.
امواج لرزهای همان امواج صوتی با طیف فرکانس گستردهتری هستند که به سه نوع کلی امواج فشاری(P-waves)، امواج برشی (S-waves) و امواج سطحی (Surface waves)طبقه بندی میشوند. سرعت انتشار امواج بستگی به جنس محیط دارد.
علم لرزه خود به دو گروه اصلی زلزله ونفت تقسیم میگردد. در شاخه زلزله، امواج زلزله که از جنس امواج صوتی میباشند، مورد مطالعه قرار میگیرند. امواج زلزله حاوی اطلاعات زیادی از لایههای مختلف کره زمین میباشند که با ثبت و رکورد این امواج بدست میآید. در شاخه نفت اطلاعات لرزهای با ایجاد امواج لرزهای مصنوعی در سطح زمین و دریافت بازتاب این امواج از درون لایههای زیر سطحی به دست میآید. به دلائل اقتصادی و اهمیت اکتشاف و تولید نفت علم لرزهنگاری کاربردهای فراوانی در صنعت انرژی پیدا کرده است. کاربرد علم لرزهنگاری در صنعت نفت خود به دوگروه لرزهنگاری اکتشافی و لرزهنگاری توسعهای تقسیم میگردد. لرزهنگاری اکتشافی بیشتر بصورت دو بعدی و لرزه نگاری توسعهای میادین شناخته شده بصورت سه بعدی و چهار بعدی انجام میگیرد.
لرزهنگاری به روش شکست مرزی
روش شکست مرزی هنگامی کاربرد دارد که بتوان پرتوهای شکسته شده را دریافت نمود، بخصوص هنگامی که هدف مطالعه لایههای زمین از طریق برداشت سطحی باشد. اساس کار در این حالت آن است که سرعت لایهها با عمق افزایش یابد یعنی سرعت موج در هر لایه از لایه فوقانی بیشتر و از لایه تحتانی کمتر باشد. در این شرایط پدیده خاصی در مرز لایهها رخ میدهد که به آن شکست بحرانی گفته میشود. برای تشریح این پدیده فرض میشود، یک چشمه لرزهای مطابق شکل زیر، در سطح زمین قرار گرفته و محیط زمین از دو لایه با سرعتهای انتشار V1 و V2 تشکیل شده باشد. از آنجا که چشمه لرزهای، موج را در تمام جهات منتشر میکند، پرتوهای متعددی با زوایای تابش بین صفر تا ۹۰ درجه به مرز دو لایه برخورد میکنند. در مورد بازتابها، هر پرتو با همان زاویه تابش بازتاب مینماید، اما شکست پرتوها تابع قانون اسنل میباشد. در این حالت چون سرعت لایه دوم بیشتر است، طبق قانون اسنل زاویه شکست از زاویه تابش بزرگتر است یعنی راستای انتشار پرتو در محیط دوم از خط عمود دور میشود.
لرزهنگاری به روش بازتابی کم عمق
این روش برای شناخت زمین در اعماق زیاد استفاده میشود و با ثبت تغییرات زمانهای دریافت امواج بازتابی از نقطهای به نقطهای دیگر در سطح زمین تصویری از ساختارهای زیرزمینی آن منطقه به دست میدهد.روشهایایجادلرزهدراینروشعبارتند از:
– چشمههای لرزه ای و طیفل رزهآکوستیک: بیشترچشمههای لرزهای ، امواج فشاری را که چشمه اصلی در عملیات لرزهنگاری هستند، تولید میکنند. انواع گوناگون چشمههای لرزهای وجود دارد که برحسب مقدار و ماهیت فرکانسی طبقهبندی میشوند. علاوه بر چشمههای لرزهای، چشمههای مختلف آکوستیکی ( ازجمله امواج صوتی در آب یا هوا) که در عملیات لرزه نگاری دریایی مفید هستند نیز وجود دارند.
-چشمه های انفجاری:چشمه های انفجاری درخشکی درچاههای کم عمق تعبیه می شوند تاهم ازجفت شدگی چشمه و زمین اطمینان حاصلش ودوهم صدمات سطحی کمترباشد. چشمههای انفجاری ارزان قیمت وازدیدگاه لرزه ای مناسب ودارای طیف وسیع فرکانس میباشند اما مشکلاتی همچون عدم امکان تکرارپذیری دارند.
– چشمه های غیرانفجاری: پرطرفدارترین چشمه غیرانفجاری درعملیات لرزه نگاری خشکیViruses است . Viruses سیگنالی با طول زمانی چند ده ثانیه و فرکانسی تا حدود ۸۰ هرتز تولید می کند. Viruses سریع بوده و سیگنال تکرار پذیر دقیقی دارد.
خرد لرزه نگاری Petite Seismic
بسیاری از رفتارهای مکانیک سنگ در عمق کم، یکی از مشکلات بزرگ برای مهندسین در پروژههای مهندسی عمران، معدن، نفت و گاز میباشند. استفاده از دادههای خردلرزهنگاری در مناطقی که تحت تاثیر استرسهای محلی مانند تغییرات شرایط زمینشناسی و ژئوتکنیکی سبب ایجاد گسیختگی میشود، امروزه به عنوان روشی موثر جهت مونیتورینگ مورد استفاده قرار میگیرد. با استفاده از سیستمها و روشهای نوین میتوان رویدادهای شکستگی در حدود چند ده سانتیمتر به بالا را که میتوانند موجب تولید رویداهای لرزهای با بزرگای منفی شوند را بررسی نمود. با نصب سنسورهای Geophone که دارای امکان پوشش فرکانسهایی درمحدودههای ۵ تا۱۰۰۰ هرتزوسنسورهای شتاب نگاری Piezoelectric Accelerometer بامحدوده فرکانسی ۵۰ تا۵۰۰۰ هرتز و رکوردر Paladin بارزولوشن ۲۴ بیت با امکان نمونه برداری تا ۱۰ کیلوهرتزونصب آرایه صحیح امکان برداشت دقیق داده بارزولوشن ودقت مکان یابی بالا را فراهم میسازد.
روش لرزه نگاری درون چاهی
روشلرزه نگاری درون چاهی یکی ازروشهای لرزه شناسیاست که برای اندازهگیری مستقیم سرعت امواج کشسانی مورد استفاده قرار میگیرد. این روش درمقایسه با سایر روشهای درون چاهی بدلیل سهولت وسرعت اجراء وهزینه پایین،درمطالعات مهندسی کاربرد زیادی دارد. اساس کار در این روش، اندازهگیری زمان سیر موج از سطح زمین تا اعماق مختلف است. بدین منظور یک لرزهسنج که معمولاً شامل سه حسگر عمود برهم میباشد، توسط کابل در اعماق مختلف داخل گمانه قرار داده شده و امواج لرزهای حاصل از یک چشمه لرزهای (نظیر چکش یا مواد منفجره) در نزدیکی دهانه گمانه، توسط آن ثبت میگردد.
گمانه به گـــمانه(Hole ـ Cross)
برای برآورد خصوصیات دینامیکی خاک، بررسی سرعت انتشار امواج فشاری و برشی و همچنین تفکیک لایهها با توجه به توزیع سرعت امواج در خاک، از آزمایشات ژئوفیزیکی به سه صورت زیر استفاده میگردد.
۱- آزمایش درون گمانهای
۲- آزمایش بین گمانهای
۳- آزمایش لرزهنگاری سطحی
۱- آزمایش درون گمانهای : عملیاتلرزهنگاریدرونگمانهای (Down Hole) در گمانههای ماشینی تا عمق مورد نظر با فواصل برداشت یک متر و با استفاده از چشمه ضربهای صورت میگیرد. حفاری و تجهیز گمانه ها جهت انجام روش درون چاهی شامل قرارگیری لوله از جنس PVC متناسب با قطر ژئوفونهای درون چاهی و پر کردن اطراف لوله از ماسه ریزدانه بادانهبندی یکنواخت به نحوی که لوله کاملا در جای خود ثابت قرار گیرد، قبل از مطالعات لرزه نگاری انجام میشود.
۲- آزمایش بین گمانهای : عملیاتلرزهنگاریبینگمانهای (Cross Hole) همانند آزمایش روش قبلی(درون گمانهای) میباشد با این تفاوت که در این آزمایش نیاز به حفاری ۲ گمانه ماشینی با عمق برابر میباشد. درون یک گمانه لولهای از جنس PVCقرار داده شده و اطراف آن ماسه ریزدانه بادانهبندی یکنواخت به نحوی که لوله کاملا در جای خود ثابت قرار گیرد، ریخته میشود. در گمانه دیگر عامل تحریک (انفجار و یا ویبراتور) هدایت میگردد. برای انجام آزمایش چند ژئوفون در اعماق مختلف گمانه کار رانده شده و عامل تحریک در گمانه دیگر عمل میکند.
۳- آزمایش لرزهنگاری سطحی: عملیات لرزه نگاری سطحی (Surface Geophysics) بر روی سطح زمین انجام میگردد. بدین صورت که یکسری ژئوفون در یک خط مستقیم و در فواصل یکسان بر روی زمین مستقر میگردند. برای تحریک این ژئوفون ها از یک پتک سنگین و یک تخته الوار و یک صفحه قلزی کوچک و ضخیم استفاده میگردد. سرعت موج برشی با کوبیدن پتک در جناحین الوار و سرعت موج فشاری با کوبیدن بر سطح فوقانی صفحه فلزی حاصل میگردد.