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.