BADANIA GEOFIZYCZNE

Geofizyka, dzięki wykorzystaniu praw fizyki, daje odpowiedź o charakterze, strukturze i parametrach badanego ośrodka. Drugą, niemniej istotną zaletą tego typu badań jest gromadzenie powyższych informacji w sposób ciągły i nieinwazyjny (bez konieczności wykonywania robót geologicznych np. wierceń, wkopów, odkrywek). Innymi słowy wykonując badania geofizyczne można uzyskać ciągłe odwzorowanie zmian strukturalnych oraz parametrów geomechanicznych w badanym ośrodku.

Najczęściej spotykane metody geofizyki inżynierskiej:

Analiza sztucznie wytworzonych fal sejsmicznych w badanym ośrodku. Fale te przechodząc przez niejednorodny ośrodek ulegają zjawiskom np.: załamania, odbicia, dyfrakcji. Każde zaburzenie w strukturze, jak i właściwościach ośrodka (np. zmiana gęstości, spękania, zwietrzenie, uskok) wpływają na zmianę parametrów sejsmicznych takich jak wartości prędkości fal czy też tłumienie. Metoda ta stosowana jest dla wyznaczania granic geologicznych, litego niespękanego podłoża np. granitów, wapieni, dolomitów itp. w kamieniołomach, nieciągłości, poziomów wód gruntowych, zmian zagęszczenia, zjawisk osiadań, pustek i form krasowych, wykrywania obiektów podziemnych.

Analiza rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w ośrodku. Fale te przechodząc przez niejednorodny ośrodek ulegają różnym zjawiskom np.: załamania, odbicia, dyfrakcji. Analiza zakłóceń odbitego sygnału daje możliwość lokalizacji obiektów oraz obserwacji zmian strukturalnych ośrodka. Metoda georadarowa stosowana jest dla wykrywania granic geologicznych i geotechnicznych, osiadań gruntu, pustek, wykrywania obiektów podziemnych, poszukiwania infrastruktury takiej jak kable, rury (także PCV) lub kolektory.

Analiza rozchodzenia się wygenerowanego prądu elektrycznego w badanym ośrodku; oparta jest na określeniu zmian parametru fizycznego badanego gruntu jakim jest elektryczna oporność właściwa (rezystywność). Zmiany te są wywołane przez obiekty pochodzenia naturalnego (geologiczne) bądź antropogeniczne (wskutek działalności człowieka). Metodę elektrooporową stosuje się dla wykrywania granic geologicznych i geotechnicznych (np. przewierty sterowane HDD), określania rezystywności gruntu (np. dla gazociągów), wykrywania zmian oporności gruntu, zwierciadła wód, poszukiwania zasięgu skażenia, zanieczyszczenia, wykrywania obiektów podziemnych.

Analiza zmian przyciągania ziemskiego generujących mikroanomalie siły ciężkości, które są spowodowane niejednorodnym rozkładem mas skalnych w górotworze. Metodę mikrograwimetryczną stosuje się do określania rozluźnień i stref osłabienia podłoża oraz przede wszystkim wykrywania pustek. Najczęściej jest to lokalizacja „wędrujących” pustek będących efektem płytkiej eksploatacji górniczej oraz zjawisk krasowych, wykrywanie nieudokumentowanych i niezlikwidowanych szybów, biedaszybów, szybików, sztolni, dukli, nadsięgwłomów. Oprócz wyrobisk górniczych są to m.in. podziemne pomieszczenia mieszkalne zarówno gospodarcze, jak i militarne, fortyfikacje, piwnice, komory, tunele i korytarze, jak również podziemne obiekty kultu religijnego w postaci katakumb, krypt i grobowców.

Analiza zaburzenia indukowanego pola elektromagnetycznego w ośrodku. Analiza zakłóceń odbitego sygnału daje możliwość lokalizacji obiektów. Metodę elektromagnetyczną stosuje się do wykrywania zmian oporności gruntu, okonturowania zasięgu skażenia gruntu, zanieczyszczenia, lokalizowanie miejsc wzmożonych filtracji lub przecieków, wykrywania obiektów podziemnych, kolektorów, tuneli.

Każda z tych metod wykorzystuje inne zjawisko geofizyczne i stosuje się je w zależności od oczekiwanych rezultatów oraz od warunków niekorzystnych dla poszczególnych metod. Są to czynniki rozpraszające propagację fali oraz rejestrację jej natężenia. Pomiar wykonuje się specjalistycznymi urządzeniami mierniczymi, a uzyskane dane wymagają zaawansowanej analizy poprzez przetwarzanie sygnałów oraz interpretację wyników w formie profili, przekrojów lub map geofizycznych.

Bardzo szeroki zakres zastosowania metod geofizycznych powoduje, że jest ona nieocenionym pomocnikiem przy badaniach geotechnicznych, geologicznych i ochrony środowiska oraz w wielu dziedzinach takich jak górnictwo czy budownictwo wodno-lądowe. Zobacz przykładowe zastosowania geofizyki inżynierskiej…

Badania geofizyczne metodą sejsmiczną, elektrooporową oraz georadarową są wskazywane:

• w opracowanej przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów „Instrukcji Badań Podłoża Gruntowego Budowli Drogowych i Mostowych, Warszawa 1998 r. dla obiektów mostowych technikami pomiarowymi: profilowanie elektrooporowe, prześwietlanie sejsmiczne, w przypadkach występowania form krasowych, pustek i stref rozluźnień po płytkich wyrobiskach górniczych,
• w „Wytycznych wykonywania ocen stanu technicznego i bezpieczeństwa wałów przeciwpowodziowych”. Borys M., Mosiej K., 2003. Wydawnictwo IMUZ, Falenty,
• jako szczególnie przydatne w opracowanej przez Państwowy Instytut Geologiczny w 1999 r. „Instrukcji sporządzania mapy warunków geologiczno – inżynierskich w skali 1:10000 i większej dla potrzeb planowania przestrzennego w gminach” do ogólnego rozpoznania przebiegu warstw na terenach słabo udokumentowanych,
• jako badania dodatkowe w opracowanej przez Państwowy Instytut Geologiczny w 2008 r. „Instrukcji opracowania Mapy osuwisk i terenów zagrożonych ruchami masowymi w skali 1:10 000 – cytat: „Dla osuwisk pozbawionych szczegółowego rozpoznania geologiczno-inżynierskiego zalecane jest wykonanie badań geofizycznych. Prace te dają duże możliwości diagnozowania stanu górotworu oraz obrazowania struktury geologicznej. Zaletą stosowania badań geofizycznych jest możliwość zastąpienia, często intuicyjnej, interpolacji między otworami lub punktami badawczymi ciągłą korelacją granic.”
• jako metoda rozpoznawania struktury ośrodka gruntowego (georadar) w: „Rozporządzeniu Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 września 1998 w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych”,
• jako zalecane w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 24 marca 2003r. (Dz.U. Nr 61, poz.549) w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących lokalizacji, budowy, eksploatacji i zamknięcia, jakim powinny odpowiadać poszczególne typy składowisk odpadów.