ZASTOSOWANIA

DLA BADAŃ GEOFIZYCZNYCH I GEOTECHNICZNYCH

Rozpatrując konkretne zadanie, należy dobrać odpowiednią metodykę gromadzenia informacji o badanym ośrodku. Poprzez badania geofizyczne i geotechniczne, które w wielu zagadnieniach się przeplatają i uzupełniają, uzyskać można bardzo dokładne rozpoznanie ośrodka gruntowo – skalnego, nawierzchni bądź też obiektu inżynieryjnego. Zakres prac badawczych często jest uzależniony od czynników ekonomicznych tak więc istotna jest optymalizacja doboru metod badawczych i ich zakresu.

Dodatkowo zależy też od innych czynników zewnętrznych takich jak:

• warunki terenowe (przeszkody np. zabudowania, infrastruktura, hałdy, rzeki, wysypiska, podmokłości; zakłócenia np. komunikacja drogowa kolejowa, linie wysokiego napięcia ),
• warunki geologiczno – górnicze (np. zawartość utworów ilastych, nasycenie wodą, zaburzenia strukturalne, skomplikowana budowa geologiczna np. uskoki, kras, pustki poeksploatacyjne),
• oczekiwana głębokość rozpoznania,
• rozmiary lokalizowanych obiektów,
• wymagana dokładność (rozdzielczość) rozpoznania.

Dla oceny stanu technicznego dróg, pasów startowych na lotniskach, posadzek betonowych, wylewek, ścian i innych obiektów najlepiej sprawdzają się georadary. Dzięki ciągłym profilowaniom można bardzo dokładnie określać grubości poszczególnych warstw oraz przebieg granic. Po odpowiednim przetworzeniu sygnału pomiarowego, obrazy georadarowe koreluje się często z badaniami punktowymi jakimi są wiercenia kontrolne, wykonywanymi w celu określenia parametrów geotechnicznych warstw.

Podstawową techniką rozpoznawania gruntu są punktowe wiercenia oraz sondowania geotechniczne. Jednak i tu nierzadko potrzebne są techniki ciągłe, które oferuje geofizyka. W tej kategorii zastosowań, pochwalić się może ona szeroką gamą badań. Stosuje się metody elektrooporowe, elektromagnetyczne, georadarowe oraz sejsmiczne. Wykorzystuje się je między innymi w geologii inżynierskiej oraz przy projektowaniu takich obiektów jak przewierty sterowane HDD – Horizontal Directional Drilling, oraz wiercenia kierunkowe DD – Directional Drilling. Badania geofizyczne doskonale nadają się też do lokalizacji np. pustek pogórniczych i krasowych, określenia wymiarów stref rozluźnień lub osiadań, a także okonturowania gruntów nienośnych i słabo nośnych.

Dla stoków, zboczy, skarp, wałów przeciwpowodziowych i wszelkich nachylonych powierzchni terenu gruntu rodzimego oraz antropogenicznego (nasypy), wykonuje się obliczenia stateczności. Podczas takich badań uzyskuje się współczynnik bezpieczeństwa dla konkretnego modelu. Powstaje on na podstawie punktowych badań geotechnicznych oraz ciągłych profilowań geofizycznych. Dzięki metodom geofizycznym otrzymuje się bezcenne uzupełnienie przekrojów geologiczno-inżynierskich, o dokładniejszą interpretację międzyotworową granic poszczególnych warstw. Przy skomplikowanych warunkach geologicznych, badania geofizyczne stanowią istotny element, składający się na możliwie dokładne odwzorowanie warunków geologicznych w badanym osuwisku i oceny zagrożenia wystąpienia ruchów masowych ziemi.

Podczas realizacji prac związanych z budownictwem liniowym i wielkokubaturowym często istnieje potrzeba możliwie dokładnego określenia kubatury. Prace takie są przydatne w szacowaniu kosztów prac ziemnych czy też transportu np. zeskładowanych surowców skalnych, odpadów itp. Dużą dokładność dla takich zadań mogą zapewnić tylko nieinwazyjne i relatywnie niedrogie badania geofizyczne, w powiązaniu z pomiarami geodezyjnymi i ewentualnymi punktowymi badaniami geotechnicznymi. Pozwalają one na ciągłe i nieniszczące odwzorowanie głębokości zalegania gruntów zarówno rodzimych jak i antropogenicznych.

W górnictwie podziemnym i odkrywkowym, niezwykle ważne jest jak najdokładniejsze oszacowanie kubatury złóż, skały płonej i nadkładu. Przy ocenie opłacalności wydobycia oraz optymalnej lokalizacji kopalni, korzysta się z wyników badań geofizycznych georadarowych, sejsmicznych i elektrooporowych. Geofizyka inżynierska znajduje również zastosowanie w poszukiwaniach płytkich złóż surowców. Dodatkowo podczas funkcjonowania kopalni metody te pozwalają na ocenę zagrożenia tąpaniami oraz analizę ciągłości i wymiary poszczególnych pokładów złóż kopalin podstawowych i pospolitych.

Projektując trasy przebiegu budowli liniowych takich jak gazociągi, szlaki komunikacyjne, linie kolejowe lub tunele, bardzo oczekiwane jest wykonanie ciągłych badań geofizycznych jako uzupełnienie otworów geotechnicznych. Badania geofizyczne wykonuje się w pasach równoległych do osi projektowanego obiektu. Dla obiektów inżynierskich takich jak turbiny wiatrowe, hale, magazyny lub inne, należy, w zależności od wymagań i warunków gruntowych, wykonać badania geotechniczne i geofizyczne w celu poprawnego zaprojektowania nośności gruntu, na którym będzie posadowiony projektowany obiekt. W przypadku wałów przeciwpowodziowych, zapór, tam, jazów, stopni wodnych, a także oceny istniejących szlaków komunikacyjnych, metody nieinwazyjne pozwalają określić stan techniczny. Dodatkowo prowadzenie monitoringu zmian zachodzących w obiektach, pozwala wykryć zagrożenia przed czasem, a tym samym oszczędzić czas i pieniądze.

Badania geofizyczne znajdują również zastosowanie przy rozpoznaniu gruntu pod kątem lokalizacji wszelkich obiektów podziemnych, które mogłyby zakłócić prace budowlane przy nowych inwestycjach. Wykrycie starych fundamentów i piwnic oraz niezinwentaryzowanej infrastruktury ma też istotne znaczenie przy odpowiednim posadowieniu elementów nośnych projektowanych obiektów budowlanych. Szczególnie przydatna cecha nieinwazyjności badań pozwala na oszczędność i precyzję w odpowiednim rozpoznaniu obiektów zalegających w podłożu. Inną gałęzią zastosowań tego typu badań jest archeologia np. dla lokalizacji piwnic, murów, grobów, krypt, kurhanów, korytarzy, tuneli oraz starych fundamentów. Stosuje się tu różne metody geofizyczne, w zależności od warunków terenowych i geotechnicznych, a ich dobór powinien być również dostosowany do wymaganych parametrów jak rozdzielczość i głębokość rozpoznania badanego ośrodka.

Dla celów rozpoznania struktur wgłębnych pod kątem złóż surowców energetycznych i innych kopalin, powszechnie stosowane są metody geofizyczne. Na wstępnym etapie, dla potrzeb rozpoznania strefy przypowierzchniowej wykonywane są sejsmiczne badania: w płytkich m otworach tzw. „uphole” – mikrosejsmokarotaż i badania refrakcyjne. Mają one na celu określić miąższość i prędkości fal w tej strefie, dla potrzeb processingu głównych badań refleksyjnych. Innymi rozpoznawczymi badaniami geofizycznymi dla złóż są grawimetryczne.

Spektrum zastosowań przypowierzchniowych nieinwazyjnych badań geofizycznych jest bardzo szerokie. Poza wymienionymi powyżej, są one stosowane również w:

• ochronie środowiska np. konturowaniu obszarów skażonych węglowodorami ropopochodnymi, ściekami, odciekami wód o wysokiej mineralizacji,
• w kryminalistyce (poszukiwania miejsc pochówku zbiorowych mogił),
• wykrywaniu niewybuchów.