METODA GEORADAROWA

Zasada działania metody georadarowej (z ang. Ground Penetrating Radar, w skrócie GPR) polega na emisji przez antenę nadawczą fali elektromagnetycznej w głąb ośrodka geologicznego. Na granicy dwóch ośrodków różniących się parametrami elektrycznymi część wyemitowanej fali zostaje odbita ku powierzchni ziemi, część ulega rozproszeniu, a część załamaniu, penetrując głębsze partie ośrodka. Załamana fala może odbić się od kolejnych napotkanych granic ośrodków, po czym powrócić na powierzchnię. Dzieje się tak aż do momentu całkowitego zaniku fali. Sygnał powracający po odbiciu od granicy dwóch ośrodków zostaje zarejestrowany przez antenę odbiorczą. Obie anteny (nadawcza i odbiorcza) połączone są za pomocą światłowodu z jednostką centralną, która koordynuje działania odpowiadające za emisję fali elektromagnetycznej jak również zamienia odebrany sygnał radarowy na postać cyfrową. Wzbudzenie wysyłania sygnału radarowego przez antenę nadawczą następuje poprzez urządzenie miernicze, którym może być kółko przymocowane do anteny lub specjalna nitka. Cały georadar sterowany jest poprzez podłączony do jednostki centralnej komputer zewnętrzny. Zainstalowany w nim pakiet oprogramowania do akwizycji danych umożliwia wybór odpowiednich parametrów pomiarowych oraz wstępną wizualizację wyników badań.

Źródło: http://www.malags.com/

Odbity sygnał rejestrowany przez antenę odbiorczą tworzy pojedynczą trasę georadarową, którą można porównać do pojedynczego odwiertu. Jest ona zapisem zmiany amplitudy odebranego sygnału w czasie lub, po odpowiednim przekształceniu, w głębokości. Podczas przemieszczania się wzdłuż wytyczonego profilu powstają kolejne trasy georadarowe, które po zestawieniu ze sobą dają cyfrowy obraz pionowego przekroju ośrodka nazywany echogramem, będący odzwierciedleniem jego wewnętrznej budowy.

Surowe dane radarowe otrzymane podczas pomiarów terenowych poddawane są przetwarzaniu z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania geofizycznego. W wyniku takiego przetwarzania przede wszystkim usuwane są wszelkie zakłócenia spowodowane bliską obecnością innych obiektów oraz wzmacniana jest amplituda sygnału radarowego. Przetworzony w ten sposób profil georadarowy poddany zostaje dokładnej interpretacji uwzględniającej panujące warunki geologiczne oraz geotechniczne.
W zależności od celu prowadzonych badań wykorzystuje się anteny różnego typu (ekranowane lub nieekranowane) i o szerokim zakresie częstotliwości (od 25 MHz do 2,3 GHz). Wybór anteny o odpowiedniej częstotliwości jest kompromisem pomiędzy zasięgiem głębokościowym a rozdzielczością pomiarów. Najsilniej tłumione w gruncie są fale elektromagnetyczne o najwyższych częstotliwościach, dlatego też, aby zbadać głębsze warstwy ośrodka, używa się anten o niskich częstotliwościach (np. od 25 MHz do 200 MHz). Z kolei anteny o wyższych częstotliwościach wykonują pomiary na małych głębokościach, ale za to z dużo większą rozdzielczością. Zasięg metody georadarowej w znacznym stopniu zależy również od rodzaju gruntu, w jakim prowadzone są pomiary. Przykładowo iły i gliny mocno ograniczają zasięg fal elektromagnetycznych, w przeciwieństwie do piasków i żwirów.

Dwukanałowy georadar ProEx firmy Mala GeoScience z anteną 500MHz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Przykładowe zastosowania metody georadarowej:

a) Badania inżynierskie

  • lokalizacja podziemnej infrastruktury: kable, rury, zbrojenia, ciągi kanalizacyjne i wentylacyjne, sieci podziemne (metalowe i niemetalowe), piwnice itp.

Echogram przedstawiający dwie anomalie pochodzące od infrastruktury podziemnej (rur) jednego z miejskich rynków (antena 500 MHz). Z lewej strony dodatkowo widoczne jest lekkie zapadnięcie gruntu w okolicy rury

 

Na echogramie zaznaczono wykryte zbrojenie na jednej ze ścian budynku (antena 1,6 GHz)

 

b) Archeologia

  • lokalizacja dawnych cmentarzysk, miejsca pochówku, palenisk,
  • badania kurhanów,
  • wykrywanie pozostałości obwarowań, grodów, fos,
  • wykrywanie pogrzebanych obiektów takich jak mury, fundamenty, groby, krypty,
  • ustalanie przebiegu podziemnych korytarzy.

Echogram przedstawiający anomalię pochodzącą od krypty, którą wykryto w kościele w Kcyni (antena 500 MHz)

 

Na echogramie strzałką zaznaczono fragment murów znajdujących się pod powierzchnią terenu. W górnej części profilu widać przerwanie ciągłości warstw podłoża nad murem (antena 500 MHz)

 

c) Inżynieria transportowa

  • inspekcje stanu dróg, autostrad, pasów startowych oraz rozpoznawanie podłoża gruntowego dla projektowanej infrastruktury komunalnej,
  • badanie struktur mostów, wiaduktów, murów i stropów,
  • badanie i monitoring wałów przeciwpowodziowych oraz innych budowli hydrologicznych,
  • analiza struktury nasypów kolejowych.

Echogram profilu wykonanego na drodze. Widoczne jest wyraźne zaburzenie budowy podłoża drogi mogące skutkować pęknięciami nawierzchni (antena 800 MHz)

Echogram profilu poprowadzonego po nawierzchni drogi (antena 800 MHz). Zaznaczona jest granica, gdzie zmienia się struktura budowy podłoża drogi prawdopodobnie na skutek użycia innych materiałów

 

d) Płytka geologia

  • określenie głębokości i miąższości występowania warstw lub podłoża skalnego, przebiegu granic litologicznych,
  • lokalizacja pustek pogórniczych lub krasowych, jaskiń, pęknięć, szczelin, stref wymyć, kawern, rozwarstwień, tuneli, kanałów, zapadlisk, osiadań, lejów krasowych itp.


Fragment echogramu profilu wykonanego na zboczu z zaznaczonym warstwowaniem ośrodka (antena 500 MHz). Na echogramie nałożona została topografia terenu.

 

e) Hydrogeologia

  • odnajdywanie stref zawodnionych, miejsc uprzywilejowanej filtracji, przecieków,
  • analiza położenia zwierciadła wód i warstw wodonośnych.


Echogram przedstawiający przebieg zwierciadła wód gruntowych (antena nieekranowana 50 MHz)

 

f) Ochrona środowiska

  • mapowanie istniejących i historycznych składowisk odpadów,
  • lokalizacja stref zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi.

g) Kryminalistyka i działania saperskie

  • poszukiwanie zwłok,
  • wykrywanie niewybuchów i niewypałów.

 

 

Projektowanie stron www Kraków

projektowanie stron WWW