شناسایی فروریزش‌های محتمل با استفاده از رادار نفوذی به زمین؛ مطالعه موردی: معبر خیابان کارگر بالاتر از میدان انقلاب شهر تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی‌

نویسندگان

1 سرپرست بخش ژئوفیزیک، مرکز مطالعات ژئوتکنیک و مقاومت مصالح شهرداری تهران، تهران، ایران

2 مسئول واحد عملیات میدانی، مرکز مطالعات ژئوتکنیک و مقاومت مصالح شهرداری تهران، تهران، ایران

3 استاد، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

با توجه به قدرت تفکیک زیاد روش رادار نفوذی به زمین و همچنین، سرعت زیاد و سهولت برداشت، می‌توان گفت که این روش در بررسی و آشکارسازی اهداف زیرسطحی کم‌عمق مشابه حفره‌های زیرسطحی، قنات‌ها و اهداف دیگری که ثابت دی‌الکتریک متفاوتی با محیط اطراف خود دارند، روش قابل قبولی است. علاوه بر تأثیر بسامد امواج ارسالی از آنتن رادار نفوذی به زمین، عوامل دیگری همچون رطوبت خاک، میزان مواد رسی ریزدانه یا به طور کلی ریزدانه بودن رسوبات، عمق بررسی یا نفوذ امواج ژئورادار را کاهش می‌دهد. این مسئله به‌صورت عمده ناشی از بالاتر بودن میزان رسانندگی الکتریکی به واسطه حضور رطوبت و یا ذرات رسوبی ریزدانه نسبت به رسوبات درشت‌دانه است. در این مطالعه به منظور بررسی فروریزش معبر در خیابان کارگر شهر تهران، از دستگاه رادار نفوذی به زمین با آنتن 80 مگاهرتز استفاده شده و هفت پروفیل با مجموع طول 662 متر برداشت شده است. رادارگرام‌ها پردازش شده و بی‌هنجاری‌های مرتبط با فروریزش‌ها بروی آن‌ها مشخص شده است. این بی‌هنجاری‌ها در مرحله بعد بروی تصاویر ماهواره‌ای جانمایی و بروی نتایج به دست آمده بحث شده است. با توجه به نتایج برآورد شده، همخوانی خوبی مابین بی‌هنجاری‌های شناسایی شده در مقطع‌های موازی مشاهده می‌شود که می‌تواند دلیلی بر شناسایی قابل قبول بی‌هنجاری‌های محتمل به فروریزش در منطقه مورد مطالعه باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identification of possible settlements using ground penetrating radar; case study: the intersection of Kargar St. above the Engelab square in Tehran

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Gharahi 1
  • Safoora Rozehkhan Akhooni 2
  • Habib Rahimi 3
1 Head of Geophysics Department, Geotechnical & Strength of material study center of Tehran,Tehran Municipality, Tehran, Iran
2 Head of Field Operation, Geotechnical & Strength of material study center of Tehran,Tehran Municipality, Tehran, Iran
3 Professor, Institute of Geophysics University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

The Ground Penetrating Radar (GPR) method is high-resolution surveys with an electromagnetic pulse reflection method for shallow earth layers. This method is similar to reflection seismography, which operates on the basis of wave propagation and reflection. In a simple case, a GPR device consists of a signal generator. The signal generated by this generator is sent into the earth by the transmitter antenna. Waves travel through the earth at a high speed and when these waves hit an object or reflection surface, due to the change of electromagnetic impedance in these places, part of the waves will be reflected from the surface. The receiving antenna located in the device shows these reflections as a high peak and records the movement time and amplitudes of the reflections. The electromagnetic wave inside the earth moves downwards in the form of a three-dimensional cone, and at the same time, factors affect the speed and loss of the amplitude of these waves. In fact, the electromagnetic characteristics of the materials, which depend on the constituent materials and the amount of water in them, will have a great effect on the speed and loss of the range of the radar waves penetrating the ground. Some materials, such as polar ice, are transparent to ground-penetrating radar waves, and these waves can pass through it without much loss. Some other materials such as clays saturated with water and also sea water is cloudy to these waves and reflect or absorb these waves. Therefore, radar waves penetrating the ground are attenuated in short distances and cannot propagate in such environments.
    Considering the high-resolution power of the ground penetrating radar method, as well as the high speed and ease of acquisition, it can be said that this method is useful in investigating and detecting shallow subsurface targets similar to subsurface holes, canals and other targets that have a different dielectric constant from the surrounding environment. It is an acceptable method. In addition to the effect of the frequency of the waves sent from the GPR antenna, other factors such as soil moisture, the amount of fine-grained clay materials, or the fineness of the sediments in general, reduce the depth of investigation or penetration of GPR waves. This problem is mainly caused by the higher electrical conductivity due to the presence of moisture or fine-grained sediment particles compared to coarse-grained sediments. In this study, a ground penetrating radar device with 80 MHz antenna was used and seven profiles with a total length of 662 meters were taken to investigate the intersection of Kargar Street in Tehran. The radargrams have been processed and the anomalies related to the meetings have been identified on them. These anomalies are discussed in the next step on the positioning satellite images and on the obtained results. According to the estimated results, there is a good agreement between the anomalies detected in the parallel profiles, which can be proof of the acceptable identification of possible anomalies in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ground penetrating radar (GPR)
  • dielectric constant
  • radargram
  • possible anomaly
اویسی موخر، محسن. (1395). بررسی ساختار شکستگی سراب قنبر در جنوب شهر کرمانشاه با استفاده از روش رادار. مجله ژئوفیزیک ایران، 1(1)، 81-89.
مزینانی، احمد، کامکار روحانی، ابوالقاسم، & محمدی ویژه، مهدی. (1394). تعیین پارامترهای کیفی روسازی راه با استفاده از روش زمین‌نفوذGPR. مجله ژئوفیزیک ایران، 9(2).
Blindow, N., Eisenburger, D., Illich, B., Petzold, H. and Richter, T., 2007, Ground penetrating radar, In Environmental Geology (Eds K.Knödel, G.Lange and H.-J.Voigt), Springer, 283-335.
Davis, J. L. & Annan, A. p., (1989). Ground-penetrating radar for high-resolution mapping of soil and rock stratigraphy. Geophys. Prospect. 37, 531-551
Kofman, R., Ronen, A. and Fredman, S., (2006). Detection of model voids by identifying reverberation phenomena in GPR records, Journal of Applied Geophysics, 59, 284-299.
Neal, A., (2004). Ground penetrating radar and its use in sedimentology, principles, problems and progress. Earth-science Reviews, 66, 261-330.
Parasnis, D. S., (1997). Principles of applied geophysics, 5thedition, Chapman and Hall.
Reynolds, J. M., (1997). an introduction to applied end environmental geophysics, John Wiley & Sons Ltd.
Fisher, E., McMechan, G.A., Annan, A.P., Cosway, S.W., (1992). Examples of reverse-time migration of single-channel, ground penetrating radar profiles: Geophysics, 57, 577- 586.
Shafri, H. Z. M., Abdollah, R. S. A., Roslee, M. and Numiandy, R., (2008). Optimization for ground penetrating radar (GPR) mixture model in road pevement density data analysis, IGARSS, USA.
Van Dam, R. L. and Schlager, W., (2000). Identifying causes of ground-panetrating radar reflections using time-domain reflectometry and sedimentological analyses, Sedimentology, 47, 435-449.
Van Overmeeren, R. A., (1994). Georadar for hydrogeology, First break, 8: 401-408.