بخشی از مقاله
چكيده
روش لرزه نگاري شكست مرزي در ساختگاه سد ليلانچاي در شرق شهرستان ملكان و جنوب استان آذربايجان شرقي براي تعيين تغييرات ضخامت آبرفت به كار برده شد. برداشت داده ها در چند پروفيل در نقاط مختلف ساختگاه سد انجام شد و در نهايت با استفاده از روش هاي زمان تقاطع، پرتويابي، GRM و توموگرافي دادهاي به دست آمده تفسير شدند. لايههاي موجود در منطقه شامل آبرفت اشباع و غير اشباع از آب، شيل و دولوميت است كه در پروفيلهاي لرزهاي آشكار شدند.
ضخامت آبرفت در پروفيلهاي مختلف لرزه اي از ٤ تا ٢٤ متر تغيير مي كند. نتايج به دست آمده با حفاري ها و مقاطع زمين شناسي موجود مقايسه و نتايج خوبي حاصل شد. نتايج حاصله نشان مي دهد كه روش زمان تقاطع در لايههاي با سرعت متغير و تغييرات شديد عمق، مدل چندان معتبري را ارائه نميدهد. با اين وجود اين روش به همراه روش پرتويابي توانستند مدلهاي اوليه خوبي را براي روش توموگرافي آماده كنند. GRM تغييرات جانبي سرعت را به خوبي به تصوير كشيد و روش توموگرافي نيز مدل سرعت و عمق خوبي را ارائه داد.
مقدمه
حضور آبرفت تراوا و زونهاي خرد شده در پي يك سد، مشكلات مختلف آبگذري را ميتواند ايجاد كند. اغلب قبل از احداث يك سد خاكي، ضخامت و ويژگي اين لايهها بررسي و پارامترهاي مورد نياز استخراج ميشود
روش لرزه نگاري شكست مرزي تكنيك مؤثري در تعيين ضخامت آبرفت، عمق سنگ بستر، سطح آب زيرزميني، نوع ليتولوژي، تغييرات افقي و عمودي در ليتولوژي و تعيين ويژگي ساختارهايي مانند ريزگسلها ميباشد
در سال هاي اخير مطالعات زيادي براي تعيين ضخامت آبرفت صورت گرفته است. در سال ٢٠٠٩، آلاندر و برگر مطالعه اي را با استفاده از لرزه نگاري شكست مرزي بر روي آبرفت ها ي منطقه اي در شرق نوادا انجام دادند و داده هاي حاصل را از طريق روش هاي زمان تقاطع، زمان تأخير و پرتويابي تفسير كردند
در سال ٢٠٠٨، سو كيم و يونگ كيم روش انكساري CMP را به همراه لرزه نگاري انعكاسي براي تعيين مشخصات آبرفت در سايت RBF در كره به كار بردند
روش هاي تفسير كه در اين مقاله مورد استفاده و بررسي قرار گرفتند شامل زمان تقاطع، روش پرتويابي، روش GRM و روش توموگرافي است. روش پرتويابي ساختارهاي پيچيده را به وسيله مقايسه زمانهاي سير محاسبهاي با مشاهدهاي به خوبي مدل ميكند. اين روش همچنين امكان بررسي دقيق مدلهاي ارائه شده ديگر را دارد
روش دوجانبه تعميم يافته يا GRM در ساختارهاي با سرعت پيچيده نسبت به روشهايي مثل توموگرافي لرزهاي كه در مدلسازي چنين ساختارهايي كارايي بهتري دارند، داراي صحت كمتري است
٢ روش تحقيق
چنانچه اشاره گرديد، از چهار روش زمان تقاطع، روش پرتويابي، روش پالمر يا GRM و روش توموگرافي براي پردازش داده ها در اين مطالعه استفاده شد. لرزه نگاري شكست مرزي، روش مناسبي براي به دست آوردن ديد كلي و سريع از لايههاي زيرسطحي است
روش پرتويابي با استفاده از مدلهاي اوليهاي كه از طريق روشهاي سادهتر به دست آمدهاند، تخمينهاي اوليهاي را انجام ميدهند و مسير پرتو را پيشبيني ميكنند.
بر اساس مسير فرضي كه موج طي كرده است زمان-هاي رسيد موج به هر يك از گيرندهها به دست ميآيند و با زمانهاي حاصل از برداشت مقايسه ميشوند. با تعيين اختلاف اين دو، مدل اوليه بازسازي شده و تكرار محاسبات براي دست يافتن به كمترين خطا و بيشترين انطباق با زمانهاي مشاهدهاي صورت ميگيرد - گريفين، ١٩٩٥ - . در روش دوجانبه تعميميافته يا پالمر، با استفاده از دادههاي حاصل از شليك مستقيم و معكوس و در نهايت يك راه حل ترسيمي، سطح افق انكساري و سرعت منكسركننده را ميتوان مشخص كرد.
روش توموگرافي نيز از مدلسازي مستقيم و وارون براي تعيين توزيع سرعت در زير زمين استفاده ميكند. مدلسازي مستقيم در واقع شبيه سازي مسير پرتو با استفاده از ضرايب كندي داده شده است كه به منظور پيشبيني زمانهاي اولين رسيد انجام ميشود، در صورتي كه در مدلسازي وارون هدف پيدا كردن توزيع سرعت است به گونهاي كه بتواند زمانهاي رسيد مشاهده-اي را توجيه كند، به عبارتي هدف پيدا كردن يك عملگر وارون است
در اين پروژه براي برداشت داده ها از دستگاه لرزه نگار ٢٤ كاناله شرکت OYO مدل 1125N McSEIS-SX استفاده شد. براي بررسي ضخامت آبرفت در نقاط مختلف طرح سد مخزني ليلانچاي، تعداد چهار پروفيل طراحي و برداشت شد. پروفيل اول درپاييندست سد - در نزديكي نشيببند - ، پروفيل دوم در بالا دست سد - در نزديكي فرازبند - و پروفيلهاي سوم و چهارم درمحور سد برداشت شدند شكل ١ منحني زمان فاصله مربوط به پروفيل يك را نشان مي دهد.
شكل ١: منحني زمان- فاصله پروفيل .L1 نقاط قرمزرنگ لايه اول، سبز لايه دوم و آبي لايه سوم را نشان ميدهد.
٣ - بحث و نتايج
براي تفسير داده ها از چهار روش زمان تقاطع، پرتويابي، GRM و توموگرافي استفاده شد.
روش GRM با فاصلههاي بهينه مختلفي بررسي شد تا مناسبترين فاصله به دست آيد كه در نهايت با توجه به معيارهاي آقاي پالمر فاصله بهينه ٧/٢ متر انتخاب شد كه صافترين تابع سرعت و پيچيدهترين تابع زمان- عمق را نتيجه ميدهد.نتايج روش دوجانبه تعميميافته براي XY بهينه ٧/٢ متر در شكل ٢ آورده شده است.
شكل ٢: مدل نهايي روش GRM با فاصله بهينه ٧/٢ متر.
از نتايج روش پرتويابي و GRM به عنوان مدل اوليه در توموگرافي استفاده شد. از طريق مدلسازي مستقيم و سپس وارون مدل اوليه، مدل نهايي روش توموگرافي به دست آمد. مقايسه منحنيهاي حاصل از زمانهاي تئوري با زمانهاي مشاهدهاي بعد از ٢٠ بار تكرار عمليات وارونسازي ميانگين خطاي محاسبات ٦٦/٠ ميلي ثانيه را نشان مي دهد. مدل توموگرافي به دست آمده نيز در شكل ٣ نمايش داده شده است.
شكل ٣: مدل عمق و سرعت به دست آمده از روش توموگرافي در پروفيل .L1
عمق و سرعت محاسبه شده توسط زمان تقاطع در هر نقطه از ساختگاه با نتايج حاصل از روش GRM و پرتويابي همخواني دارند و انطباق خوبي با حفاريهاي موجود در ساختگاه نشان مي دهند. كاربرد روش زمان تقاطع براي تقريب هاي ساده كه به اطلاعات محدودي دسترسي دارند يا جاهايي كه ساختار نسبتاً ساده اي دارند توصيه مي شود.
در روش GRM براي برآورد عمق لايه مورد نظر ، لازم است شوت هاي متقابل از آن لايه در دسترس باشد. در روش توموگرافي مدل سازي آسان بوده و تصوير خوبي از ساختارهاي زير سطحي ارائه مي دهد. در مدل حاصل به دليل اينكه سرعت با عمق افزايش مييابد امكان تعيين مرز لايه ها با دقت خوبي ميسر نيست. سرعت لايهها در هر چهار روش بكار رفته تقريباً مشابه هم هستند ،روش پرتويابي مدل سرعت را خيلي ساده نشان ميدهد، GRM تغييرات جانبي سرعت را در به خوبي به تصوير ميكشد و روش توموگرافي امكان تفسير ساختارهاي پيچيده را با داشتن اطلاعات و تجربه اندك فراهم مي كند.
