بخشی از مقاله
چکیده
در روش رادار نفوذی زمین - GPR - با ارسال امواج الکترومغناطیسی با فرکانس های بالا به درون زمین و ثبت امواج بازتابی، عوارض زیر سطحی را شناسایی می کند. در این مطالعه، هدف شناسایی فضاهای سست یا حفرات ایجاد شده در اسکله های بندر انزلی است که احتمالا باعث نفوذ آب و شسته شدن موضعی شده است. برای شناسایی مکان و عمق این بیهنجاری ها از دستگاه GPR انتن 250 مگاهرتز استفاده گردید. در این مطالعات تعداد 3 پروفیل طولی به طول کلی متر 3040 به موازات اسکله برداشت گردید.
داده ها مورد پردازش قرار گرفت . با توجه به این که محل مورد برداشت نوفه های زیادی مانند نوفه های الکتریکی کابلهای برق، مخابرات و لوله های آب و پایه های پل و جرثقیل وجود داشت برای حذف این نوفه ها فیلترهای مخصوصی طراحی گردید و اعمال گردید. پس از حذف نوفه ها محلهای آب شستگی بر روی نقشه رسم گردید و محل مورد نظر بر روی زمین پیاده گردید و محل مورد نظر توسط دستگاه حفاری گردید. در بعضی از این مناطق آبشستگی شدیدتر بوده و باعث نفوذ آب و کاهش مقاومت زیر اسکله شده و بعضی دیگر پیشروی کمتری داشته و در پروفیلهایی که از لبه اسکله دورتر هستند، دیده نشده اند.
.1 مقدمه
GPR یک تکنیک ژئوفیزیکی است که اساس آن در تئوری الکترومغناطیس می باشد و در حال حاضر بخوبی مورد قبول قرار گرفته است. در این روش از امواج رادیویی برای کاوش زمین استفاده می شود. در ابتدا از GPR فقط در مورد مواد طبیعی زمین شناسی استفاده می شد. اما حالا در مورد دیگر گروه ها از قبیل چوب، آسفالت و بتن نیز کارایی خوبی پیدا کرده است.
معمولترین نوع اندازه گیری های GPR، بکارگیری یک فرستنده و یک گیرنده در یک مکان ثابت نسبت بهم است، که در طول سطح برای کشف ویژگیهای سطوح بازتاب کننده، حرکت می کنند. وجود یک بازتاب خوب، مستلزم یک تغییر در ویژگیهای الکتریکی جسم نسبت به محیط اطراف می باشد
سازه های دریایی و بخصوص اسکله ها با توجه به موقعیت خاص جغرافیایی و سهم بالای حمل و نقل دریایی در میزان کل واردات و صادرات، جزء زیر بنایی ترین و مهمترین سازه ها می باشند که سرویس دهی آنها حتی در شرایط و موقعیت های حساس و بحرانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از طرفی خرابی این سازه ها نیز هزینه های هنگفتی را بر اقتصاد ملی وارد می آورد. در این تحقیق به بررسی و مکان یابی مناطقی از اسکله که دچار آبشستگی شده اند و باعث نشستهایی در اسکله شده است، می پردازیم.
در سال 1904 برای اولین بار - Hulsmeyer - محقق آلمانی ایده استفاده از امواج الکترومغناطیس فرکانس بالا جهت بررسیهای زیر سطحی را ایجاد کرد. استفاده از این ابزار از سال 1956 آغاز شد و از سال 1970 به بعد توسعه یافت. دستگاهای GPR از دهه 1980 به صورت تجاری در دسترس بوده بهکارگیری آنها از اواسط دهه 1990 به شدت افزایش یافته است. روش GPR در برداشت ها دارای چهار مزیت اساسی است :ساده، سریع، غیر مخرب و دقیق با قدرت تفکیک زیاد
این خصوصیات باعث شده است تا این روش برای بررسی های کم عمق، کاربرد روزافزونی پیدا کند. نخستین برداشت رادار در سال 1929 برای تعیین عمق یک رودخانه یخ زده در اتریش صورت گرفت Stern - ، - Morey - . - 1929 در سال 1974 نخستین سامانه های تجاری رادار را ساختند. پس از تولید تجاری این دستگاه ها، افزایشی بی نظیر در استفاده از آنها، چاپ مقالات و تحقیقات با موضوع این روش آغاز شد .قدرت تفکیک زیاد روش سرعت برداشت داده ها و همچنین غیرمخرب بودن ،GPR این روش علاوه بر در دسترس قرار گرفتن دستگاه های آن بر توسعه مصرف آن تاثیر بسزایی داشت
با استفاده از این روش تحقیقات بسیاری با موضوعات متنوعی مانند بررسی چینه شناسی خاک و شکستگی های درون سنگ های آذرین Davis and Annan - ، . - 1989 شناسایی آب های زیرزمینی و سطح ایستابی Van Overmeeren - ، [21] - 1994، نقشه برداری سطوح سنگ کف Annan - ، - 2001 ، بررسی خاک های یخ زده و منجمد Annan - ، - 2001 ، زیست محیطی Knight - ، - 2001 و حتی باستان شناسی صورت گرفته است .
قبل از دهه 1970 نظریه اصطکاک کولومب برای تخمین نیروی اصطکاک بین خط لوله و خاک زیر آن، تحت اثر امواج دریا بکار برده شد. پس از مدتی Lynos - 1973 - پایداری خط لوله را تحت اثر موج، بطور آزمایشی بررسی کرد.
در کشور ما نیز تحقیقات معدودی در زمینه استفاده موجود است که از آن جمله می توان به GPR از روش آشکارسازی طاق های باستانی مدفون در خاک های نزدیک سطح - اویسی موخر و همکاران، - 1384 آشکارسازی شکستگی ها و تاقدیس های نزدیک سطح
آشکارسازی قنات ولوله های مدفون زیرسطحی - محمدی ویژه، 1387 ؛ حسینی، 7] - 1388و [8 و تعیین ضخامت آسفالت - مزینانی، - 1389 اشاره کرد.از جمله کارهای دیگر در ایران می توان شناسایی قنات ها در محدوده دانشگاه باهنر کرمان و دانشگاه پیام نور کرمان با استفاده از روش رادار نفوذی زمین آزادی و همکاران 1390 را نام برد. در سد اسفراین جهت شناسایی زونهای اشباع و محل فرار ابها از بدنه سد مطالعاتی با استفاده از رادار نفوذی زمین توسط آزادی و همکاران 1390 انجام گرفت. جهت شناسایی حفرات در ستونها و کف حرم مطهر امام حسین با استفاده از روش رادار نفوذی زمین مطالعاتی توسط آزادی و همکاران انجام گرفت.
.2 تئوری آبشستگی
به فرسایش بستر و کناره آبراهه در اثر عبور جریان آب، فرسایش بستر در پایین دست سازه های هیدرولیکی به علت شدت جریان زیاد و یا به فرسایش بستر در اثر بوجود آمدن جریانهای متلاطم موضعی، آبشستگی گویند. - راهنمای روش های محاسبه آبشستگی موضعی نشریه شماره - 549 بر اساس نشریه شماره - 549 روش های محاسبه آبشستگی موضعی - سازمان مدیریت و برنامه ریزی آب شستگی ها به چهار دسته تقسیم می شوند :
· کف کنی و بالا آمدن بستر
· آبشستگی در اثر کاهش مقطع
· آبشستگی طبیعی
· آبشستگی موضعی
بطور کلی این نوع آبشستگی در پایین دست سازه های هیدرولیکی، در محل پایه های پل و به طور کلی هر مکانی که شدت جریانهای درهم به طور موضعی افزایش یابد، بوجود می آید. وجود پایه های پل در مسیر جریان باعث تغییر الگوی جریان و ایجاد یک حفره آبشستگی در اطراف پایه ها می شود . این نوع آبشستگی را آبشستگی موضعی می گویند.
اگر پایه ای بطور عمودی در بستر رودخانه قرار گرفته باشد جریان آب در اطراف آن متلاطم شاده و یاک سلساله جریانهای گردابی ایجاد می کند . این سیستمهای گردابی مکانیزم اصلی آبشستگی به حساب می آیند که در دراز مدت باعث ایجاد حفره در محل پایه پل شود.
الگوی جریان در اطراف پایه های پل بسیار پیچیده بوده که این پیچیدگی با تشکیل حفره آبشستگی در اطراف پایه تشدید میشود. سامانه های گردابی پیچیده ای در اطراف پایه به وجود می آید که عملکرد آنها باعث حفر گودالی در اطراف پایه ها شده که حفره آبشستگی نامیده میشود.
توسعه این گودال در اطراف پایه ها باعث خالی شدن زیر پی ها و در نتیجه خرابی آنها و خرابی پل میشود. دو عامل مهم باعث ایجاد چنین سامانه هایی میشود. یکی برخورد جریان به پایه و دیگری جداشدن جریان از پایه پل میباشد. الگوی جریانی که در اطراف پایه پل شکل می گیرد به طور مستقیم یا غیرمستقیم با یکی از این دو عامل در ارتباط می باشد . برخورد جریان به پایه گرداب نعل اسبی را شکل داده و جدایی جریان از پایه باعث به وجود آمدن گردابهایی که به گرداب برخاستگی موسومند، میشود. الگوی جریان در اطراف یک پایه در شکل 1 نشان داده شده است
