بخشی از مقاله
چکیده
در میان روشهای ژئوفیزیکی متداول، روش رادار نفوذی به زمین - GPR - قادر به آشکارسازی انواع ناهمگنیهای زیر سطحی و نیز شناسایی انواع اهداف مدفون در اعماق کم میباشد. هدف از این مقاله شناسایی شکستگیهای پل خواجو با استفاده از روش GPR میباشد. برای این منظور از دو دستگاه GPR مدل GSSI در برداشت دادهها استفاده شد. دستگاه اول دارای یک آنتن با فرکانس مرکزی 350 MHz، و دستگاه دوم دارای دو آنتن با فرکانسهای مرکزی 300 و 800 MHz میباشد. با توجه به اینکه شکستگیها در مقاطع GPR با تغییر در قطبیت موج خود را نشان میدهند، این تغییر قطبش در مقاطع دیده شده و سپس با شکستگیهای مشاهده شده بر روی پل تطبیق داده شد. نتیجهی کار این است که روش GPR در تشخیص شکستگیهای پنهان و همچنین مشخص نمودن عمق شکستگیهای آشکار به خوبی عمل مینماید و میتواند یک روش بسیار کارآمد برای کمک به مرمت آثار باستانی باشد.
مقدمه
رادار نفوذی به زمین یا به اختصار - Ground Penetrating RADAR - GPR یک روش ژئوفیزیکی است که به دلیل داشتن عمق نفوذ کم، قدرت تفکیک بالا و همچنین سرعت زیاد در برداشتهای صحرایی به سرعت جای خود را در کارهای مهندسی و باستانشناسی باز کرده است. این روش بر اساس انتشار امواج الکترومغناطیس در محیط زمین بودهومشابه روش لرزهنگاری بازتابی - انعکاسی - عمل مینماید، به این صورت که فرستنده دستگاه GPR امواج الکترومغناطیسی تولید، و به داخل زمین ارسال میکند؛ سپس این امواج به مواد و فصل مشترک لایههای زیرسطحی برخورد کرده و با استفاده از این مسأله که گذردهی الکتریکی نسبی مواد با هم متفاوت است، از فصل مشترک بین این مواد و لایههای زیرسطحی بازتاب نموده و با توجه به شدت و نحوه بازتابها، باعث شناسایی هدف میشود.
ابن روش در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد که از جمله مهمترین آنها میتوان به کاربردهای آن در زمینهی هیدروژئولوژی، زمینشناسی، کشاورزی، اکتشاف منابع زیرزمینی، مهندسی، باستانشناسی و غیره اشاره کرد. در دو تا سه دهه اخیر این روش به شکل وسیعی در اکتشافات و بررسیهای باستانشناسی مورد استفاده قرار گرفته است.پل خواجو نیز از بناهای تاریخی مربوط به دوره شاه عباس دوم صفوی است که در سال 1060 هجری قمری بنا شده است. طول پل 133 متر و عرض آن 12 متر است. این پل در دوران صفوی یکی از زیباترین پلهای جهان به شمار می رفت و بیشتر به منزله سد و بند بوده است؛ به این صورت که دهانههای میانی پل با سدهای چوبی برای گرفتن جلوی رودخانه مسدود شده است. این پل از آثار تاریخی بسیار ارزشمند است که در طی سالیان متحمل آسیبهای متعددی ازجمله شکستگیهای سطحی و عمقی شده است.
با توجه به تغییرات آبوهوایی و خشکسالیهای چند سال اخیر موضوع شکستگیهای پل بیش از پیش خودنمایی میکند و نیاز به بررسی بیشتر دارد.در این تحقیق سعی بر آن است تا با استفاده از روش غیرمخرب GPR، آن دسته از شکستگیهای پل مورد نظر که قابل رویت نیستند، مورد بررسی و شناسایی قرار گیرند. به کمک این روش، میتوان اطلاعات مهم و مفیدی که به حفظ این اثر کمک میکنند را بهدست آورد. دلیل انتخاب روش مذکور در مطالعه ی شکستگی های پل خواجو ویژگی غیرتخریبی و سرعت بالای آن در تهیهی تصاویر با جزئیات بالا میباشد.تاکنون مقالات زیادی در مورد استفاده از GPR در کاوش های باستانشناسی و همچنین بررسی شکستگیها در منابعو مجلات مختلف به چاپ رسیده که در ادامه به بیان برخی از آنها میپردازیم.
یکی از اولین کاربردهای GPR در باستان شناسی، در سال 1975 در سایت چاکو کانیون - Chaco Canyon - در نیومکزیکو آمریکا انجام شد . - Vickers et al., 1976 - با این مطالعه محل دیوارهای احتمالی که در اعماق کمتر از یک متر بود، تعیین شد. همچنین در سال 1979 در هالا سلطان تکه - Hala Sultan Tekke - واقع در قبرس - Fisher et al., 1980 - و سایت باستانی سرن - Ceren - کشور السالوادور - Sheets et al ., 1985 - از GPR به منظور کاوشهای باستان شناسی استفاده شد. از مطالعات اخیر میتوان به مقاله ای که در سال 2009 بر روی بقایای مدفون در یک دره در یوتای جنوبی - Southern Utah - در آمریکا انجام شد - Conyers, 2009 - اشاره کرد.
کانیرز همچنین در سال 2011 دیوارههای مدفون یک بنای باستانی در آریزونای جنوبی در آمریکا را با استفاده از روش GPR مطالعه نموده و بافت و جنس مواد به کار رفته در این دیوارهها را شناسایی کرد . - Conyers, 2011 - ماسینی و همکاران در سال 2013، به بررسی سه کلیسای قدیمی در ایتالیا به کمک روش GPR پرداخته و جنس ستونها و کف و نیز محل شکستگیهای داخلی در این ستونها را تعیین نمودند . - Masini et al., 2013 - علاوه بر این، ماسینی و همکاران در سال 2014، سه مورد مطالعاتی از کاربرد این روش در بررسی بناهای تاریخی را ارائه داده و توانستند محل دیوارههای مدفون، جنس و سایر خصوصیات ستونها، شکستگیها و محل فلزهای به کار رفته برای تقویت مصالح ساختمانی در این سه بنای تاریخی را مشخص نمایند . - Masini et al., 2014 -
گودمن نیز در سال 2014 با استفاده از روش GPR ساختارهای داخلی از جمله ستونها را در یک سایت باستانی در رم ایتالیا و همچنین در یک کلیسای قدیمی در پورتوریکو - Puerto Rico - شناسایی نموده است . - Goodman, 2014 - بحث مصالح تشکیل دهندهی پل خواجو به گونهای هستند که جریان آب نه تنها به آنها آسیبی وارد نمیکند، بلکه باعث استحکام پل میشود؛ همان گونه که در طی سالیان با عبور آب این پل همچنان پابرجا بوده است. اما در طی سالهای اخیر به علت باز و بسته شدن مداوم آب رودخانه، از استحکام پل کاسته شده و اهمیت مراقبت و تلاش برای حفظ این اثر ارزشمند بیش از پیش خودنمایی میکند. هدف از این تحقیق این است که با استفاده از روش غیر مخرب GPR به شناسایی شکسنگیها و عمق و گسترش آنها پرداخته شود. دقت بالای نتایج، غیر مخرب بودن، سرعت بالای اجرا و ارزانی این روش در کاربرد مورد نظر اهمیت مسئله را روشن میسازد به ویژه آن که روش بررسی دیگری برای این منظور که ویژگیها و نتایج مشابه را داشته باشد، وجود ندارد. این مطلب ضرورت انجام این تحقیق را به وضوح معلوم میکند.
دادهها در این تحقیق به وسیلهی دو دستگاه GPR مدل GSSI ساخت کشور آمریکا برداشت شدند - شکل . - 1 دستگاه اول Utility Scan نام دارد و دارای یک آنتن با فرکانس مرکزی 350 MHz میباشد. دستگاه دوم Utility Scan DF1 است که برای برداشت از دو آنتن با فرکانسهای مرکزی مختلف 300 و 800 MHz بهره میبرد. با حرکت دادن چرخهای دستگاه، کیلومتر شمار، دستگاه GPR را به کار انداخته و دادهها برداشت میشوند. از اینرو سرعت برداشت داده های رادار بسیار بالا بوده و اندازه گیری هر پروفیل در کمتر از 5 دقیقه صورت پذیرفت. دادههای GPR برداشت شده توسط نرمافزار ReflexW فراخوانی و پردازش شد.
