Metoda elektrooporowa
Wykorzystano dwie metody geofizyczne: sondowania elektrooporowe (VES) i tomografię elektrooporową (ERT).
Badania miały na celu:
- Porównanie i ocenę różnych wariantów metodyki pomiarowej (dobór odpowiednich układów pomiarowych, rozstawów, kroku pomiarowego, procedur przetwarzania i wizualizacji danych itp.)
- Analizę zależności wyników interpretacji ilościowej od przyjętej metodyki pomiarowej dla wybranych, modelowych sytuacji geologicznych i założonej budowy geoelektrycznej (przeprowadzono na podstawie modelowań numerycznych i fizycznych)
- Określenie uwarunkowań i metodyki interpretacji geologicznej danych geoelektrycznych.
Prace te prowadził zespół pracowników Katedry Geofizyki Wydziału Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH (dr hab. inż. Włodzimierz Jerzy Mościcki, prof. AGH; dr inż. Grzegorz Bania; mgr inż. Michał Ćwiklik).
Badania terenowe zrealizowano dla 8 wytypowanych poligonów badawczych:
- 1-A1 Rząsawa-Pyrzowice (Częstochowa)
- 3-S19-1, 3-S19-2, 3-S19-3, 3-S19-4 Kraśnik-Janów Lubelski
- 6-S7 Lubień-Rabka
- 10-M Mydlniki
- 11-Z Zakrzówek
Przeprowadzono je w okresie od września 2016 r. do maja 2017 r. Wykonano badania ERT na 11 liniach pomiarowych o łącznej długości ok. 1700 m. Na każdym profilu prowadzono badania trzema układami pomiarowymi (Wenner, Wenner-Schlumberger, Dipole-Dipole) z zastosowaniem odpowiednio przygotowanych wzorców pomiarowych, uwzględniających wymogi rozpoznania ośrodka dla potrzeb budownictwa drogowego. Wykonano również 14 sondowań elektrooporowych (większość w wariancie azymutalnym). Pomiary metodą ERT zrealizowano aparaturą SuperSting R8/IP/SP, a metodą VES przy pomocy aparatury GDRM-ELMES.
Przeprowadzono także modelowania numeryczne dla różnych modeli ośrodka geologicznego oraz modelowania fizyczne dla sytuacji 3D w Laboratorium geoelektrycznym Katedry Geofizyki AGH. Modelowania analogowe zrealizowano przy pomocy aparatury MiniSting z systemem Swift.
W formie przykładu przedstawiono poniżej wybrane informacje i ilustracje z przeprowadzonych badań.
1-A1 Rząsawa-Pyrzowice (Częstochowa)
Wykonano badania metodą ERT na pojedynczym profilu oraz metodą VES na 2 stanowiskach.
Linia pomiarowa ERT poprowadzona równolegle do budowanej trasy A1
Pomiary na profilu ERT oraz stanowisko pomiarowe dla metody VES
Porównanie wyników inwersji danych ERT dla układów pomiarowych Wenner (WEN) i Wenner-Schlumberger (WS)
3-S19 Kraśnik-Janów Lubelski
W rejonie tym testowano metody elektrooporowe na czterech różnych polach badawczych:
- 3-S19-1 (obszar o skomplikowanej morfologii terenu; profil w poprzek doliny)
- 3-S19-2 (pomiary w obszarze terenów zalewowych rzeki Sanny)
- 3-S19-3 (płaskie pole orne)
- 3-S19-4 (obszar zalesiony, częściowo bagienny)
Pomiary obejmowały łącznie 6 linii ERT i 8 stanowisk VES.
Poligon 3-S19-1 - linia pomiarowa ERT
Poligon 3-S19-1 – przykładowy przekrój oporności wyinterpretowanej z uwzględnieniem topografii terenu
Poligon 3-S19-1 – wyniki interpretacji geofizyczno-geologicznej dla sondowań S1 i S2
Poligon 3-S19-2 – linie pomiarowe ERT na terasie zalewowej
Poligon 3-S19-2 – przykładowy przekrój oporności wyinterpretowanej
Poligon 3-S19-3 – aparatura SuperSting R8/IP/SP oraz profile ERT na polu ornym
Poligon 3-S19-3 – przykładowy wynik interpretacji uzyskany na podstawie analizy danych ERT oraz danych z otworów wiertniczych
Poligon 3-S19-4 – pomiary na profilu ERT
Poligon 3-S19-4 – metoda ERT, przykładowy wynik interpretacji ilościowej dla układu pomiarowego Dipole-Dipole
6-S7 Lubień-Rabka
Wykonano badania metodą ERT na pojedynczym profilu oraz pomiary metodą VES na dwóch stanowiskach w układzie krzyżowym.
Fragment linii pomiarowej ERT położonej nad budowanym portalem tunelu na trasie S7
Pomiar metodą sondowania elektrooporowego
Badania miały na celu ocenę skuteczności wykorzystania metody ERT do rozpoznawania utworów fliszowych. Ponadto, analizy gradientów zmian oporności wyinterpretowanej wykazały możliwość występowania znaczących granic strukturalnych/tektonicznych.
Wynik interpretacji danych elektrooporowych ERT wraz z interpretacją geologiczną (litologiczno-strukturalną)
10-M Mydlniki
Na terenie (należącym do AGH) w Mydlnikach wykonano badania na jednym profilu ERT.
Przygotowanie linii pomiarowej dla metody ERT. Prace geodezyjne
Stanowisko pomiarowe ERT
Badania wykazały obecność wyraźnej granicy między przypowierzchniowymi utworami wysokooporowymi (piaszczysty i piaszczysto-gliniasty czwartorzęd), a niskooporowymi (iły, iły/margle miocenu). Ponadto, we fragmentach profilu stwierdzono możliwość występowania głębszego podłoża wapiennego.
Przykładowy wynik inwersji danych dla układu pomiarowego Wenner-Schlumberger
11-Z Zakrzówek
Na terenie Zakrzówka (Kraków), w otoczeniu dawnego kamieniołomu wapienia, wykonano pomiary metodą ERT na dwóch profilach. Wyniki badań interpretowano pod kątem występowania w górotworze wapiennym jaskiń oraz innych struktur krasowych, które mogą być wypełnione utworami zwietrzelinowymi (glinami/iłami).
Linia pomiarowa ERT
Przykładowy przekrój oporności wyinterpretowanej. Po prawej stronie widoczne formy krasowe wypełnione utworami niskooporowymi
Modelowania numeryczne i fizyczne
Celem tych prac były zagadnienia podstawowe dotyczące specyfiki inwersji danych ERT dla dobrze zdefiniowanych modeli (sytuacji geologicznych). Wyniki takich badań są niezbędne, zarówno dla prawidłowej interpretacji, jak i poprawnego planowania prac badawczych.
- Modelowania numeryczne poruszały, m. in., kwestię odwzorowania na wynikach inwersji danych ERT wkładki wysokooporowej (znajdującej się w jednorodnych utworach przypowierzchniowych) w zależności od jej miąższości.
Przykład modelowań numerycznych dla metody ERT: model i wyniki interpretacji
- Modelowania fizyczne dotyczyły, m. in., problematyki „wpływów bocznych” występujących w badaniach ERT 2D.
Stanowisko do modelowań fizycznych metodą elektrooporową (Katedra Geofizyki, WGGiOŚ AGH). Widoczny model poziomej struktury (biały prostopadłościan) był przemieszczany względem linii pomiarowej ERT.
