آزمایش دانهول DOWNHOLE
مرسوم ترین آزمایش لرزه ای درون گمانه ای آزمایش دانهول (down Hole) است. روش لرزه نگاری درون چاهی یکی از روش های لرزه شناسی است که برای اندازه گیری مستقیم سرعت امواج کشسان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش در مقایسه با سایر روش های درون چاهی به دلیل سهولت و سرعت اجرا و هزینه پایین در مطالعات مهندسی کاربرد بیشتری دارد. اساس کار در این روش، اندازه گیری زمان سیر موج از سطح زمین تا اعماق مختلف است. بدین منظور یک لرزه سنج که معمولاً شامل سه حسگر عمود بر هم است توسط کابل در اعماق مختلف داخل گمانه قرار داده شده و امواج لرزه ای حاصل از چشمه لرزه ای (نظیر چکش یا مواد منفجره) در نزدیکی دهانه گمانه توسط آن ثبت می‌گردد.
دانهول
آزمایش دانهول یک آزمایش درون چاهی است که به عنوان یکی از روش های لرزه نگاری و تعیین خصوصیات و تیپ خاک به کار می رود. این آزمایش یکی از پرکاربردترین آزمایش های ژئوفیزیکی به شمار می رود. چرا که هزینه انجام این آزمایش در مقایسه با سایر روش ها پایین تر بوده و با سرعت بیشتری به انجام می رسد. اگر قصد دارید تا پروژه های عمرانی خود را در منطقه و ناحیه خاصی استارت بزنید و نیاز به اندازه گیری سرعت امواج الاستیک در آن ناحیه را دارید، حتما این صفحه از سایت زمین کاو بنیان را مطالعه نمایید.
لرزه نگاری
یکی از روش های ژئوفیزیکی پرکاربرد مطالعات لرزه شناسی(سایزمیک) است. هدف اصلی این شاخه از ژئوفیزیک بررسی و مطالعه مرز بین لایه‌های مختلف، شناسایی سطوح ناپیوستگی، محل گسل‌ها، غارها و توده های زیر سطحی یا ضخامت لایه‌ها و تا حدی جنس لایه‌ها و همچنین میزان تراکم و تیپ دانه بندی خاک است. این کار توسط بررسی رفتار سنگ‌های درون زمین در برابر عبور امواج الاستیک لرزه ای از آنها انجام می‌پذیرد که ایجاد این امواج به دو صورت ضربه ای و انفجاری انجام می پذیرد.
- لرزه نگاری ضربه ای: در روش ضربه‌ای این امواج توسط ضربه‌های مصنوعی ایجاد شده توسط اپراتور تولید می‌شوند.
- لرزه نگاری انفجاری: در روش انفجاری امواج به کمک انفجارهایی در اعماق زمین ایجاد می‌شوند.
تعریف دانهول دقیق و کامل
همانطور که در ابتدا به آن اشاره شد، آزمایش دانهول (Down Hole) نوعی آزمایش ژئوفیزیکی است که به صورت درون چاهی انجام می شود. هدف از انجام این آزمایش، محاسبه موج های کشسانی و اندازه گیری زمان و سرعتی است که امواج از سطح زمین تا اعماق مختلف آن دارند. روش انجام این آزمایش به این صورت است که پس از حفاری چند نقطه از زمین در اعماق مختلف، یک لرزه سنج با سه نوع حسگر عمود بر هم همراه با کابل در عمق های مختلف زمین و در این حفره ها قرار می گیرند و امواجی که از چشمه لرزه ای ارسال می شود را ثبت و اندازه گیری می کنند. در ناحیه ای که قرار است سازه ای ساخته و بنا شود، اندازه گیری کیفی مدول های الاستیک دینامیکی دارای اهمیت ویژه ای است که می توان به وسیله آزمایش ژئوفیزیکی درون چاهی دانهول، این اندازه گیری را به انجام رساند. در ادامه به طور دقیق تری مراحل و چگونگی انجام آزمایش دانهول درون چاهی را شرح خواهیم داد.
نحوه انجام آزمایش دانهول
آزمایش دانهول (Downhole Seismic Test) دقیقا طی مراحل زیر به انجام می رسد:
- حفر چاه در زمین
- عایق بندی و لوله گذاری چاه
- گراول پکینگ
- جایگذاری ژئوفن ها
- ارسال موج به اعماق زمین
- محاسبه و اندازه گیری نهایی آزمایش دانهول
حفر چاه در زمین
برای انجام آزمایش دانهول نیاز است که در مرحله اول یک چاه یا حفره ای عمیق در زمین ایجاد شود. لازم به ذکر است که حفر تنها یک چاه برای انجام این روش کافی خواهد بود. ایجاد چاه در زمین به دو صورت ماشینی و دستی امکان پذیر است اما برای سهولت، سرعت و دقت بیشتر کار بهتر است تا به روش ماشینی اقدام به حفر زمین شود.
عایق بندی و لوله گذاری چاه
به منظور جلوگیری از ریزش دیواره های چاه و حفره ایجاد شده در زمین، نیاز است تا این چاه لوله گذاری و مستحکم سازی شود. برای این کار باید از لوله پولیکا با سایز ترجیحی 6 سانتی متری استفاده شود. البته توجه داشته باشید که لوله گذاری چاه در شرایطی است که این حفره به صورت ماشینی ایجاد شده باشد. در صورتی که به صورت دستی اقدام به حفر چاه کرده اید، دیگر نیازی به لوله گذاری نخواهد بود.
گراول پکینگ
پس از حفر چاه و لوله گذاری آن باید مرحله گراول پک را پشت سر بگذارید. در این مرحله باید اطراف و فضای خالی بین لوله پولیکا و دیواره حفره ایجاد شده را توسط شن و ماسه پر و لبریز کنید تا بستر مناسبی برای اتصال لوله و گمانه برقرار شود و امواج توانایی حرکت را پیدا کنند.
مشاوره رایگان و ارتباط مستقیم با کارشناس اصلی
با تکیه بر دانش فنی و اجرایی مهندسین دانشگاه های معتبر کشور
جایگذاری ژئوفن ها
اکنون به مرحله ای رسیدیم که باید گیرنده های امواج را در این لوله ها قرار دهیم. این گیرنده ها ژئوفن نام دارند. شما باید ژئوفن را دقیقا داخل گمانه یا چاه قرار دهید تا بتواند امواج ارسال شده از سطح زمین را ثبت کند. وجود یک ژئوفن برای اندازه گیری امواج در اعماق مختلف زمین مناسب خواهد بود. به این صورت که شما با بالا کشیدن ژئوفن و خارج کردن آن از گمانه، امواج را در نقاط و اعماق مختلف زمین اندازه گیری خواهید کرد. البته این نکته را هم باید خاطر نشان شویم که تعداد بیشتر ژئوفن ها موجب بالاتر رفتن دقت در آزمایش و اندازه گیری بهتر امواج خواهد شد.
ارسال موج به اعماق زمین
در این مرحله باید از سطح زمین موج هایی را به عمق زمین ارسال کنید تا ژئوفن ها بتوانند این امواج را ثبت نمایند. برای ایجاد موج راه های بسیاری وجود دارد اما رایج ترین و بهترین راه این است که یک صفحه فلزی را در کنار حفره و گمانه ایجاد شده قرار دهید و با چکش یا شیئی سنگین، ضربه محکمی را به آن صفحه فلزی وارد کنید تا ارتعاش ایجاد شده، امواجی را از سطح زمین به اعماق زمین ارسال کند. البته از طریق انفجار نیز می توانید کار ایجاد و ارسال موج را انجام دهید اما کم هزینه ترین راه همین مورد گفته شده است.
محاسبه و اندازه گیری نهایی آزمایش دانهول
اکنون به مرحله نهایی یعنی محاسبه و اندازه گیری آزمایش دانهول رسیده ایم. در این مرحله باید فاصله موج به گیرنده را بر مدت زمان طی شدن موج از سطح زمین به گیرنده را تقسیم کنیم تا سرعت موج را به دست آوریم. پس شما باید دو مقادیر فاصله ژئوفن تا گیرنده موج و مدت زمان طی شده برای رسیدن موج به گیرنده را ثبت نمایید تا این آزمایش را اندازه گیری کرده و به نتیجه مورد نظر برسید.
دسته بندی آزمایش های لرزه نگاری
به طور کلی آزمایش های لرزه ای یا Geosysmic خود به دو دسته زیر تقسیم می گردند:
- لرزه نگاری با روش های سطحی (آزمایش REMI)
- لرزه نگاری با روش های درون گمانه ای (آزمایش دانهول و آزمایش MASW)
لرزه نگاری به روش درون گمانه ای دانهول
در اینگونه آزمایشات معمولا از چشمه های مکانیکی برای تولید امواج استفاده می‌شود. چشمه انرژی مورد استفاده جهت تولید امواج تراکمی از ضربات پتک بر روی صفحه فلزی روی زمین حاصل می گردد. چشمه انرژی برای تولید موج برشی عبارت است از ضربات چکش به دو طرف الوار چوبی که بطور محکم بر روی زمین قرار گرفته است. سنسور داخل چاه هنگام اندازه گیری باید به دیواره چاه متصل باشد تا امواج را به خوبی دریافت کند. این کار با استفاده از تیوپ لاستیکی که توسط فشار پنوماتیکی باد می شود انجام می پذیرد.
پس از اندازه گیری در یک نقطه، برای انتقال سنسور به عمق بعدی، باد تیوپ تخلیه شده و از دیواره رها گشته و آماده انتقال به نقطه دیگر می گردد. در سیگنال حاصل اولین زمان رسید مربوط به موج تراکمی (P) و دومین زمان رسید مربوط به امواج برشی (S) می‌باشد و پس از آن دیگر امواج سطحی اثر خود را بر سیگنال می گذارند. در اندازه گیری مربوط به موج برشی جهت کاهش اثر انرژی امواج تراکمی و جلوگیری از تداخل امواج حاصل و همچنین افزایش انرژی امواج برشی از ضربات افقی به دو طرف الوار چوبی استفاده می گردد.
بر اساس اینکه ضربه اولیه به صورت کششی یا تراکمی اعمال گردد و همچنین بر اساس تئوری انتشار امواج، پلاریته امواج حاصل می‌تواند به سمت بالا یا پایین باشد. بر این اساس و با توجه به اینکه برای امواج تراکمی، نیرو تنها در جهت پایین اعمال می‌گردد در همه حالات تنها یک پلاریته وجود خواهد داشت. ولی در مورد امواج برشی که در هر دو جهت مخالف اعمال می‌گردند متفاوت خواهد بود و برای یکی از ضربات به سمت پایین و برای ضربه دیگر به سمت بالا یا برعکس خواهد بود. در حالت ایده آل سیگنال های حاصل از دو اندازه گیری باید تصویر متقارن داشته باشند ولی در عمل به دلیل وجود نویز حالتی تقریبی از این مدل بدست می آید.
نمونه گرافهای آزمایش لرزه نگاری درون چاهی (دانهول)
هزینه آزمایش دانهول چقدر است؟
تست درون گمانه ای دانهول یکی از روش های لرزه نگاری است که مشخصات دینامیکی لایه های زمین را ثبت، بررسی و اندازه گیری می کند و سرعت امواج کشسانی اعماق زمین را نیز محاسبه می کند. از این رو این آزمایش کارایی بسیاری در تکمیل فرایند های ژئوتکنیکی دارد. این آزمایش با سرعت و سهولت بسیاری بالایی انجام می شود و از هزینه بسیار کمتری هم برخوردار است. به همین دلیل بیشتر مهندسین از این آزمایش استفاده می نمایند.یکی از خدمات شرکت زمین کاو بنیان انجام آزمایش دانهول توسط مهندسان خبره با تجهیزات پیشرفته و با هزینه مقرون به صرفه است. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان برای دریافت هزینه آزمایش دانهول از راههای ارتباطی موجود در سایت استفاده کنید.
کاربرد آزمایش دانهول یا درون چاهی
آزمایش دانهول برای بررسی و شناسایی تیپ و مشخصات خاک انجام می شود و این نتیجه از طریق محاسبه و اندازه گیری موج در اعماق مختلف زمین به دست می آید. همانطور که گفته شد برای طراحی و ساخت سازه ها و پروژه های عمرانی مختلف، مهم ترین خصوصیات و مشخصاتی که باید مورد بررسی قرار گیرد، مدول های الاستیک دینامیکی مواد تشکیل دهنده محدوده ای هستند. چرا که سازه و ساختمان ها بر روی آنها بنا خواهند شد. برای محاسبه این عوامل می توان از طریق محاسبه و اندازه گیری امواج طولی و عرضی نیز اقدام کرد. در این شرایط، آزمایش دانهول درون چاهی مورد استفاده قرار می گیرد. این آزمایش یکی از روش های ژئوفیزیکی است که به صورت کیفی و نه کمی، سرعت امواج اعماق زمین را ثبت و اندازه گیری می کند و در مقایسه با دیگر روش ها با هزینه بسیاری پایین تری به انجام می رسد. علاوه بر هزینه پایینی که برای انجام این آزمایش لازم است، سرعت بالایی هم داشته و مهندسین می توانند در کمترین زمان محاسبات خود را انجام دهند.
تجهیزات و دستگاه آزمایش دانهول
برای انجام تست درون چاهی دانهول و شناسایی تیپ خاک و اندازه گیری امواج زمین، نیاز به تجهیزاتی دارید تا بتوانید این آزمایش را به صورتی دقیق انجام دهید. برخی از تجهیزات مورد نیاز برای انجام آزمایش دانهول که شرکت زمین کاو بنیان نیز جهت انجام آزمایش دانهول از آن ها استفاده کی کند عبارتند از:
- دستگاه لرزه‌نگار 24 کاناله MAE Systmatrack ساخت ایتالیا
- ژئوفن هایی که دارای 3 مؤلفه درون گمانه ای SP3D هستند
- پتک،چکش، الوار و ورق فلزی براي توليد امواج تراکمی، برشی به منظور ارسال آن به عمق زمین
- نوت بوک / لپ تاپ
دستگاه لرزه نگار دانهول
دستگاه لرزه نگار آزمایش دانهول به منظور شناسایی تیپ زمین طبق استاندارد 2800 ملی ساختمان در انواع پروژه های عمرانی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای محاسبه و اندازه گیری اطلاعات لرزه ای معادن، ساختگاه زیر سطحی تونل و جاده ها نیز می توان از دستگاه لرزه نگار آزمایش دانهول برای انجام آزمایش درون چاهی بهره مند شد.
جدول حدود تقريبی سرعت امواج طولی و برشی در تست دانهول
در تمام پروژه‌ها و طرحهای عمراني، ويژگی و خصوصيتی كه به مهندسين ديد لازم را جهت طراحی سازه می دهد، مدول های الاستيک ديناميكی مواد تشكيل دهنده محدوده ای است كه سازه بر روی آن اجرا خواهد شد. سرعت موج در تشكيلات مختلف متفاوت بوده و تابعی از جنس، چگالی، تخلخل، محتوای آب و در مجموع ويژگی های الاستيک محيطی است كه موج در آن منتشر می شود. در جدول پایین حدود تقريبی سرعت امواج طولی و برشی در برخی از مواد تشكيل دهنده لايه‌های زمين آورده شده است. اين كميت ها را علاوه بر انجام آزمايش های ژئوتكنيكی، مي‌توان با داشتن اطلاعاتی از دانسيته، سرعت موج طولی و سرعت موج عرضی(برشی) در مواد مورد نظر محاسبه نمود. بنابراين برای به دست آوردن كميت های ياد شده در يک منطقه، لازم است علاوه بر اندازه‌گيری سرعت امواج طولی(Vp)، پروفيل هايی جهت تعيين سرعت موج برشی (Vs) نيز برداشت شود.
روابط بین پارامترهای دینامیکی و سرعت موج طولی، سرعت موج برشی بدست آمده توسط دستگاه و همچنین با محاسبه دانسیته محل می توان از طریق روابط زیر و متغیرهای مشخص مدول های مختلف و پارامترهای مختلف خاک منجمله تیپ خاک را محاسبه کرد.
مهم ترین عوامل بروز خطا در آزمایش دانهول
- در صورتی که می خواهید آزمایش دانهول را انجام دهید باید دقت داشته باشید که برخی عوامل موجب بروز خطا در آزمایش دانهول (Down Hole) می شوند. بنابراین باید به این نکات دقت داشته باشید و از انجام کارهای زیر اجتناب نمایید تا هیچگونه خطایی در این آزمایش به وجود نیاید.
- آزمایش خود را در نزدیکی جاده انجام ندهید. چرا که رفت و آمد انواع ماشین و خودرو ها موجب اختلال در امواج شده و در نتیجه و اندازه گیری نهایی آزمایش دانهول اختلال ایجاد می کند.
- علاوه بر جاده ها در نزدیکی سواحل نیز نباید این آزمایش به انجام برسد. امواج دریا و برخورد آن با صخره ها موجب می شود تا نویزهایی ایجاد شود و این مورد نیز همچون مورد قبلی در نتیجه آزمایش دانهول خطا ایجاد خواهد کرد.
- اگر سطوح بین لایه ها ناهموار باشد نیز امکان بروز خطا در آزمایش دانهول وجود خواهد داشت.
- شما باید به این نکته توجه داشته باشید لایه های عمیق تر نباید نرم تر از لایه های بالایی باشد چرا که این مسئله در نتیجه نهایی آزمایش دانهول خطا و اختلال ایجاد می کند.
- اگر آزمایش دانهول در نهشته های برجا انجام شود نیز اختلال هایی را به همراه خواهد داشت.
دانهول بهتر است یا MASW؟
همانطور که گفته شد برای آزمایش MASW نیاز به حفر گمانه نیست در صورتی که آزمایش دانهول صرفا یک آزمایش درون گمانه ای است و در واقع امواج لرزه ای توسط گیرنده های بخصوصی به صورت متریک که به درون گمانه رانده می شود قابل دریافت است. این نکته را باید در نظر داشته باشید که برای حفر گمانه نیاز به صرف هزینه های قابل توجهی می باشد همچنین زمان مشخصی را هم به خود اختصاص می دهد. اما این را هم باید در نظر داشت که برای آزمایش MASW محدودیت هایی نیز وجود دارد و آن هم دقت عملیاتی پایینتر به نسبت آزمایش دانهول و همچنین وسعت مناسب کارگاه یا بودن فضای کافی و مناسب نیز برای آزمایشMASW می تواند جزء ضروریات باشد.
با این حال پیشنهاد می شود اگر صرفا در یک کارگاه شما نیاز به یک مطالعات لرزه نگاری دارید و یا صرفا تیپ خاک برای شما حائز اهمیت است و قصد انجام هیچگونه مطالعات ژئوتکنیک دیگری در کارگاه ندارید و فضای مناسب و کافی هم در دسترس است، قطعا برای شما پیشنهاد می کنیم که آزمایش MASW انجام دهید. اما از طرفی اگر قصد انجام مطالعات ژئوتکنیک به طور کامل را دارید و برای بدست آوردن پروفیل خاک(لاگ حفاری) نیاز به حفاری ماشینی دارید یا در منطقه کارگاه گمانه یا چاه حفر شده قدیمی وجود دارد پیشنهاد ما به شما آزمایش دانهول است.
در کل شرکت ما قبل از پیشنهاد هر گونه آزمایش یا روشی تمام ابعاد موجود را در نظر گرفته و بهترین و به صرفه ترین پیشنهاد را به شما ارائه خواهد داد.
شرکت معتبر و تخصصی برای انجام آزمایشات
شرکت زمین کاو بنیان با سابقه درخشانی که در زمینه انجام مطالعات و آزمایشات لرزه نگاری در مناطق مختلف دارد موفق شده تا تجربه و مهارت بالایی را در این زمینه کسب نماید. این شرکت از سال 1390 فعالیت خود را در زمینه ارائه خدمات آزمایشگاهی ژئوتکنیک آغاز کرده و بیش از 500 آزمایش لرزه نگاری را در مناطق مختلف ایران به منظور شناسایی تیپ خاک به انجام رسانده است. از این رو شرکت ما به طور کامل آمادگی خود را مبنی بر انجام طرح های تحقیقاتی، عمرانی، اکتشافی و معدنی شما عزیزان اعلام می کند و شما می توانید برای دریافت مشاوره بیشتر در زمینه های ژئوفیزیک، لرزه نگاری و آزمایشات لرزه نگاری درون چاهی و شکست مرزی و غیره با کارشناسان ما در تماس باشید.
آزمایش دانهول توسط تیم مجرب ژئوکاو
شرکت زمین کاو بنیان با انجام بیش از 500 پروژه لرزه نگاری در اکثر شهرهای ایران تجربه قابل وصفی در این زمینه دارد و تقریبا در اکثر مناطقی که پیشینه انجام آزمایش وجود نداشته توانسته است با انجام این آزمایش اطلاعات بسیار زیادی را از نوع خاک منطقه و تیپ خاک آن جمع آوری کند و به صورت بانک اطلاعاتی از نوع خاک بسیاری از مناطق در شرکت محفوظ نگاه دارد. به طور کلی پایش های زیر سطحی قابل توجهی را می توان توسط مطالعات لرزهای انجام داد که برخی از آنها اکتشافات معدنی و ارزیابی ذخیره معادن شن و ماسه و نمک همچنین مطالعات آلودگی خاک و مهمترین آنها مطالعات ژئوتکنیک است منجمله تعیین پارامترهای خاک و مدول های مختلف منجمله مدول الاستیسیته و کاوش سطوح بحرانی مثل سطوح گسلی می باشد که شرکت ما برای انجام طرح های تحقیقاتی و عمرانی و اکتشافی و معدنی شما آمادگی کامل را دارد.
برای مشاوره در خصوص خدمات ژئوفیزیک، لرزه نگاری، عملیات لرزه درون چاهی (دانهول) با استفاده از ژئوفون درون چاهی جهت محاسبه مدولهای دینامیکی و تعیین تیپ خاک، آزمایش کراس هول، عملیات توموگرافی(برش نگاری) بین چاهی (cross-well tomography)، لرزه نگاری شکست مرزی (انکساری) در مقیاس کوچک،تحلیل لرزه ای، به کارشناسان شرکت زمین کاو بنیان تماس حاصل فرمایید.