The application of non-standard GPR techniques for the examination of river dikes

• Autorzy: Gołębiowski T. , Małysa T.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.18.110.8805

Warianty tytułu

PL

Zastosowane niestandardowych technik georadarowych do badania wałów przeciwpowodziowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A standard measurement procedure currently applied in the ground penetrating radar (GPR) method is shortoffset reflection profiling. As this procedure delivers data that is suited only for qualitative interpretation, its application should be limited exclusively to reconnaissance surveys. There are various other techniques used in GPR surveying that may be regarded as non-standard, such as multi-offset and adaptable-polarisation surveying and tomography. Because these techniques deliver information that allows for quantitative interpretation, they could be applied for the detailed examination of geological media and investigations of various buried anthropogenic targets. This paper focuses on the application of non-standard GPR techniques for the detection of high-porosity zones in river dikes. Results from both field surveys and numerical modelling are presented.

PL

Standardową techniką pomiarową stosowaną obecnie w metodzie georadarowej (GPR) jest krótkooffsetowe profilowanie refleksyjne. Technika ta dostarcza jedynie informacji do interpretacji jakościowej, więc powinna być stosowania tylko w badaniach rekonesansowych. W metodzie GPR jest kilka technik pomiarowych, które można uznać obecnie za niestandardowe, tzn. badania zmienno-offsetowe i zmiennopolaryzacyjne oraz tomografia otwór–otwór i otwór–powierzchnia. Techniki niestandardowe dostarczają informacji do interpretacji ilościowej więc powinny być stosowane w szczegółowych badaniach ośrodka geologicznego i obiektów antropogenicznych. W artykule skupiono się na zastosowaniu niestandardowych technik pomiarowych do wykrywania stref podwyższonej porowatości w wałach przeciwpowodziowych. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów terenowych oraz modelowań numerycznych.

Słowa kluczowe

EN

GPR; ground penetrating radar; non-standard surveys; river dike

PL

GPR; georadar; badanie niestandardowe; wał przeciwpowodziowy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 115, iss. 7
• Strony: 121--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., wz., tab., wykr., il.

Twórcy

autor

Gołębiowski T.

• Department of Geodesy, Geophysics and Engineering Geology, Institute of Geotechnics, Faculty of Environmental Engineering, Cracow University of Technology

autor

Małysa T.

• Firm GTM

Bibliografia

• [1] Annan A.P., Ground Penetrating Radar – Workshop Notes, Sensor and Software Inc., Canada 2001.
• [2] Asch T.H., Deszcz-Pan M., Burton B.L., Ball L.B., Geophysical Characterization of American River Levees (Sacramento, California) Using Electromagnetics, Capacitively- Coupled Resistivity and DC Resistivity, U.S. Geological Survey Open-File Report, Reston USA 2008.
• [3] Bohidar R.N., Hermance J.F., The GPR Refraction Method. Geophysics, 67(5)/2002, 1474–1485.
• [4] Daniels J.J., Wielopolski L., Radzevicius S., Bookshar J., 3D GPR Polarization Analysis for Imaging Complex Objects, Proceedings of 16th SAGEEP Conference, San Antonio USA 2003, 585–597.
• [5] Forte E., Pipan M., Review of Multi-Offset GPR Applications: Data Acquisition, Processing and Analysis, Signal Processing 132/2016, 210–220.
• [6] Gołębiowski T., Introduction to Numerical Modelling of Electromagnetic Wave Field on the Example of Georadar Data Recorded in River Dike, Technical Transactions, 2-Ś/2015, 39–53.
• [7] Gołębiowski T., Modelowanie numeryczne pola georadarowego w badaniach gruntów skażonych substancjami ropopochodnymi, Rozprawa doktorska, WGGiOŚ AGH, Kraków 2005.
• [8] Gołębiowski T., Numeryczne modelowanie pola georadarowego przy pomocy metody FDTD, Geoinformatica Polonica 8/2006, 23–35.
• [9] Gołębiowski T., Changeable-Offset GPR Profiling for Loose Zones Detection in the Levees, Proceedings of 14th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Cracow 2008, 1–5.
• [10] Gołębiowski T., Velocity Analysis in the GPR Method for Loose Zones Detection in the River Embankments, Proceedings of XIII International Conference on Ground Penetrating Radar, Lecce 2010, 428–433.
• [11] Gołębiowski T., Zastosowanie metody georadarowej do detekcji i monitoringu obiektów o stochastycznym rozkładzie w ośrodku geologicznym, Rozprawy – Monografie AGH, Kraków 2012.
• [12] Gołębiowski T., Tomecka-Suchoń S., Farbisz J., Zastosowanie kompleksowych metod geofizycznych do nieinwazyjnego badania stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych, Sympozjum Europejskie „Współczesne problemy ochrony przeciwpowodziowej”, Paryż–Orlean 2012, 233–241.
• [13] Gołębiowski T., Tomecka-Suchoń T., GPR Fractures Detection Using Changeable Antennae Orientation, Proceedings of 5th International Conference and Exhibition, St. Petersburg 2012.
• [14] Grote K., Hubbard S., Rubin Y., Field-scale Estimation of Volumetric Water Content Using Ground Penetrating Radar Ground Wave Techniques, Water Resources Research 39(11)/2003, 1–13.
• [15] Guy E.D., Daniels J.J., Radzevicius S., Demonstration of Using Crossed Dipole GPR Antennae for Site Characterization, Geophysical Research Letters, 26(22)/1999, 3421–3424.
• [16] Hayashi K., Inazaki T., Integrated Geophysical Exploration for Safety Assessment of Levee Systems, Proceedings of Geo-Congress, San Diego USA 2013, 1–10.
• [17] Hubbard S.S, Redman J.D., Annan A.P., Measuring Soil Water Content with Ground Penetrating Radar, Review Vadose Zone Journal 2/2003, 476–491.
• [18] Inazaki T., Sakamoto T., Geotechnical Characterization of Levee by Integrated Geophysical Surveying, Proceedings of International Symposium on Dam Safety and Detection of Hidden Troubles of Dams and Dikes, Xi’an 2005, 1–8.
• [19] Jol H., Ground Penetrating Radar: Theory and Applications, Elsevier Science Ed., The Netherlands 2009.
• [20] Lane J.W. Jr., Ivanov J., Day-Lewis F.D., Clemens D., Patev R., Miller R.D., Levee Evaluation Using MASW: Preliminary Findings from the Citrus Lakefront Levee, New Orleans, Louisiana, Proceedings of 21st Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems, Philadelphia 2008, 703–712.
• [21] Mala, Introduction to RAMAC/GPR Borehole Radar, Firm documentation of MALA Geoscience, Sweden 2000.
• [22] Marcak H., Gołębiowski T., Analiza możliwości detekcyjnych metody GPR dla zmiennej geometrii układu pomiarowego, Conference „Geofizyka w Geologii i Górnictwie”, Sosnowiec–Zawiercie 2010, 83.
• [23] Marcak H., Gołębiowski T., The Use of GPR Attributes to Map a Weak Zone in a River Dike, Exploration Geophysics, 45(2)/2014, 125–133.
• [24] Marcak H., Gołębiowski T., Tomecka-Suchoń S., Analiza możliwości wykorzystania georadarowych fal refrakcyjnych do lokalizacji zmian w budowie wałów przeciwpowodziowych, Geologia, 31(3-4)/2005, 259–274.
• [25] Mori G., The Use of Ground Penetrating Radar and Alternative Geophysical Techniques for Assessing Embankments and Dikes Safety, Doctoral Thesis, Department Of Earth and Geoenvironmental Sciences, University of Bologna 2009.
• [26] Olsson O., Falk L., Forslund O., Lundmark L., Sandberg E., Crosshole Investigations - Results from Borehole Radar Investigation, Report of “Stripa” Project, Swedish Geological Company, Sweden 1987.
• [27] Pilecki Z., Rozpoznanie metodą sejsmiczną stanu podłoża obwałowań przeciwpowodziowych, Miesięcznik WUG Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 5(117)/2004, 37–39.
• [28] Pilecki Z., Kłosiński J., Ocena stanu obwałowania przeciwpowodziowego typu madowego za pomocą metody sejsmicznej, Miesięcznik WUG Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 6 (130)/2005, 58–60.
• [29] Prinzio M., Bittelli M., Castellarin A., Pisa P., Application of GPR to the Monitoring of River Embankments, Journal of Applied Geophysics 71(2-3)/2010, 53–61.
• [30] Qin H., Xie X., Design and Test of an Improved Dipole Antenna for Detecting Enclosure Structure Defects by Cross-Hole GPR, Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 9(1)/2016, 108–114.
• [31] Radzevicius S.J., Daniels J.J., Ground Penetrating Radar Polarization and Scattering from Cylinders, Journal of Applied Geophysics 45(2)/2000, 111–125.
• [32] Roberts R.L., Daniels J.J., Analysis of GPR Polarization Phenomena, Journal of Environmental and Engineering Geophysics 1(2)/1996, 139–157.
• [33] Roberts R.R., Analysis and Theoretical Modelling of GPR Polarization Data, Ph.D. Dissertation, The Ohio State University 1994.
• [34] Tronicke J., Knoll M.D., Vertical Radar Profiling: Influence of Survey Geometry on First-Arrival Travel Times and Amplitudes, Journal of Applied Geophysics 57(3)/2005, 179–191.
• [35] Witten A., Lane J.W. Jr., Offset Vertical Radar Profiling, Leading Edge 22(11)/2003, 1070–1076.
• [36] Yamashita Y., Groom D., Inazaki T., Hayashi K., Rapid Near Surface Resistivity Survey Using the Capacitively-Coupled Resistivity System: OhmMapper, Raport of Geometrics, San Jose 2015.
• [37] www.sensoft.ca (access: 26.06.2018).
• [38] www.guidelinegeo.com (access: 26.06.2018).
• [39] www.liag-hannover.de (access: 26.06.2018).
• [40] www.geoscanners.com (access: 26.06.2018).

Uwagi

EN

Section "Environmental Engineering"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).