Przykłady zastosowania pomiarów oporności elektrycznej w geotechnice środowiskowej

• Autorzy: Lech M. , Bajda M. , Markowska-Lech K. , Skutnik Z.

Warianty tytułu

EN

Applications of the electrical resistivity survey to geotechnical and environmental problems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do rozpoznania warunków geotechnicznych podłoża budowli i do oceny oddziaływania na środowisko projektowanych budowli rutynowe metody badań mogą być niewystarczające lub wręcz nieodpowiednie. Bardzo pomocne mogą być metody geofizyczne, które zweryfikowane innymi metodami badawczymi znajdują w ostatnich latach szerokie zastosowanie w praktyce inżynierskiej, zarówno w geotechnice, jak i w badaniach środowiskowych. Do zalet metod geofizycznych zaliczyć można nieniszczący i nieinwazyjny charakter, niskie koszty i szybkie uzyskanie wyników, możliwość ich stosowania w różnorodnych materiałach, w tym w gruntach, skałach litych, materiałach odpadowych i utworach antropogenicznych. W artykule przedstawione zostaną wyniki badań przeprowadzonych metodą tomografii elektrooporowej ERT oraz badania sondą RCPT, która stanowi połączenie w jednym urządzeniu pomiarowym sondy statycznej CPTU powszechnie stosowanej w badaniach geotechnicznych z modułem do pomiaru oporności elektrycznej ośrodka gruntowego. Zaprezentowane w artykule wyniki pomiarów elektrooporowych wykorzystano do oceny stanu technicznego obiektów hydrotechnicznych, rozpoznania przebiegu stropu iłów w podłożu budowli, rozpoznania głębokości i budowy podłoża oraz oceny zanieczyszczenia gruntów w sąsiedztwie składowisk odpadów. Ponadto, w artykule przestawiono wyniki badań RCPT w celu szczegółowego rozpoznania budowy geologicznej podłoża oraz do oszacowania porowatości iłów plioceńskich z terenu Warszawy. Z zaprezentowanych w pracy wyników można wywnioskować, że badania te mogą być użyteczne do oceny jakościowej budowli inżynierskich i rozpoznania budowy ich podłoża. Ocena ilościowa np. porowatości gruntów wymaga natomiast znajomości oporności elektrycznej wody gruntowej a zależność przedstawiona w artykule ma zastosowanie lokalne ze względu na różnorodność czynników wpływających na otrzymywane wyniki.

EN

Standard test methods may not be suitable or sufficient to determine the geotechnical conditions of the structure’s subbase and the effects of the designed structures on the environment. Geophysical test methods, validated with other methods, may prove useful and have, in the recent years, found many new applications in engineering practice, both in geotechnical engineering and environmental surveys. The advantages of the geophysical methods include a non-destructive and non-invasive nature of the test, low costs and quick results, as well as compatibility with different materials, including soils, solid rocks, wastes and anthropogenic formations. The article presents the results of electrical resistivity tomography (ERT) and resistivity cone penetration test (RCPT), which is a combination of a static CPTU probe, commonly used in geotechnical surveys with a module for soil resistivity tests. The results of electric resistivity tests were used to rate the condition of hydro-engineering structures, determine the profile of the upper surface of clay deposits in the subbase, investigate the subbase and ground contamination near a landfill. The article also presents the RCPT results for a detailed determination of the geological structure of the subbase and the porosity of the Pliocene clay deposits in the Warsaw area. The results show that the tests can be used in a qualitative analysis of contamination of the ground and water subbase, condition rating of the hydro-engineering structures and investigation of the structure’s subbase. The electrical resistivity tests can also be used in a quantitative analysis, e.g. to determine the soil porosity, however they require a known value for the electrical resistivity of water and the relationships are limited to local use due to the variety of factors affecting the results.

Słowa kluczowe

PL

tomografia elektrooporowa; obwałowania; składowiska odpadów; porowatość; iły plioceńskie

EN

electrical resistivity; levee; waste disposal; porosity; pliocene clays

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 93
• Strony: 83--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Lech M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Bajda M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Markowska-Lech K.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

autor

Skutnik Z.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa

Bibliografia

• [1] Abu-Hassanein i in. 1996 – Abu-Hassanein, Z.S., Benson, C.H. i Boltz, L.R. 1996. Electrical resistivity of compacted clays. Journal of Geotechnical Engineering 122 (5), s. 397–406.
• [2] Allred i in. 2008 – Allred, B.J., Daniels, J.J., Ehsani, M.R. 2008. Handbook of. Agricultural Geophysics. New York: Taylor and Francis Group.
• [3] Archie, G.E. 1942. The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics. Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers 146, s. 54–61.
• [4] Barański M. 2004. Projekt badawczy KBN nr 5T15B04122: Ocena zachowania się iłów plioceńskich ze Stegien w warunkach naprężeń efektywnych. Warszawa: Uniwersytet Warszawski.
• [5] Campanella, R.G. 2008. Geo-environmental site characterization. [W:] Huang A. i Mayne P. W. red. Geotechnical and Geophysical Site Characterization. Taipei, 1–4 April 2008. London: Taylor and Francis Group, s. 3–15.
• [6] Campanella, R.G. i Weemees, I. 1990. Development and use of an electrical resistivity cone for groundwater contamination studies. Canadian Geotechnical Journal 27 (5), s. 557–567.
• [7] Elis i in. 2004 – Elis, V.R., Mondelli, G., Giachetti H.L., Peixoto A.S.P. i Hamada J. 2004. The use of electrical resistivity for detection of leacheate plumes in waste disposal sites. [W:] Mayne, P. W. i Quental Countinho, R. red. Geotechnical and Geophysical Site Characterization. Porto 19–22 September 2004. London: Taylor and Francis Group, s. 467–474.
• [8] Fukue i in. 2001 – Fukue, M., Minato, T., Matsumoto, M., Horibe, H. i Taya, N. 2001. Use of a resistivity cone detecting contaminated soil layers. Engineering Geology 60, s. 361–369.
• [9] Heiland, C.A. 1943. Geophysical exploration. New Jersey: Prentice – Hall Inc.
• [10] Inazaki T. 2007. Integrated geophysical investigation for the vulnerability assessment of earthen levee. Proc. of the 20-th Annual Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems. April 1–5, Denver, Colorado. Denver: EEGS, s. 101–108.
• [11] Kaczyński, R. 2007. Geologiczno–inżynierskie zachowanie się iłów londyńskich i warszawskich. Geologos 11, s. 481–490.
• [12] Keller, G.V. i Frischknecht, F.C. 1966. Electrical methods in geophysical prospecting. Oxford: Pergamon Press.
• [13] Koda i in. 2015 – Koda, E., Lech, M. i Osiński, P. 2015. Wykorzystanie metody elektrooporowej do rozpoznania nieszczelności izolacji składowisk odpadów. XXVII konferencja naukowo-techniczna: Awarie budowlane. Szczecin, 22-26 maja 2015. Szczecin: Wyd. ZUT, s. 349–356.
• [14] Lech, M. i Garbulewski, K. 2009. Rozpoznanie właściwości iłów plioceńskich metodą elektrooporową. [W;] Dembicki E., Kumor M.K. i Lechowicz Z. red. Problemy geotechniczne i środowiskowe z uwzględnieniem podłoży ekspansywnych. Bydgoszcz: Wydawnictwo UTP, s. 369–376.
• [15] Lech i in. 2015 – Lech, M., Bajda, M. i Markowska-Lech, K. 2015. Zastosowanie tomografii elektrooporowej do określenia głębokości zalegania stropu iłów na wybranych obiektach w rejonie Warszawy. Inżynieria Morska i Geotechnika 3, s. 222–225.
• [16] Lima A.S. i Oliveira A.C.V. 2004. Hydrogeological characterization by electrical resistivity surveys in granitic terrains [W:] Mayne P. W. i Quental Countinho R. red. Geotechnical and Geophysical Site Characterization. Porto 19–22 September 2004. London: Taylor and Francis Group, s. 505–511.
• [17] Lowrie, W. 2014. Fundamentals of Geophysics (2-nd edition). Cambridge: Cambridge University Press.
• [18] Lunne i in. 1997 – Lunne, T., Robertson, P.K. i Powell, J.J. 1997. CPT in geotechnical practice. London: Blackie Academic and Professional.
• [19] Marchetti i in. 2008 – Marchetti, S, Monaco, P., Totani, G. i Marchetti, D. 2008. In Situ Tests by Seismic Dilatometer (SDMT). ASCE Geotechnical Special Publication no. 170. Reston: ASCE, s. 1–20.
• [20] Mondelli i in. 2008 – Mondelli, G., Zuquette, L.V., Elis, V.R. i Giachetti, H.L. 2008. Considerations about the geo-environmental site characterization of a MSW disposal site. [W:] Huang, A. i Mayne, P. W. red. Geotechnical and Geophysical Site Characterization. Taipei, 1-4 April 2008. London: Taylor and Francis Group, s. 895–901.
• [21] Nagy, L. i Turi, D. 2008. Quality controlled geotechnical-geophysical investigation of flood levees in Hungary [W:] Huang, A. i Mayne, P. W. red. Geotechnical and Geophysical Site Characterization. Taipei, 1–4 April 2008. London: Taylor and Francis Group, s. 493–498.
• [22] Niederleithinger i in. 2008 – Niederleithinger, E., Weller, A., Lewis, R. i Stoetzner, U. 2008. Evaluation of geo-physical techniques for river embankment investigation [W:] Huang, A. i Mayne, P. W. red. Geotechnical and Geophysical Site Characterization. Taipei, 1–4 April 2008. London: Taylor and Francis Group, s. 909–914.
• [23] Reynolds, J.M. 2011. An introduction to applied and environmental geophysics. New York: John Wiley and Sons Ltd.
• [24] Samouelian i in. 2005 – Samouelian, A., Cousin, I., Tabbagh, A., Bruand, A. i Richard, G. 2005. Electrical resistivity survey in soil science: a review. Soil and Tillage Research 83, s. 173–193.
• [25] Stokoe, K.H. i Santamarina, J.C. 2000. Seismic-Wave-Based Testing In Geotechnical Engineering. [W:] International Conference on Geotechnical and Geological Engineering. Melbourne, 19-24 November 2000. Lancaster: Technomic publishers, s. 1490–1536.
• [26] Stopiński, W. 2003. Bedrock monitoring by means of the electric resistivity method during the construction and operation of Czorsztyn-Niedzica dam. Acta Geophysica Polonica 51(2), s. 215–256.
• [27] Stopiński, W. i Chelidze, T. 2003. Fast-changing dynamic and percolating processes in crushed rocks monitored with electric resistivity measurements. Acta Geophisica Polonica 27(2), s. 203–213.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.