Influence of physical properties of a soil medium on locating with the use of geo-radar of underground installations

• Autorzy: Nawrocki W. , Piasek Z.

Warianty tytułu

PL

Wpływ właściwości fizycznych ośrodka gruntowego na lokalizację przy użyciu georadaru instalacji podziemnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A geo-radar method is used for detection of underground installations with the use of electromagnetic waves. results of investigations of installations depend on physical properties of soil media, which properties result in suppression, reflection and refraction of electromagnetic waves. Three parameters, electric permittivity [...], magnetic permittivity [...] and the medium conductivity [...] play the major role in establishing electric features of a material medium. Suppression of the electromagnetic wave has the basic influence on detection of underground installations with the use of the geo-radar, and, in particular, on the depth range of the method. Relation between designing parameters of the geo-radar equipment and its depth range is determined by the basic equation of the geo-radar method. Solution of the basic equation of the geo-radar method for the needs of detection of underground installations requires performing experimental measurements. Measurements of the maximum depth of detection of underground installations with the use of the geo-radar have been performed in media of known physical properties, i.e. in the air, water and water solutions of NaCl of various concentrations. Two steel pipes of diameters of [...]= 0.03m and 0.10m were the objects for testing. Measurements were performed with the use of antennae of frequencies of 1000 MHz and 200 MHz. The results obtained in the form of echograms were analysed in order to determine the maximum distances for which the tested pipes were redorded. Experiments allowed to state that the maximum measurements of the depth range of the geo-radar equipment is rapidly decreased with the decrease of the background's specific resistance below 50 [...]. An increase of the soil resistance above 500 [...] results in slight increase of the depth range of measurements. Tests and analyses performed concerned homogenous media, i.e. metal installations, for which the electromagnetic wave is fully reflected.

PL

Metodą georadarową wykrywane są instalacje podziemne z zastosowaniem fal elektromagnetycznych. Wyniki badań instalacji zależą od właściwości fizycznych ośrodka gruntowego, którego własności powodują, że fala elektromagnetyczna ulega tłumieniu, odbiciu i załamaniu. O cechach elektrycznych ośrodka materialnego decydują trzy parametry: przenikalność elektryczna, magnetyczna oraz jego pość. Tłumienie fali elektromagnetycznej ma zasadniczy wpływ na wykrywanie instalacji podziemnych georadarem, a zwłaszcza zasięg głębokościowy metody. Związek parametrów konstrukcyjnych aparatury georadarowej z jej zasięgiem głębokościowym określa podstawowe równanie metody georadarowej. Rozwiązanie podstawowego równania metody georadarowej dla potrzeb wykrywania instalacji podziemnych wymaga przeprowadzenia pomiarów eksperymentalnych. Pomiar maksymalnej głębokości wykrywania instalacji podziemnej z zastosowaniem georadaru, wykonano w ośrodkach o znanych właściwościach fizycznych tzn. w powietrzu, wodzie i roztworach NaCl o różnych stężeniach. Obiektami badanymi były dwie rury stalowe o średnicach 0.03m i 0,10m. Pomiary wykonano z zastosowaniem anten o częstotliwościach 1000 MHz i 200 MHz. Otrzymane wyniki w postaci echogramów, poddane zostały analizie, celem określenia maksymalnych odległości, w jakich zarejestrowano badane rury. Badania eksperymentalne pozwoliły na stwierdzenie, że maksymalny pomiar zasięgu głębokościowego aparatury georadarowej zmniejsza się intensywnie wraz ze spadkiem oporu właściwego podłoża poniżej 50 [...]. Wzrost oporności gruntu powyżej 500 [...], powoduje nieznaczne zwiększenie zasięgu głębokościowego pomiarów. Przeprowadzone badania i analizy dotyczyły jednorodnych ośrodków. Wykonano je dla instalacji metalowych, od których fala elektromagnetyczna odbija się całkowicie.

Słowa kluczowe

EN

georadar; locating underground installations; depth range; dielectric constant; suppression of electromagnetic waves

PL

geodezja; georadar; stała dielektryczna; tłumienie fal elektromagnetycznych

• Wydawca: Komitet Geodezji PAN
• Czasopismo: Geodezja i Kartografia
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 54, no 2
• Strony: 69--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nawrocki W.

• Laboratory for Non-Destructive Tests Crakow Surveying Company 80 Mogilska St., 31-546 Crakow, Poland

autor

Piasek Z.

• Cracow University of Technology, Environment Engineering Faculty, Institute of Geotechnics, Department of Engineering Surveying 24 warszawska St., 31-155 Cracov, Poland

Bibliografia

• [1] Annan A.P., Davis J.L., Vaughan C.J., (1984): Radar mapping ofbarred pipes and cables, Techn. Notę, Sensor and Software, Inc.
• [2] Bergmann T., Robertson J.O.A., Holliger K., (1998): Finite-difference modelling of electromagnetic wave propagation in dispersive and attenatiny media, Geophysics, Vol. 63, No 3, pp. 431-448.
• [3] Carcione J.M., Schoenberg M.A., (2000): 3-D ground-penetrating radar simulation and piane wave theory in anisotropic media, Geophysics, Vol. 65, No 5, pp. 1527-1541.
• [4] Hipp J.E., (1974): Soil electromagnetic parameters as functions offreąuency, soil density, and soil moisture, Proc. IEEE, Vol. 62, pp. 221-241.
• [5] Noon D., (1996): Stepped-frequency radar design and signal processing enhances ground penetrating radar performance, Physics Thesis, Queensland.
• [6] Skolnik M., (1990): Radar handbook, Mc Grave-Hill Inc.
• [7] Morawski T., Gwarek W., (1985): Teoria pola elektromagnetycznego (Theory of electromagnetic field), WNT, Warszawa.
• [8] Wang T., Oristaglio M.L., (2000): 3-D simulation of GPR surveys over pipes in dispersive soils, Geophysics, Vol. 65, No 5, pp. 1560-1568.