GPR as a support tool in determining the causes of failure of objects built in the “white box” technology

• Autorzy: Lejzerowicz A. , Wutke M.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.134391

Warianty tytułu

PL

GPR jako narzędzie wspierające w określaniu przyczyn awarii obiektów zbudowanych w technologii "białej wanny"

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

From the construction made in the “white box” technology, first of all tightness is required - on the structural elements there should not be any cracks or scratches, through which water could penetrate, which in consequence may lead to deformation of structural elements and even loosing of their load-bearing capacity. Among the methods enabling the location of weakened places in watertight concrete, the ground penetrating radar (GPR) method is effective because the local occurrence of water in the structure evokes a clear and unambiguous anomaly on the radargram. In addition, the GPR method allows you to indicate places where water flows without the necessity of excluding the object from use and interference in the construction layers. The designation of such locations will make it possible to undertake technical activities that can facilitate the takeover of water and thus ensure the desired load-bearing capacity and usability of the object. Using the GPR method, you can also designate places that have already been deformed – discontinuities or breaking. The article presents a case study of investigations that determine the causes of leakage of tunnels made in the “white box” technology in: twice within the bottom slab of the tunnel (1 GHz air-coupled and 400 MHz ground-coupled antenna) and once in the case of tunnel walls (1.6 GHz ground-coupled antenna).

PL

Od konstrukcji wykonanej w technologii "białej wanny" wymagana jest przede wszystkim szczelność - na elementach konstrukcyjnych nie powinno być żadnych pęknięć ani zadrapań, przez które woda może przenikać, ponieważ to w konsekwencji może prowadzić do deformacji elementów konstrukcyjnych, a nawet utraty ich nośności. Wśród metod umożliwiających lokalizację osłabionych miejsc w wodoszczelnym betonie, metoda georadarowa (ang. ground penetrating radar - GPR), jest skuteczna, ponieważ lokalne występowanie wody w strukturze wywołuje wyraźną i jednoznaczną anomalię na otrzymanym obrazie (radargramie). Ponadto metoda GPR pozwala wskazać miejsca, w których woda przepływa bez konieczności wyłączania obiektu z użytkowania i bez ingerowania w warstwy konstrukcyjne. Wyznaczenie takich miejsc umożliwia podjęcie działań technicznych, które mogą ułatwić przejęcie wody, a tym samym zapewnić pożądaną nośność i użyteczność obiektu. Za pomocą metody GPR można również wyznaczyć miejsca, które zostały już zdeformowane – miejsca nieciągłości lub ugięć czy spękań. Artykuł przedstawia studium przypadku oraz badania, które umożliwiły określenie przyczyny wycieku w obrębie tunelu wykonanego w technologii "białej wanny" - w obrębie płyty dennej tunelu (z wykorzystaniem anteny o częstotliwości 1 GHz sprzężonej z powietrzem oraz z wykorzystaniem anteny o częstotliwości 400 MHz sprzężonej z ziemią), jak również w przypadku ścian tunelu (antena o częstotliwości 1,6 GHz sprzężona z ziemią).

Słowa kluczowe

EN

non-destructive testing; ground penetrating radar; GPR; white box technology; dielectric constant; wave amplitude; electromagnetic wave

PL

badanie nieinwazyjne; metoda georadarowa; GPR; technologia białej wanny; stała dielektryczna; amplituda fali; fala elektromagnetyczna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 3
• Strony: 173--189
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il.

Twórcy

autor

Lejzerowicz A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Wutke M.

• TPA Sp. z o.o., Pruszków, Poland

Bibliografia

• 1. Bajorek G., Kiernia-Hnat M., Świerczyński W. Biała wanna – technologia szczelnej konstrukcji. Budownictwo, Technologie, Architektura 2015, 2: 72-74, 2015. (in Polish)
• 2. Czarnecki L., Łukowski P., Garbacz A. Naprawa i ochrona konstrukcji z betonu. Komentarz do PN-EN 1504, PWN, Warszawa, pp. 271, 2017. (in Polish)
• 3. W. Jackiewicz-Rek W., M. Konopska-Piechurska M., Załęgowski K., Garbacz A. Specyfika napraw uszkodzeń nawierzchni betonowych. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej Awarie Budowlane, Szczecin-Międzyzdroje, pp. 779-790, 2015. (Conference Proceedings, in Polish)
• 4. Kłos K., Jackiewicz-Rek W. Czynniki kształtujące szczelność betonu w technologii „białej wanny”. Materiały Budowlane 549: 46-48, 2018. (in Polish)
• 5. Hoła K., Bień J., Sadowski Ł., Schabowicz K. Non-destructive and semi-destructive diagnostics of concrete structures in assessment of their durability. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences 63 (1): 87-96, 2015.
• 6. Garbacz A., Harassek P., Van der Wielen A., Piotrowski T., Courard L., Nguyen F. Diagnostyka konstrukcji betonowych za pomocą impact-echo i radaru. Materiały Konferencji „Dni Betonu”, Wisła, pp. 977-985, 2010. (Conference Proceedings in Polish)
• 7. Wutke M., Konopska-Piechurska M., Jackiewicz-Rek W., Załęgowski K., Garbacz A. Zastosowanie GPR przy ocenie stopnia zawilgocenia elementów posadowienia w prognozowaniu trwałości betonu w parkingu podziemnym. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej „Awarie Budowlane 2017”, Szczecin- Międzyzdroje, pp. 951-961, 2017. (Conference Proceedings, in Polish)
• 8. Neal A. Ground-penetrating radar and its use in sedimentology: principles, problems and progress. Earth- Science Review 66: 261-330, 2004.
• 9. Jol H.M. Ground Penetrating Radar: Theory and Applications, Elsevier, pp. 544, 2009.
• 10. Daniels D.J. Ground penetrating radar, 2nd edition. The Institution of Electrical Engineers, London, pp. 734, 2004.
• 11. Eyuboglu S., Mahdi H., Al-Shukri H. Detection of water leaks using Ground Penetrating Radar; University of Arkansas at Little Rock, pp. 18, 2004.
• 12. Balayssac J.P. Determination of volumetric water content of concrete using Ground-Penetrating Radar, Cement and Concrete Research 37(8): 164-1171, 2007.
• 13. Wutke M. Use of EM waves (radar measurement) combined to resistivity measurement for characterization of the concrete. Master Thesis, Politechnika Wrocławska, Wrocław, 2015.
• 14. Wutke M., Lejzerowicz A., Jackiewicz-Rek W., Garbacz A. Influence of variability of water content in different states on electromagnetic waves parameters affecting accuracy of GPR measurements of asphalt and concrete pavements. MATEC Web of Conferences 262: 1–6, 2019.
• 15. Lejzerowicz A., Kowalczyk S. Usefulness of GPR surveys for identification of internal features of Vistula River deposits in Natura 2000 areas. Prace i Studia Geograficzne 63.2: 7-20, 2018 (in Polish with English summary).
• 16. Lejzerowicz A. Internal architecture of fluvial deposits and the morphology of the selected sections of Narew River valley in Warsaw area (central Poland) based on GPR investigations. In: 17th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR2018). IEEE Xplore Digital Library, pp. 348–353, 2018.
• 17. Lejzerowicz A., Kowalczyk S., Wysocka A. The usefulness of ground-penetrating radar images for the research of a large sand-bed braided river: case study from the Vistula River (central Poland). Geologos 20(1): 35–47, 2014.
• 18. Benedetto A., Pajewski L. Civil Engineering applications of Ground Penetrating Radar, Springer, Switzerland, pp. 147-194, 2015.
• 19. Wutke M., Lejzerowicz A., Jackiewicz-Rek W., Garbacz A. Application of the ground penetrating radar method to leak detection of objects made in the "white box" technology: a case study. Conference “Dni Betonu”, Wisła, Poland; 2018 (in Polish with English summary).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).