Wykorzystanie metody georadarowej na drodze gminnej
Zasada działania georadaru
Georadar (ang. ground penetrating radar – GPR) wykorzystuje zasadę transmisji i odbicia fal elektromagnetycznych o wysokiej częstotliwości w zakresie od 10 MHz do 2,6 GHz, która umożliwia mapowanie (lokalizację) obiektów znajdujących się na pewnej głębokości w stosunku do powierzchni ziemi (rys. 1). Oprócz samego wykrycia obiektów znajdujących się pod ziemią georadar pozwala także na oszacowanie głębokości elementu lub pustki, co jest przydatne w trakcie robót budowlanych w gęstej zabudowie miejskiej lub na terenach, na których dokonano płytkiej eksploatacji złóż kopalnych. W drogownictwie georadar jest wykorzystywany do weryfikacji grubości wykonanych lub istniejących warstw konstrukcji nawierzchni, sprawdzenia układu i grubości materiałów budujących płytkie (przypowierzchniowe) warstwy litosfery czy też do sprawdzenia głębokości występowania zwierciadła wód gruntowych. Dokładność szacunków w zakresie głębokości znajdowania się oraz rozmiarów badanych elementów zależy od dokładnej znajomości prędkości fali elektromagnetycznej w danym ośrodku. Informacje o prędkości zwykle pochodzą z dostosowania równania hiperboli na radargramie, gdzie zidentyfikowane hiperbole dyfrakcyjne można powiązać z obiektami znajdującymi się pod powierzchnią ziemi [3]. Wraz z rozwojem nauki i inżynierii w zakresie sejsmologii, elektryki i geofizyki także budowa oraz technologia georadarowa ulegały ewolucji i zmianom, jednak działanie georadaru, co do zasady, wciąż jest takie samo.
Aktualnie najbardziej popularną techniką wykonywania pomiarów georadarowych jest profilowanie refleksyjne. Podczas takiego pomiaru anteny nadawcze i odbiorcze są jednocześnie przesuwane po linii pomiarowej wzdłuż wytyczonego profilu. Anteny oddalone są względem siebie o tę samą odległość przez cały czas trwania profilowania. Efektem końcowym takich działań jest informacja o rozkładzie struktur w przypowierzchniowej części ośrodka (od kilkudziesięciu centymetrów do nawet kilku metrów) i wyznaczenie głębokości oraz zakresu ich występowania wzdłuż badanego profilu podłużnego. Pomiar sposobem profilowania refleksyjnego polega na wysyłaniu przez anteny nadawcze w głąb ośrodka (np. asfaltowego, betonowego, gruntowego) pojedynczych impulsów fali elektromagnetycznej o określonej częstotliwości. Fala elektromagnetyczna, przechodząc przez ośrodki o różnych parametrach elektrycznych, ulega tłumieniu, załamaniu, rozproszeniu i odbiciu. Ta ostatnia (fala odbita) jest rejestrowana przez anteny odbiorcze. Proces rejestracji i zapisu pomierzonych danych jest wykonywany na miejscu pomiaru z wykorzystaniem laptopa i zapisywany w postaci echogramu. Ostateczny rezultat w postaci wykresu (echogramu wynikowego) jest otrzymywany po zrealizowaniu procedury przetwarzania danych. Zasięg głębokościowy metody georadarowej jest uzależniony od wielu czynników, m.in.: częstotliwości używanych anten, względnej stałej dielektrycznej ośrodka, wilgotności oraz składu mineralnego ośrodka.
Sprzęt do wykonywania pomiarów georadarowych najczęściej występuje w dwóch postaciach:
- w formie wózka, który jest poruszany z wykorzystaniem operatora (fot. 1),
- w formie sprzętu montowanego do pojazdu (fot. 2).
Sprzęt pomiarowy w formie wózka jest często wykorzystywany na krótkich odcinkach badawczych (długość do 1 km) oraz w miejscach, w których ruch pojazdów jest znikomy lub odbywa się z niewielkimi prędkościami. Georadar montowany jako dodatkowy osprzęt na pojeździe jest dedykowany do badań na dłuższych odcinkach dróg i z koniecznością poruszania się z większą prędkością.
Wybrane wyniki badań georadarowych na drodze gminnej
Technologia pomiarów georadarowych staje się coraz bardziej popularna, dostępniejsza oraz przystępniejsza cenowo, a w związku z tym jest też chętniej wykorzystywana w rożnych gałęziach przemysłu i budownictwa. W drogownictwie pomiary georadarowe służą głównie do rozpoznania podłoża gruntowego i jego budowy, sprawdzenia grubości warstw tworzących nawierzchnię drogową, identyfikacji elementów uzbrojenia podziemnego oraz ustalenia wysokości zwierciadła wód gruntowych. Przedstawione w dalszej części artykułu wybrane wyniki badań GPR skupiły się na odtworzeniu układu i grubości warstw konstrukcji nawierzchni oraz sprawdzeniu wysokości zwierciadła wód gruntowych.
Pomiary GPR zostały zrealizowane na jednej z dróg gminnych w województwie śląskim. Droga o długości ok. 800 m jest przeznaczona na ruch pojazdów kołowych do działek, na których jest planowana lokalizacja strefy ekonomicznej z siedzibami firm spedycyjnych, magazynowych i produkcyjnych. Przekrój drogowy składa się z jednej jezdni o dwóch pasach ruchu prowadzących ruch w przeciwnych kierunkach, pasów postojowych dla pojazdów oczekujących na wjazd do poszczególnych firm oraz jednostronnego ciągu pieszo-rowerowego z wydzielonym pasem dla pieszych i rowerzystów (fot. 3). Nawierzchnia drogowa była przygotowana do przeniesienia ruchu o kategorii KR3.
Uwarunkowania gruntowo-wodne, tj. przebieg odcinka drogowego przez obszar złożony z gruntów spoistych, wysadzinowych o dużej wilgotności i wysokim poziomie zwierciadła wody gruntowej (ZWG) obserwowanym podczas prowadzenia prac budowlanych, pozwoliły na zainteresowanie się ww. odcinkiem w kontekście pomiarów georadarowych. Badania GPR wykonano w marcu, czyli w okresie potencjalnie wysokiego poziomu ZWG, który może powodować gorsze warunki do pracy nawierzchni pod obciążeniem od ruchu pojazdów. Do badań wykorzystano georadar w formie wózka do przejazdów ręcznych (fot. 1). Sprzęt ten był wyposażony w antenę o nominalnej częstotliwości emitowanej fali elektromagnetycznej równej 270 MHz z teoretycznym zasięgiem głębokościowym do ok. 5,0 m. Rozdzielczość pozioma metody wynosiła ok. 50 cm, natomiast rozdzielczość pionowa – ok. 10 cm.
Badania wykonano na dwóch pasach ruchu oraz w ciągu dwóch pasów postojowych w śladzie prawego koła pojazdów (ok. 75 cm od prawej krawędzi każdego z pasów). W artykule przedstawiono wyniki pomiarów dla pasów wewnętrznych, tj. pasów, po których odbywał się ruch pojazdów kołowych. Prezentowane na rys. 2 i 3 wyniki pomiarów GPR są już efektem przetwarzania danych i processingu.
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Piotr Litwa: Działalność człowieka spowodowała znaczny wzrost zapotrzebowania na wiele surowców oraz energię
Jakie wymagania muszą spełnić plany ruchu kopalń odkrywkowych przed ich zatwierdzeniem przez WUG? Piotr Litwa: W działalności górniczej istnieje ściśle określone pojęcie „Planu ruchu zakładu”. Jest to opracowany przez przedsiębiorcę i zatwierdzony przez właściwego miejscowo dyrektora OUG dokument, na podstawie którego prowadzony jest ruch zakład...
Drogi dla opon, opony dla dróg!
Według Europejskiego Stowarzyszenia Producentów Samochodów (www.acea.auto) flota pojazdów silnikowych w Unii Europejskiej w 2021 r. liczy 249,6 mln samochodów osobowych oraz ponad 36,7 mln pojazdów użytkowych i autobusów. W 2021 r. flota samochodów osobowych w UE wzrosła o 1,2% w porównaniu z 2020 r. Taki wzrost obciążeń transportowych ma znaczący wpływ na zmniejszenie trwałości konstrukcji drogowych. Obecnie najpopularniejszym materiałem do budowy nawierzchni dróg są mieszanki asfaltowe. Wie...
Stan techniczny urządzeń obcych w kontekście trwałości konstrukcji mostowych – na podstawie własnych doświadczeń z przeglądów i diagnostyki
Nakłada się na to kształt elementów konstrukcyjnych mostów, rozstaw poprzecznic, żeberek usztywniających, wsporników chodnikowych i tym podobnych elementów. Dlatego też odpowiednie mocowania i prowadzenia przez obiekt tych ważnych z punktu widzenia odbiorców mediów powinny być rozwiązywane, projektowane, a następnie instalowane z należytą starannością techniczną. Zdaniem autorów w tym procesie powinien uczestniczyć zespół interdyscyplinarnych zainteresowanych tematem specjalistów zarówno z gr...
Rozkład uszkodzeń na profilu poprzecznym taśmy przenośnikowej Wdrożenie systemu DiagBelt+ w KWB Bełchatów
Projekt DiagBelt+ Celem projektu było obniżenie kosztów w obszarze gospodarki taśmami przenośnikowymi z wykorzystaniem zintegrowanego, mobilnego systemu diagnostycznego (o skrótowej nazwie DiagBelt+) do automatycznego badania i ciągłej diagnostyki stanu rdzenia taśm przenośnikowych z linkami stalowymi (które stanowią 97,3% wszystkich taśm stosowanych w KWB Bełchatów). System ma za zadanie wspomagać podejmowanie decyzji o naprawach i wymianach taśm w kopalni oraz informować o zagrożeniach zwią...
Betonowy tunel TS-04. Technologia i materiały
Etap I W pierwszym etapie wykonano nawierzchnię na pasach ruchu wolnym i awaryjnym. Docelowa szerokość pasma technologicznego wynosiła 6,10 m, podczas gdy układane pasmo miało szerokość 6,30 m i było układane od wewnętrznej strony na warstwie kruszywa 0/31,5 mm, uformowanego na całej długości pasma w odległości około 20 cm od projektowanej linii dylatacji. Od strony zewnętrznej, do bocznej części kapy chodnikowej na całej długości i wysokości układanego pasma, przyklejona została wstawka styr...
Zagrożenia naturalne w budowie i eksploatacji tuneli
Artykuł analizuje zagrożenia związane z budową i eksploatacją tuneli, zwracając uwagę na nowe ryzyka geologiczne, które nie są w pełni uwzględniane w tradycyjnych analizach opartych na danych statystycznych i modelach ruchu. Dane statystyczne wskazują, że zdarzenia w ruchu drogowym są powodowane przede wszystkim przez jego uczestników. W dotychczasowym modelu ruchu głównym sprawcą większości z nich jest człowiek. Niedostosowanie prędkości do warunków na drodze, niezachowanie ostrożności przez...
Nowoczesne programy wspomagające projektowanie mostów. Skrócona analiza
W artykule opisano programy komputerowe, które są obecnie używane do wspomagania procesu projektowania mostów. Projektowanie mostów to zadanie o ogromnym znaczeniu dla bezpieczeństwa i funkcjonalności infrastruktury krajowej. Aby zapewnić nośność, trwałość i spełnienie wszystkich wymagań formalnych zawartych w prawie budowlanym i normach projektowych, inżynierowie korzystają z zaawansowanych programów komputerowych. Te nowoczesne narzędzia umożliwiają precyzyjne analizy, symulacje oraz optyma...
Kruszywo do zadań specjalnych. Nieoczywiste zastosowania powszechnego materiału
Badania naukowe dotyczące MTA Od momentu odkrycia MTA powstało wiele publikacji naukowych dotyczący samego MTA, jego właściwości, zastosowań oraz możliwych do uzyskania efektów w leczeniu klinicznym. W samej bazie „Web of Science” zarejestrowane są 4532 publikacje – stan na 31.08.2024 r. Analiza ilościowo-jakościowa tych publikacji przedstawiona została poniżej. Rys. 1 przedstawia liczbę publikacji na temat MTA w poszczególnych latach. Analizując dane zawarte na wykresie, można zauważyć, że p...
Diagnostyka nawierzchni. Metodologia badań i technika pomiarowa
Metodologia badań i technika pomiarowa Identyfikacja nawierzchni drogowej to fundamentalny element bezpieczeństwa jej użytkowników. Dlatego też niezawodne wykrywanie nawet najmniejszych uszkodzeń staje się priorytetem dla dziedziny drogownictwa. Proces identyfikacji defektów nawierzchni rozpoczyna się od jej precyzyjnej fotograficznej rejestracji. Pierwszym etapem tego procesu jest wykonanie zdjęć powierzchni przy użyciu wyspecjalizowanych kamer, które są skierowane prostopadle do nawierzchni...
Wartość rynku betonu towarowego w Polsce to już ponad 7 mld zł
W wyniku znaczącego wzrostu kosztów produkcji (kruszywa, cement, domieszki do betonu, siła robocza, logistyka i transport) w latach 2017-2022 rynek betonu towarowego w Polsce odnotował skokowy wzrost wartości, osiągając 7,5 mld zł. Pomimo przejściowego schłodzenia koniunktury w budownictwie długoterminowe prognozy dla rynku betonu towarowego prezentują się dość stabilnie. Na potrzeby raportu jako rynek betonu towarowego zdefiniowano działalność produkcyjną w zakresie wytwarzania betonu zarówn...
Kalendarium
Relacje
Jubileusz XX-lecia Stowarzyszenia Przemysłu Wapienniczego
Stowarzyszenie Przemysłu Wapienniczego (SPW) obchodziło jubileusz XX-lecia swojej działalności, u...
Podsumowanie jubileuszowej 15. edycji Targów SYMAS® MAINTENANCE
- Targi SYMAS® MAINTENANCE z roku na rok są coraz lepsze, mamy coraz więcej klientów. Naprawd...
Seminarium „Droga do neutralności klimatycznej Cemex”
Blisko 200 uczestników pojawiło się na cyklicznym seminarium „Droga do neutralności klima...
Relacja z drugiej edycji Kongresu Odbudowy Ukrainy Common Future
Druga edycja Kongresu Odbudowy Ukrainy Common Future, odbyła się w dniach 7 i 8 październ...