آزمایش MASW
آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW ، یکی از روش های اساسی در تخمین پارامترهای دینامیکی و تعیین پروفیل سرعت موج برشی می باشد.
امروزه داشتن دانش کافی در مورد خصوصیات دینامیکی لایه های زیرسطحی خاک در مکان های مختلف، در پروژه های مهندسی زلزله و مهندسی عمران بسیار ضروری است.
از روش های اصلی در تعیین خصوصیات دینامیکی خاک، استفاده از روش های مهندسی ژئوفیزیک خصوصا روش لرزه نگاری جهت بدست آوردن مدول های دینامیکی خاک می باشد.
در این نوشتار کوتاه بر آنیم تا شرح کامل آزمایش MASW را برای شما ارائه نماییم.
MASW چیست؟
روش MASW از جمله روشهای اکتشافی لرزه نگاری سطحی است که نخستین بار در سال ۱۹۹۹ توسط آقای پارک معرفی شد.
اساس این روش بر مبنای خاصیت پاشندگی امواج سطحی (خصوصا امواج رایلی) استوار است.
یک منبع لرزه ای طول موجهای مختلفی از امواج آکوستیکی مانند امواج حجمی P و S منتشر می کند.
امواج سطحی از برهم کنش این امواج حجمی بوجود می آیند.
حرکت این امواج شبیه به حرکت امواج دریاست.
با این تفاوت که بصورت عقبگرد در مدارهای بیضوی متمایل به منشا چشمه حرکت می کنند.
در یک زمین لایه ای امواج سطحی در لایه های نزدیک به سطح زمین منتشر می شوند.
چون لایه های سطحی نقش عمده ای در تقویت امواج ناشی از زلزله دارند؛ از این جهت حاوی اطلاعات ارزشمندی می باشند.
مهندسان ژئوفیزیک و ژئوتکنیک از این اطلاعات در جهت شناخت خصوصیات زیرسطحی ساختگاه از طریق استخراج پارامترهای اساسی از قبیل سرعت موج برشی، مدول برشی و … بهره می برند.
این پارامترها نقش کلیدی در توصیف محل ساختگاه ایفا می کنند.
با در دست داشتن این اطلاعات، مهندسان قادر هستند تا رفتار سازه های عظیم مانند سدها و نیروگاهها را در برابر زلزله های بزرگ پیش بینی کنند.
با انجام محاسبات دقیق تدابیر ویژه ای جهت احداث این سازه ها با صرف هزینه کمتر و استحکام بیشتر اتخاذ نمایند.
دانهول بهتر است یا ام ای اس دبلیو ؟
در اکثر پروژه های ژئوتکنیک برای بدست آوردن پروفيل سرعت موج برشي، از روش مرسوم دانهول ( DHT) استفاده مي گردد.
این تست، بر اساس اندازه گيري سرعت امواج حجمی بنا شده است.
آزمایش دانهول، نتايج قابل قبولي را ارائه مي دهد.
با این وجود بدلیل نیاز به حفر گمانه ، این روش معایبی از جمله تخریب محیط زیست، صرف زمان و هزینه زیاد را به همراه دارد.
این مورد، منجر به غیر قابل اجرا بودن این روش در برخی شرایط می شود.
با پیشرفت فن آوری در زمینه علم مهندسی ژئوفیزیک، روشهايي كه تخمین سرعت موج برشي و سایر پارامترهای دینامیکی را بدون نياز به حفر گمانه، در مدت زمان کوتاه و با دقت قابل قبولی تعيين مي كنند، مورد توجه قرار گرفته اند.
يكي از اين روشها، تحلیل چند کاناله امواج سطحی (MASW) است.
این آزمایش، از جمله آزمایش های بدون نیاز به حفر گمانه است.
مراحل کلی اجرای آزمایش MASW
بطور کلی آزمایش MASW شامل مراحل زیر می باشد:
۱-عملیات صحرایی برداشت داده ها
در گام اول جهت برداشت داده های صحرایی، آرایه ای از ژئوفون ها بر روی سطح زمین قرار می گیرند.
نحوه چیدمان، تعداد و فواصل ژئوفونها بستگی به عمق مورد بررسی و توانایی دستگاه لرزه نگار در ثبت امواج را دارد.
بسته به اهداف مورد مطالعه، ژئوفون های مورد استفاده در برداشت های MASW دارای محدوده فرکانسی ۵/۴ هرتز، ۱۰ هرتز و … می باشند.
در شکل زیر نمایی از بخش اول عملیات تست ام ای اس دبلیو را مشاهده می کنید.
آزمایش MASW
۲-پردازش و تحلیل داده های برداشت شده
در گام دوم لرزه نگاشت های جمع آوری شده، با استفاده از نرم افزارهای بخصوصی مورد پردازش و تحلیل قرار می گیرند.
بدین ترتیب، بهترین مدل ها جهت تفسیر نهایی انتخاب می گردند.
۳-تفسیر نتایج و استخراج پارامترهای دینامیکی
در گام سوم بمنظور تفسیر دقیق نتایج، مدل های ژئوفیزیکی بدست آمده با سایر اطلاعات ژئوتکنیکی موجود از محل ساختگاه، مورد بررسی قرار می گیرند.
در نهایت مدل سرعت نهایی و سایر پارامترهای دینامیکی مورد نیاز جهت ارزیابی های مهندسی استخراج می گردند.
کاربردها و مزایای استفاده از روش MASW
- امکان اجرای این روش بدون نیاز به حفر چاه دستی یا گمانه ماشینی بر روی سطح زمین
- امکان اجرا در ملک های جنوبی و یا در زمین هایی که امکان حفاری ماشینی یا دستی (زمین های سخت) در آنها به سادگی وجود ندارد.
- امکان اجرای این روش در شرایط زمین شناسی مختلف از قبیل وجود رولایه متراکم (آسفالت، پیاده رو و ….)
- تعیین پروفیل سرعت موج برشی میانگین سی متر (vs30).
تعیین تیپ خاک بر اساس آئین نامه استاندارد ۲۸۰۰ و سایر آیین نامه های بین المللی جهت ارائه به سازمان نظام مهندسی و سایر سازمان های مربوطه - استخراج پارامترهای ژئوتکنیکی و تخمین مدول های دینامیکی خاک جهت برآوردهای مهندسی
- به نقشه در آوردن توپوگرافی سنگ بستر
- تخمین ضخامت خاک روباره جهت ارزیابی میزان تراکم پذیری (نشست) و ظرفیت باربری خاک در محل احداث سازه ها
- مطالعات زیرسطحی خاک در مکان هایی که نیاز به بررسی جهت تزریق ملات و بهسازی خاک دارند.
محدودیت ها و معایب تست MASW
روش های ژئوفیزیکی علی رغم کاربردهای گسترده که در حل مسائل مهندسی داشته اند، همانند سایر روشهای مهندسی بسته به اهداف مورد استفاده، دارای محدودیت هایی می باشند.
در صورت کاربرد درست و هوشمندانه از آنها، این محدودیت ها را می توان به حداقل ممکن رساند.
از جمله محدودیت های استفاده از روش MASW به اختصار:
- عمق بررسی در روش MASW به پارامترهای مختلفی بستگی دارد.
از آن جمله می توان به فرکانس گیرنده، قدرت دستگاه لرزه نگار و انرژی چشمه تولید امواج اشاره کرد.
بطور معمول عمق بهینه برای کاربردهای مهندسی را تا ۵۰ متر می توان در نظر گرفت.
در شرایط ایده آل عمق مورد بررسی را تا ۱۰۰ متر می توان افزایش داد. - به دلیل ماهیت تفسیری این روش (مانند سایر روش های ژئوفیزیکی) صحت نتایج آن، به شدت وابسته به دانش و تجربه اپراتور و تفسیر مهندس ژئوفیزیک می باشد.
در صورت نداشتن مهارت و تخصص کافی، نتایج حاصل از آن در ارزیابی های مهندسی می تواند گمراه کننده باشد. - در روش MASW، وجود نوفه می تواند بر کیفیت داده ها و دقت نتایج تاثیر نامطلوب داشته باشد.
بنابراین تا حدامکان از ورود نوفه های موجود اعم از محیطی و دستگاهی، باید جلوگیری کرد.
یا در صورت امکان با فیلترسازی مناسب آنها را کاهش داد.
قیمت آزمایش MASW
هزینه ی اجرای پروژه ها بسته به شرایط مختلف می تواند تا حدودی متغیر باشد.
از جمله موارد تاثیرگذار بر قیمت آزمایش MASW می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- اهداف پروژه مورد نظر
- بعد مسافت
- راه های دسترسی به منطقه مورد مطالعه
- پیچیدگی زمین شناسی منطقه مورد نظر
- شرایط توپوگرافی
- عمق مورد بررسی
در خصوص آزمایش MASW سوالی دارید؟
در صورتی که با مطالعه مطالب بالا، سوالی در ذهنتان ایجاد شد و یا در خصوص روند انجام آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی MASW سوالی دارید، پرسش خود را در بخش نظرات، در زیر همین متن بیان کنید.
کارشناسان ما پس از چند دقیقه پاسخ شما را خواهند داد.
قیمت تجهیزات MASW در چه حدودیه ؟ مثلا ۱۲ کاناله ؟
خریدش صرفه اقتصادی داره ؟
متاسفانه قیمت ام ای اس دبلیو را نمیدانیم. چون ما فروشنده تجهیزات نیستیم
سلام همكار محترم
بنده پيشنهاد ميكنم براي انجام ازمايش masw از تجهيزات وارداتي و ٢٤ كانال استفاده كنيد ، به علت كيفيت بالا و دقت قابل قبول تجهيزات استاندارد اونها ،
قيمت دستگاه ٢٤ كانال برند mae با تجهیزات کامل منجمله ژئوفونها بین ۴۵۰۰ تا ۶۰۰۰ یورو میباشد ،
مننونم
سلام و روز بخیر.
آیا آزمایش masw شماره استاندارد بین المللی یا استادارد داخلی داره؟ اگه داره بی زحمت اعلام بفرمایید. متشکرم
سلام. بله دارد.
ASTM D777-00(2011)e1
سلام وقت بخیر
تفاوت آزمایش SASW با این آزمایش MSAW در چیست؟
آزمایش SASW که در واقع مخفف spectral analysis of surface waves است یکی دیگر از روش های ارزیابی شاخص های الاستیکی لایه های زیرسطحی است. در این روش دو ژئوفن در سطح زمین در امتداد منبع تولید موج قرار داده می شود و امواج انتشار یافته ثبت و با تغییر فاصله بین آنها روند تغییرات به دست آمده بررسی می شود. درمورد MASW هم که مفصل در متن بالا توضیح دادیم.
ممنونم بابت پاسخ سوالم
برای تعیین تیپ خاک (طبق آیین نامه ۲۸۰۰) میشه فقط از این آزمایش استفاده کرد؟
در تهران نارمک
ضمنا به استناد گزارش ژئوتکنیک این آزمایش میشه محاسبات رو بر اساس مثلا تیپ سه خاک(درصورت قرار گرفتن سرعت موج برشی در محدوده ی تیپ سه)انجام داد و نظام مهندسی هم ایرادی نگیره؟
ساختمان ۴ طبقه روی پیلوت و حدود زمین ۲۰۰ متر
هزینه حدودا چقدر هست؟
تا وقتی که شرایط برای انجام آزمایش نفوذ استاندارد و یا آزمایش دانهول وجود داشته باشد، سازمان نظام مهندسی استان تهران انجام آزمایش masw تنها را نمی پذیرد.
سلام
زمین ما در پردیس فاز ۸ هستش
اگه بخوام تیپ خاک رو بدون گمانه برام انجام بدهید یعنی روش msaw هزینه و زمان رو برام براورد کنید
با تشکر
هزینه این آزمایش در شهر پردیس در حال حاضر ده میلیون تومان است.