Ứng dụng và tiện ích của phương pháp đo Radar xuyên đất GPR

Radar xuyên mặt đất (GPR) là một phương pháp định vị địa vật lý sử dụng sóng vô tuyến để thu hình ảnh bên dưới bề mặt của mặt đất. Ưu điểm rất lớn của GPR là nó cho phép xác định chính xác vị trí của các tiện ích ngầm mà không làm xáo trộn mặt đất.

GPR hoạt động như thế nào?

GPR sử dụng sóng năng lượng, có tần số từ 1 đến 3000 MHz. GPR yêu cầu hai phần thiết bị chính - một máy phát và một ăng-ten thu. Máy phát gửi năng lượng điện từ vào đất và vật liệu khác. Radar xuyên đất hoạt động bằng cách phát xung vào mặt đất và ghi lại tiếng vọng phát ra từ các vật thể dưới bề mặt. Các thiết bị hình ảnh GPR cũng phát hiện sự thay đổi trong thành phần của vật liệu nền.

Hình 1. Biểu đồ sóng điện từ.

Nếu xung điện từ chạm vào một vật thể, mật độ của vật thể đó sẽ phản xạ, khúc xạ và tán xạ tín hiệu. Máy thu phát hiện các tín hiệu trả về và ghi lại các biến thể bên trong chúng. Hệ thống GPR có phần mềm chuyển các tín hiệu này thành hình ảnh của các đối tượng trong bề mặt. Đây là cách nó được sử dụng để lập bản đồ các cấu trúc và tiện ích được chôn trong đất hoặc trong các cấu trúc nhân tạo.

GPR phát hiện điều gì?

Tín hiệu Radar xuyên đất có thể được sử dụng để tìm nhiều loại vật liệu dưới mặt đất. Các vật liệu dưới bề mặt này hiệu quả nhất khi có sự khác biệt lớn giữa đặc tính điện từ của mục tiêu và vật liệu xung quanh. GPR thường được sử dụng để lập bản đồ của các công trình ngầm được làm bằng các vật liệu sau: Kim khí, Nhựa, PVC, Bê tông, Nguyên liệu tự nhiên.

Hình 2. Thiết bị GPR kiểm tra kết cấu bê tông.

Các ứng dụng có thể là hầu như vô tận. GPR thường được sử dụng để phát hiện: Đường ống và đường dây điện ngầm, Những thay đổi về địa tầng mặt đất, Đặc điểm địa chất và vật cản đá, Túi khí hoặc khoảng trống, Các khu vực được đào và lấp lại, Bảng nước ngầm, Lớp nền.

Ưu điểm của Radar xuyên đất

GPR là một cách khảo sát cực kỳ hiệu quả về chi phí và không xâm lấn. Nó cung cấp thông tin dưới mặt đất trước khi đào hoặc bắt đầu khai quật.

GPR an toàn để sử dụng trong không gian công cộng và nhiều địa điểm dự án.

Nó phát hiện các vật thể kim loại và phi kim loại, cũng như các khoảng trống và các bất thường dưới lòng đất.

Nó giúp bạn có thể đo kích thước, độ sâu và độ dày của mục tiêu.

Dữ liệu được cung cấp nhanh chóng và có thể bao phủ một khu vực rộng lớn.

Chỉ một mặt của bề mặt cần được quét để cung cấp dữ liệu.

Tần số có thể được điều chỉnh để cung cấp một loạt độ phân giải và độ sâu thâm nhập.

Dữ liệu thu thập được trong quá trình khảo sát có thể được nhìn thấy ngay lập tức hoặc được sử dụng trong các dự án sau này.

Không cần đào, xúc hoặc xáo trộn mặt đất.

Cảnh quan, công trình kiến trúc, bãi cỏ, v.v. không bị xáo trộn trong quá trình khảo sát.

Nó ít tốn kém hơn các phương pháp khác.

Thuộc tính đất & vật liệu nền

Hình 3. Hình dạng sóng radar trên vật liệu trầm tích.

GPR hoạt động bằng cách gửi một xung năng lượng cực nhỏ xuống mặt đất, sau đó ghi lại cường độ của tín hiệu phản xạ và thời gian chúng quay trở lại bộ thu. Quá trình quét bao gồm một loạt các xung trên một khu vực duy nhất. Trong khi một số xung năng lượng GPR phản xạ trở lại ăng-ten nhận, một số năng lượng tiếp tục truyền qua vật liệu cho đến khi nó tiêu tan, hoặc phiên quét chỉ đơn giản là kết thúc. Tốc độ tiêu tán tín hiệu rất khác nhau, tùy thuộc vào đặc tính của vật liệu.

GPR được áp dụng cho nhiều loại vật liệu nền, bao gồm: Đất, Đá, Nước ngọt, Vỉa, Kết cấu bê tông.

Khi xung năng lượng đi vào vật liệu có độ cho phép điện môi khác hoặc các đặc tính dẫn điện khác, nó tạo ra phản xạ. Cường độ hay biên độ của tín hiệu là kết quả của sự tương phản trong hằng số điện môi và độ dẫn điện giữa hai vật liệu. Ví dụ, một xung chuyển động từ cát ướt sang cát khô sẽ tạo ra phản xạ rất mạnh so với phản xạ tương đối yếu khi chuyển từ cát khô sang đá vôi.

Chiều sâu

Bản thân mặt đất có thể giới hạn mức độ sâu của tín hiệu GPR xuyên sâu tới 100 feet (30 mét). Mặt đất có điện trở suất, có nghĩa là nó chống lại dòng điện ở một mức độ nào đó. Khi tín hiệu thâm nhập sâu hơn, nó tự nhiên trở nên kém hiệu quả hơn. Điều này phụ thuộc chủ yếu vào loại đất hoặc đá được khảo sát và tần số của ăng-ten được sử dụng. Ví dụ, chiều sâu xuyên qua tối đa trong bê tông thường là khoảng 2 feet. Trong đất sét ẩm và các vật liệu có độ dẫn điện cao khác, độ sâu tín hiệu GPR nông hơn đáng kể, đạt khoảng 3 feet (1 mét) hoặc ít hơn.

Sự khác biệt giữa GPR và phản xạ địa chấn là gì?

Các nguyên tắc của GPR tương tự như các nguyên tắc của địa chấn học. Sự khác biệt chính là radar xuyên đất sử dụng năng lượng điện từ, chứ không phải năng lượng âm thanh của sóng địa chấn, để phát hiện các cấu trúc dưới bề mặt.

Các cuộc khảo sát khúc xạ địa chấn học ghi lại các tín hiệu uốn cong trong lòng đất và quay trở lại bề mặt. Việc gia tăng vận tốc địa chấn trong lòng đất, liên quan đến đặc tính đàn hồi và mật độ của mặt đất, bẻ cong các tín hiệu âm thanh này trở lại bề mặt. Chụp ảnh địa chấn phổ biến để lập bản đồ các cấu trúc nằm ngang bên dưới mặt đất, nhưng không hiệu quả lắm để xác định các đặc điểm dọc.

GPR sử dụng năng lượng điện từ dưới dạng sóng vô tuyến tần số cao, giúp phát hiện hiệu quả những thay đổi về đặc tính điện bên dưới bề mặt. Mặt khác, năng lượng địa chấn phát hiện những thay đổi trong các đặc tính cơ học dưới bề mặt.

Để tìm hiểu thêm về phương pháp GPR cũng như các thiết bị Radar xuyên đất chuyên nghiệp, hãy liên hệ ngay đến Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125 để được hỗ trợ nhanh nhất!

>>> Xem thêm: Thiết bị Radar xuyên đất mới

Mọi thông tin xin vui lòng liên hệ: