تعریف دانهول

همانطور که در ابتدا به آن اشاره شد، آزمایش دانهول (Down Hole) نوعی آزمایش ژئوفیزیکی است که به صورت درون چاهی انجام می شود. هدف از انجام این آزمایش، محاسبه موج های کشسانی و اندازه گیری زمان و سرعتی است که امواج از سطح زمین تا اعماق مختلف آن دارند. روش انجام این آزمایش به این صورت است که پس از حفاری چند نقطه از زمین در اعماق مختلف، یک لرزه سنج با سه نوع حسگر عمود بر هم همراه با کابل در عمق های مختلف زمین و در این حفره ها قرار می گیرند و امواجی که از چشمه لرزه ای ارسال می شود را ثبت و اندازه گیری می کنند. در ناحیه ای که قرار است سازه ای ساخته و بنا شود، اندازه گیری کیفی مدول های الاستیک دینامیکی دارای اهمیت ویژه ای است که می توان به وسیله آزمایش ژئوفیزیکی درون چاهی دانهول، این اندازه گیری را به انجام رساند. در ادامه به طور دقیق تری مراحل و چگونگی انجام آزمایش دانهول درون چاهی را شرح خواهیم داد.

نحوه انجام آزمایش دانهول

آزمایش دانهول (Downhole Seismic Test) دقیقا طی مراحل زیر به انجام می رسد.

حفر چاه در زمین

برای انجام آزمایش دانهول نیاز است که در مرحله اول یک چاه یا حفره ای عمیق در زمین ایجاد شود. لازم به ذکر است که حفر تنها یک چاه برای انجام این روش کافی خواهد بود. ایجاد چاه در زمین به دو صورت ماشینی و دستی امکان پذیر است اما برای سهولت، سرعت و دقت بیشتر کار بهتر است تا به روش ماشینی اقدام به حفر زمین شود.

عایق بندی و لوله گذاری چاه

به منظور جلوگیری از ریزش دیواره های چاه و حفره ایجاد شده در زمین، نیاز است تا این چاه لوله گذاری و مستحکم سازی شود. برای این کار باید از لوله پولیکا با سایز ترجیحی 6 سانتی متری استفاده شود. البته توجه داشته باشید که لوله گذاری چاه در شرایطی است که این حفره به صورت ماشینی ایجاد شده باشد. در صورتی که به صورت دستی اقدام به حفر چاه کرده اید، دیگر نیازی به لوله گذاری نخواهد بود.

گراول پکینگ

پس از حفر چاه و لوله گذاری آن باید مرحله گراول پک را پشت سر بگذارید. در این مرحله باید اطراف و فضای خالی بین لوله پولیکا و دیواره حفره ایجاد شده را توسط شن و ماسه پر و لبریز کنید تا بستر مناسبی برای اتصال لوله و گمانه برقرار شود و امواج توانایی حرکت را پیدا کنند.

جایگذاری ژئوفن ها

اکنون به مرحله ای رسیدیم که باید گیرنده های امواج را در این لوله ها قرار دهیم. این گیرنده ها ژئوفن نام دارند. شما باید ژئوفن را دقیقا داخل گمانه یا چاه قرار دهید تا بتواند امواج ارسال شده از سطح زمین را ثبت کند. وجود یک ژئوفن برای اندازه گیری امواج در اعماق مختلف زمین مناسب خواهد بود. به این صورت که شما با بالا کشیدن ژئوفن و خارج کردن آن از گمانه، امواج را در نقاط و اعماق مختلف زمین اندازه گیری خواهید کرد. البته این نکته را هم باید خاطر نشان شویم که تعداد بیشتر ژئوفن ها موجب بالاتر رفتن دقت در آزمایش و اندازه گیری بهتر امواج خواهد شد.

ارسال موج به اعماق زمین

در این مرحله باید از سطح زمین موج هایی را به عمق زمین ارسال کنید تا ژئوفن ها بتوانند این امواج را ثبت نمایند. برای ایجاد موج راه های بسیاری وجود دارد اما رایج ترین و بهترین راه این است که یک صفحه فلزی را در کنار حفره و گمانه ایجاد شده قرار دهید و با چکش یا شیئی سنگین، ضربه محکمی را به آن صفحه فلزی وارد کنید تا ارتعاش ایجاد شده، امواجی را از سطح زمین به اعماق زمین ارسال کند. البته از طریق انفجار نیز می توانید کار ایجاد و ارسال موج را انجام دهید اما کم هزینه ترین راه همین مورد گفته شده است.

محاسبه و اندازه گیری نهایی آزمایش دانهول

اکنون به مرحله نهایی یعنی محاسبه و اندازه گیری آزمایش دانهول رسیده ایم. در این مرحله باید فاصله موج به گیرنده را بر مدت زمان طی شدن موج از سطح زمین به گیرنده را تقسیم کنیم تا سرعت موج را به دست آوریم. پس شما باید دو مقادیر فاصله ژئوفن تا گیرنده موج و مدت زمان طی شده برای رسیدن موج به گیرنده را ثبت نمایید تا این آزمایش را اندازه گیری کرده و به نتیجه مورد نظر برسید.

دسته بندی آزمایش های لرزه نگاری

به طور کلی آزمایش های لرزه ای یا Geosysmic خود به دو دسته زیر تقسیم می گردند:

• روش های سطحی (آزمایش REMI)

• روش های درون گمانه ای (آزمایش دانهول و آزمایش MASW)

لرزه نگاری به روش درون گمانه ای

در اینگونه آزمایشات معمولا از چشمه های مکانیکی برای تولید امواج استفاده می‌شود. چشمه انرژی مورد استفاده جهت تولید امواج تراکمی از ضربات پتک بر روی صفحه فلزی روی زمین حاصل می‌ گردد. چشمه انرژی برای تولید موج برشی عبارت است از ضربات چکش به دو طرف الوار چوبی که بطور محکم بر روی زمین قرار گرفته است. سنسور داخل چاه هنگام اندازه گیری باید به دیواره چاه متصل باشد تا امواج را به خوبی دریافت کند. این کار با استفاده از تیوپ لاستیکی که توسط فشار پنوماتیکی باد می‌ شود انجام می‌ پذیرد. پس از اندازه گیری در یک نقطه، برای انتقال سنسور به عمق بعدی، باد تیوپ تخلیه شده و از دیواره رها گشته و آماده انتقال به نقطه دیگر می گردد. در سیگنال حاصل اولین زمان رسید مربوط به موج تراکمی (P) و دومین زمان رسید مربوط به امواج برشی (S) می‌باشد و پس از آن دیگر امواج سطحی اثر خود را بر سیگنال می‌ گذارند. در اندازه گیری مربوط به موج برشی جهت کاهش اثر انرژی امواج تراکمی و جلوگیری از تداخل امواج حاصل و همچنین افزایش انرژی امواج برشی از ضربات افقی به دو طرف الوار چوبی استفاده می‌ گردد. بر اساس اینکه ضربه اولیه به صورت کششی یا تراکمی اعمال گردد و همچنین بر اساس تئوری انتشار امواج، پلاریته امواج حاصل می‌تواند به سمت بالا یا پایین باشد. بر این اساس و با توجه به اینکه برای امواج تراکمی، نیرو تنها در جهت پایین اعمال می‌گردد در همه حالات تنها یک پلاریته وجود خواهد داشت. ولی در مورد امواج برشی که در هر دو جهت مخالف اعمال می‌گردند متفاوت خواهد بود و برای یکی از ضربات به سمت پایین و برای ضربه دیگر به سمت بالا یا برعکس خواهد بود. در حالت ایده آل سیگنال های حاصل از دو اندازه گیری باید تصویر متقارن داشته باشند ولی در عمل به دلیل وجود نویز حالتی تقریبی از این مدل بدست می آید.

کاربرد آزمایش دانهول یا درون چاهی

آزمایش دانهول برای بررسی و شناسایی تیپ و مشخصات خاک انجام می شود و این نتیجه از طریق محاسبه و اندازه گیری موج در اعماق مختلف زمین به دست می آید. همانطور که گفته شد برای طراحی و ساخت سازه ها و پروژه های عمرانی مختلف، مهم ترین خصوصیات و مشخصاتی که باید مورد بررسی قرار گیرد، مدول های الاستیک دینامیکی مواد تشکیل دهنده محدوده ای هستند. چرا که سازه و ساختمان ها بر روی آنها بنا خواهند شد. برای محاسبه این عوامل می توان از طریق محاسبه و اندازه گیری امواج طولی و عرضی نیز اقدام کرد. در این شرایط، آزمایش دانهول درون چاهی مورد استفاده قرار می گیرد. این آزمایش یکی از روش های ژئوفیزیکی است که به صورت کیفی و نه کمی، سرعت امواج اعماق زمین را ثبت و اندازه گیری می کند و در مقایسه با دیگر روش ها با هزینه بسیاری پایین تری به انجام می رسد. علاوه بر هزینه پایینی که برای انجام این آزمایش لازم است، سرعت بالایی هم داشته و مهندسین می توانند در کمترین زمان محاسبات خود را انجام دهند.

تجهیزات و دستگاه آزمایش دانهول

برای انجام تست درون چاهی دانهول و شناسایی تیپ خاک و اندازه گیری امواج زمین، نیاز به تجهیزاتی دارید تا بتوانید این آزمایش را به صورتی دقیق انجام دهید. برخی از تجهیزات مورد نیاز برای انجام آزمایش دانهول که شرکت زمین کاو بنیان نیز جهت انجام آزمایش دانهول از آن ها استفاده کی کند عبارتند از:

1.  دستگاه‌ لرزه‌نگار 24 کاناله MAE Systmatrack ساخت ایتالیا

2. ژئوفن هایی که دارای 3 مؤلفه درون گمانه ای SP3D هستند

3. پتک،چکش، الوار و ورق فلزی برای تولید امواج تراکمی، برشی به منظور ارسال آن به عمق زمین

4. نوت بوک / لپ تاپ