زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

کنترل کیفیت بلوک‌های سنگ ساختمانی با استفاده از روش رادار نفوذی به زمین (GPR)

نویسنده
دانشگاه صنعتی اراک، دانشکدۀ مهندسی معدن
چکیده
سنگ‌های ساختمانی ذخایر معدنی با ارزش هستند و صنعت سنگ‌ساختمانی نیز به‌عنوان صنعت اقتصادی مهم به‌شمار می‌رود. این صنعت به‌صورت یک زنجیره است و کنترل کیفیت، حلقۀ گم شده این زنجیره در ایران است که موجب کاهش بهره‌وری این صنعت شده است. کیفیت سنگ ساختمانی تابع عوامل مختلفی است و وجود ناپیوستگی‌ها، حفره‌ها، فضاهای خالی و لایه‌بندی‌های ظریف روی کیفیت سنگ تأثیر منفی دارند. در پژوهش حاضر از روش ژئوفیزیکی غیرمخرب رادار نفوذی به زمین (GPR) برای ارزیابی و کنترل کیفیت بلوک‌های استخراجی تراورتن مجتمع معدنی حاجی‌آباد محلات در استان مرکزی، قبل از عملیات فرآوری، استفاده شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از برنامه مدل‌سازی عددی پیش‌رو، به‌روش تفاضل محدود دوبعدی بهبود یافته در حوزۀ فرکانس در محیط نرم‌افزار MATLAB، پاسخ GPR دوبعدی مدل‌های مصنوعی فرضی به‌شکل مکعب مستطیل (معرف کوپ‌های سنگی) شامل لایه‌بندی‌های ظریف و ناپیوستگی در جهت‌های مختلف، شبیه‌سازی شد تا از نتایج آن‌ها برای تفسیر نگاشت‌های راداری واقعی استفاده شود. نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد که پاسخ GPR مرزهای مشترک لایه‌ها (ناشی از وجود لایه‌بندی‌های ظریف) و ناپیوستگی‌های برجسته درون بلوک سنگ، در نگاشت‌های راداری به‌وضوح قابل تشخیص هستند. بررسی نتایج حاصل از تفسیر نگاشت‌های راداری واقعی، پس از اعمال فیلترهای مختلف نیز حاکی از قابلیت بالای روش GPR در شناسایی لایه‌بندی‌های ظریف و ناپیوستگی‌های درون بلوک‌های سنگی و در نتیجه تعیین کیفیت آن‌ها در محدودۀ بررسی شده است. در هر صورت در مورد داده‌های واقعی به‌دلیل ناهمگنی لایه‌های ظریف، وجود انواع مختلف نوفه‌ها و بازتاب‌های چندگانه، پاسخ ناپیوستگی‌های ساختاری کوچک واقع در زیر ناپیوستگی‌های برجستۀ کم عمق، با پاسخ‌های دیگر پوشش داده شده و قابل شناسایی نیستند
کلیدواژه‌ها

. نبیان ا.، فرهادیان م.ب.، برادران م.، حمیدی انارکی غ.، "سنگ‌های تزئینی و نما»، وزارت معادن و فلزات- معاونت اکتشافی و معدنی" (1371).## 2. فتحی ی.، "شناسایی مزیت‌های نسبی و اولویت‌های بازارهای هدف صادرات سنگ‌های تزئینی ایران"، مؤسسۀ مطالعات و پژوهش‌های بازرگانی (1378). ##3. فهیمی‌فر ج.، "تعیین بازارهای هدف سنگ‌های تزئینی"، مؤسسۀ مطالعات و پژوهش‌های بازرگانی (1381). ##4. سایت اینترنتی ##WWW.Omranbamgostaran.com. 5. احمدی ر.، "چشم انداز آینده صنعت سنگ ساختمانی ایران در مقایسه با کشورهای صاحب این صنعت مانند ایتالیا، چین، هند و ترکیه"، نشریۀ سنگ، معدن و صنایع وابسته ایران، چهارمین نمایشگاه سنگ، معدن و صنایع وابسته ایران، نیمور محلات (1390).## 6. فهیمی‌فر ج.، "بازار جهانی سنگ‌های تزئینی و سهم صادراتی ایران"، انتشارات مؤسسۀ مطالعات و پژوهش‌های بازرگانی (1376). ##7. وزارت صنایع و معادن، "سنگ»، فصلنامه سنگ‌های تزئینی ایران"، شمارۀ 22 (1379).## 8. احمدی ر.، "راهکارهای بهبود تکنولوژی تولید سنگ به‌منظور افزایش سهم صادرات سنگ فرآوری شده در استان مرکزی"، تهران، معاونت پژوهشی دانشگاه علم و صنعت ایران (1387). ##9 Porsani J. L., Sauck W. A., Ju´nior A. O. S., "GPR for mapping fractures and as a guide for the extraction of ornamental granite from a quarry: A case study from southern Brazil", Journal of Applied Geophysics, 58, (2006) 177-187.## 10 Luodes H., "Natural stone assessment with ground penetrating radar", Estonian Journal of Earth Sciences, 57(3) (2008) 149-155.## 11 Kadiglu S., "Photographing layer thicknesses and discontinuities in a marble quarry with 3D GPR visualization", Journal of Applied Geophysics, 64, (2008) 109-114. ##12 Arosio D., Munda S., Zanzi L., "Quality control of stone blocks during quarrying activities", 14th International conference on Ground Penetrating Radar (GPR), June 4-8, Shanghai, China @ ISBN 978-1-4673-2663-6 (2012). ##13 Rey J., Martínez J., Vera P., Ruiz N., Cañadas F., Montiel V., "Ground-penetrating radar method used for the characterisation of ornamental stone quarries", Construction and Building Materials, 77 (2015) 439-447. ##14 Arosio D., "Rock fracture characterization with GPR by means of deterministic deconvolution", Journal of Applied Geophysics 126 (2016) 27-34## 15. احمدی ر.، غلامی ا.، "بهینه‌سازی در صنعت سنگ ساختمانی به‌منظور افزایش سهم صادرات با نگرشی بر وضعیت استان مرکزی"، سومین همایش سراسری سنگ‌های ساختمانی، 6 خرداد، محلات، دانشگاه پیام نور محلات (1388) 14-2.## 16. احمدی ر.، فتحیان‌پور ن.، نوروزی غ.ح.، "کاربردهای ژئوتکنیکی روش رادار نفوذی به زمین (GPR) در شناسایی پارامترهای فیزیکی و هندسی ناهمگنی‌های زیرسطحی"، اولین کنفرانس مهندسی الکترومغناطیس ایران، تهران، دانشگاه علم و صنعت ایران (1391).## 17. احمدی ر.، فتحیان‌پور ن.، نوروزی غ.ح.، "تخمین مشخصات هندسی لوله‌های انتقال آب و فاضلاب مدفون با استفاده از مدل ریاضی و شبیه‌سازی پاسخ داده‌های رادار نفوذی زمین "(GPR)، همایش ملی علوم مهندسی آب و فاضلاب، کرمان، دانشگاه تحصیلات تکمیلی کرمان (1391).## 18. احمدی ر.، فتحیان‌پور ن.، نوروزی غ.ح.، "مطالعۀ ژئوتکنیکی بنای تاریخی سی‌و‌سه‌پل اصفهان با استفاده از روش ژئوفیزیکی رادار نفوذی زمین"، همایش ملی معماری، عمران و توسعه نوین شهری، تبریز (1393).## 19. احمدی ر.، فتحیان‌پور ن.، نوروزی غ.ح.، "شناسایی نقاط ضعف پی سنگ صحن بنای فرهنگی-تاریخی مسجد امام اصفهان با استفاده از روش رادار نفوذی زمین"، اولین همایش ملی رادار نفوذی به زمین، کرمان، دانشگاه شهید باهنر کرمان (1393). ##20. احمدی ر.، فتحیان‌پور ن.، نوروزی غ.ح.، "کاربردهای ژئوتکنیکی رادار نفوذی به زمین در شناسایی ناهمگنی‌های زیر سطحی مسیر حفر تونل انتقال تاسیسات برقی اصفهان"، اولین همایش ملی رادار نفوذی به زمین، کرمان، دانشگاه شهید باهنر کرمان (1393).## 21 Annan A. P., "Ground-penetrating radar workshop notes", Sensors and Software Inc. Mississauga, ON, Canada (2001).## 22 Jol H. M., "Ground-Penetrating Radar theory and applications", First edition, Elsevier Science, (2009) 543 Pages.## 23 Sadiku M. N. O., "Numerical techniques in electromagnetic", second edition, Boca Raton London New York Washington, D.C. CRC press (2001). ##24 Irving J., Knight R., "Numerical modeling of ground penetrating radar in 2-D using MATLAB", Computers & Geosciences, Vol 32, (2006) 1247-1258. ##25. احمدی ر.، فتحیان پور ن.، نوروزی غ.ح.، "بهبود مدل‌سازی پیش‌رو داده‌‌‌های رادار نفوذی به زمین (GPR) به‌روش عددی تفاضل متناهی"، مجله ژئوفیزیک ایران، (3) 8، (1393) 114-130. ##26 Davis J. L., Annan A. P., "Ground Penetrating Radar for High-Resolution Mapping of Soil and Rock Stratigraphy", Geophysical Prospecting, 37, (1989) 531-551.## 27. سایت اینترنتی http://gprrental.com/gpr-velocity-table-analysis. ##28 Olhoeft G. R., "Tables of room temperature electrical properties for selected rocks and minerals with dielectric permittivity statistics", United states geological survey, Denver, Colorado 80225, (1979) 24 pages. ##29 Kim J. H., Cho S. J., Yi M. J., "Removal of ringing noise in GPR data by signal processing", Geosciences Journal, Vol. 11, No. 1, (2007) 75-81. RADPRO/GPR V.3.0 User’s Guide. ##30. احمدی ر.، "بررسی و مطالعه وضعیت معادن و پتانسیل‌های معدنی سنگ‌ساختمانی استان مرکزی"، تهران، معاونت پژوهشی دانشگاه علم و صنعت ایران (1382). ##31. سایت اینترنتی WWW.Malags.com.