Radar xuyên đất

Diễn giải đo Radar xuyên đất

Đo ngoài thực địa với bộ máy có lắp bánh xe đẩy

Radar xuyên đất(tiếng Anh:Ground-penetrating radar,GPR) còn gọi làRadar quét,hayGeoradalà một phương pháp củađịa vật lý thăm dò,thực hiện phát xungsóng điện từvào môi trường đất đá. Khi gặp ranh giới các khối cóhằng số điện môikhác nhau, sẽ xảy ra hiện tượngphản xạmột phần sóng. Thu nhận sóng tại các điểm quan sát xác định, và xử lý phân tích sẽ xác định được các ranh giới đó.

Tên gọi Radar quét được hiểu là thu sóng phản xạ, còn thu sóng truyền qua thì gọi là chiếu sóng. Phương pháp được dùng trong tìmkhoáng sản,nước ngầm,điều trađịa chất môi trường-tai biến tự nhiên,hố sụt(Sinkhole),karst,đới có nguy cơ lở đất ven sông, tìmvật chưa nổ(UXO),khảo cổ,kiểm tra công trình mà không gây phá hủy để tìm các ổ rỗng như tổmối,lỗi trong nền đường,...

Tại Việt Nam, phương pháp khảo sát này được quy chuẩn trong TCVN 9426: 2012

Nội dung phương pháp

Phương pháp sử dụng xungsóng điện từ(thường là phân cực) ở băng tần UHF / VHF quaantennaTx phát vào đất đá, và thu nhận sóng bằngantennathu Rx. Khi gặp ranh giới các khối cóhằng số điện môikhác nhau, sóng sẽ phản xạ một phần. Các khối điện môi có thể là các đất đá có thành phần khác nhau, kim loại, khối chôn vùi, nước ngầm, vết nứt, đất yếu dễ sụt, khoảng trống,karst,...

Độ sâu khảo sát của Radar xuyên đất xác định theohiệu ứng skin,nêu trong lý thuyết vềtrường điện từ.Độ sâu này giảm theotần sốsử dụng vàđộ dẫn điệncủa môi trường. Độ sâu khảo sát ở vùng băng tuyết có thể tới 1000 m, ở đất đá khô hay bê tông là cỡ 15–30 m, còn ở vùng cát sét nước mặn thì chỉ vài cm.

Mặt cắt GPR trên tuyến có đá vôi và xảy rasụt đất(sinkhole) dokarstgây ra, tạiCam Lộ,Quảng Trị,Việt Nam.

Mặt cắt GPR dọc bờsông Sài GònởThanh Đa,Thành phố Hồ Chí Minh,trước khi sụt lở.

Đo đạc và xử lý số liệu

Khi đo Radar xuyên đất trên mặt (mặt đất, mặt thành hầm lò hay khối beton) thìantennaphát Tx và thu Rx đặt cách nhau có độ dịch L (offset) vài mét, điểm đo được quy ước là điểm giữa. Các điểm đo lập thành tuyến (2D) hoặc theo diện (khảo sát 3D).

Như trong hình vẽ, tại điểm đo nằm trên dị thường (Anomaly), sẽ lần lượt thu được các xung phản xạ: Mặt đất, mặt trên dị thường, mặt dưới dị thường, và mặt đá gốc (Bedrock). Đo theo tuyến sẽ thu được hình ảnh phản hồi sóng của môi trường.

Mặt cắt Radar xuyên đất trên một nghĩa trang Alabama, Mỹ. Các hyperbol (mũi tên) chỉ ra sự hiện diện của khối tán xạ bên dưới, có thể liên quan tới ngôi mộ. Phản xạ từ lớp đất cũng có mặt (đường nét đứt).

Tuy nhiên cácantennasóng không có tính dị hướng, nên nếu đo theo tuyến sẽ phát hiện được, chẳng hạn cái ô tô, mà không phân biệt được ô tô nằm trên, nằm cạnh hay dưới mặt đất. Những mẫu máy gần đây có thêmmàn chắnchoantenna,giảm tính đẳng hướng nhưng không triệt được hẳn.

Vì thế, để tăng độ tin cậy thì đo đạc cần thực hiện:

• Quan sát và ghi chú đầy đủ các vật thể nằm trên mặt đất, dọn dẹp đi nếu thực hiện được
• Đo theo diện 3D
• Đo với nhiều offset L và xử lý theo dạng Điểm giữa chung (Common Mid Point, CMP)

Tài liệu đoquét phản xạđược xử lý bằng phần mềmđịa chấn phản xạnông, nhưReflexwcủa hãng Sandmeier Scientific Software (Đức), có một modul riêng dành cho GPR nhằm thích hợp với tốc độ truyền sóng cỡ ánh sáng và hiện tượng đặc thù là phản xạ kéo dài ra xa vị trí thực của dị thường.

Khi đochiếu sóngthì phát và thu ở hai hố khoan hoặc giữa mặt đất với hố khoan hay hầm lò, sao cho tia sóng chiếu qua khối cần khảo sát. Tài liệu được xử lý bằng phần mềm Tomography. Ví dụphần mềm GeoTomCGphiên bản GPR của GeoTom, LLC (Mỹ) là phần mềm giải 3D cho chiếu sóng.

Đối tượng nghiên cứu

• Thạch quyển

Liên kết ngoài

• GprMax – GPR numerical simulator based on the FDTD method
• Short movie showing acquisition, processing and accuracy of GPR readings
• Ground Penetrating Radar Fundamentals
• FDTD Animation of sample GPR propagation on Youtube
• GPR Electromagnetic Emissions Safety InformationLưu trữ2018-09-13 tạiWayback Machine
• EUROGPR – The European GPR regulatory bodyLưu trữ2015-12-23 tạiWayback Machine