IN- SITU MERIVE

Transcription

IN- SITU MERIVE
IN- SITU MERIVE
PRIPRAVA IN IZVEDBA IN-SITU MERITEV
Splošno
Meritve v podzemnih prostorih se izvajajo v specifičnih pogojih zato je potrebno
projektno določiti pripravo, postopek in izvedbo meritev. V projektu meritev moramo
predvsem dati poudarek na naslednje sklope:
¾
¾
¾
¾
varnost izvedbe meritev
časovna usklajenost priprav in meritev,
predhodno testiranje merilnih naprav,
izbira in uskladitev ekipe, ki bo pripravila in izvajala meritve.
Vedno je potrebno upoštevati, da so pogoji izvedbe meritev v podzemnih razmerah
zahtevnejši od meritev na površini in zato že manjše nepravilnosti v organizaciji ali
improvizacija ogrozijo uspešnost posameznih meritev. Ekipa, ki pripravlja ali izvaja
meritve mora izvesti pred transportom merilnega materiala v jamo testni preizkus na
površini in poskrbeti za rezervni material najbolj občutljivih delov opreme.
Posebno pozornost je potrebno posvetiti vrtanju v podzemnem prostoru. Če želimo
izvesti širši program izbiramo tiste standardne postopke vrtanja (in dolžino vrtin), ki
potekajo hitro in jih vrtalci tehnološko obvladajo. V obratnem primeru je vedno
ogrožen časovni plan meritev, ki je vezan na napredovanje odkopavanja.
Vgradnja instrumentov v vrtino je pogosto tehnološko zahtevna, ker je potrebno
opraviti razcevitev po vstavitvi instrumenta. Postopek mora biti dobro pripravljen in
izveden, drugače pride do poškodovanja kablov (cevi), ki vodijo do instrumenta ipd.
Drug problem, ki se predvsem pojavlja v vplivnem delu podzemnega prostora, je
"stiskanje" vrtine. Potrebno je imeti pripravljene tehnološke rešitve vrtanja in
vgrajevanja v takih primerih.
V programu in projektu meritev je potrebno tudi upoštevati, da del meritev zaradi
različnih vzrokov ne bo uspešen. Procent uspešnosti je odvisen od zahtevnosti
priprave meritev pa tudi lokalnih razmer na mestu vgradnje, katerih ni moč vedno
predvideti.
Preden preidemo na detajlni opis posameznih meritev in varnosti izvedbe meritev,
naštejmo kaj mora tipičen projekt izvedbe in-situ meritev vsebovati:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
namen in cilj meritev,
opis lokacije preiskav,
časovni program izdelave, vgradnje in izvajanje meritev,
pripravljalna dela za meritve (posebno raziskovalne vrtine),
priprava in opis opreme za meritve,
testiranje opreme za meritve,
vgradnja opreme za meritve,
postopek meritev,
posebni varnostni ukrepi,
navodila za interpretacijo meritev.
IN-SITU/ 1
Varnostni ukrepi
Varnostni ukrepi so večinoma vezani na metanske pogoje v premogovnikih ali drugih
podzemnih prostorih, kjer se ob izkopavanju lahko pojavi metan. Poleg zaščite pred
eksplozijo metana je potrebno pri in-situ raziskavah, ki segajo v področja akumulacij
vdornega materiala, preprečiti, da vrtina sama ne bi postala neposreden vzrok za
vdor. Kadar se uporablja za meritve eksploziv (npr. seizmične meritve) je potrebno
upoštevati navodila za miniranje v jami. Ostali varnostni ukrepi so standardni veljavni
ukrepi predpisani za posamezen rudnik in regulirani z Rudarskim zakonom in
ustreznimi pravilniki.
Že pri planiranju meritev je potrebno posebno pažnjo posvetiti prilagoditvi in-situ
merjenj varnostnim jamskim predpisom. Najbolj zanesljiva pot je izdelati opremo v
"S" izvedbi in jo potrditi na ustrezni komisiji za delo v metanskem režimu. Pogosto, iz
različnih vzrokov, to ni mogoče, zato opremo izdelamo in meritve prilagodimo
posebnim varnostnim ukrepom, ki so predpisani v pravilnikih rudnika, za dela, kjer ni
mogoče uporabiti v celoti "S" aparatov. Če ugotovimo, da in-situ meritev ni možno
varno izvesti v skladu s predpisi jih opustimo.
Postopke varnostnih ukrepov je potrebno zajeti v projektu izvedbe in-situ meritev, ki
mora biti iz strani rudnika, in rudarskega inšpektorata odobren. Rudnik mora
organizirati nadzor izvajanja meritev in meritve vsebnosti metana v jamskih prostorih.
Ustrezna služba za zračenje pri rudniku pred meritvami določi za jamske objekte,
kjer bodo meritve, stopnjo metanske nevarnosti in po potrebi predpiše izboljšanje
zračenja z dodatnimi ventilatorji ali preusmeritvijo zračnega toka. Vrtine in slepe
proge so vedno uvrščene v tretjo stopnjo nevarnosti eksplozije in zato zahtevajo
uporabo posebnih ukrepov.
Varnostni ukrepi pri in-situ meritvah z električnimi aparati
Karotažne aparature, presiometer, seizmograf ter nekateri drugi instrumenti, kadar
niso izvedeni v "S" metansko varni izvedbi zahtevajo, posebne varnostne ukrepe. V
splošnem so ti ukrepi predvsem naslednji:
postavitev merske aparature v pretočni zračni tok,
vodenje metansko-varnih kablov do mesta meritev,
uporaba "S" priklopnih električnih omaric,
če so sprejemne sonde v vrtini - zamenjava atmosfere vrtine z dušikom,
merjenje vsebnosti metana in avtomatična izključitev aparatur ob prekoračitvi
dovoljene vsebnosti (npr. 0,5 %),
¾ poskrbeti za dodatno zračenje s preusmeritvijo zračnih tokov v progah ali
dodatnimi z ventilatorji,
¾ zastražiti mesto meritev, da ne pride do poškodb kablov z drugimi jamskimi
deli, oziroma izvajati meritve v nedelovnih dneh,
¾ stalen nadzor pravilnosti zaščitnih postopkov pri pripravi in izvajanju meritev.
¾
¾
¾
¾
¾
Varnostni ukrepi pri miniranju
Posebni varnostni ukrepi so potrebni, če pri seizmičnih meritvah za vzbujevanje
seizmičnih valov namesto seizmičnega kladiva uporabimo eksploziv. Za delo v
metanskih pogojih je potrebno uporabiti metanski eksploziv in detonatorje (npr.
IN-SITU/ 2
metan kamniktit in trenutne električne protimetanske detonatorje). Kadar se
miniranje izvaja v vrtini je potreben poseben postopek, ki preprečuje izpad naboja pri
eksploziji in ohranja vrtino pod mestom eksplozije za vlaganje sledečih nabojev.
Varnostni ukrepi pri vrtanju
Kot je bilo že omenjeno so potrebni posebni varnostni ukrepi kadar vrtina, v kateri se
bodo izvajale in-situ meritve, sega v bližino ali v cono potencialnega vdornega
območja. V tem primeru je potrebno zagotoviti tako izvedbo vrtine, ki onemogoča
vdor tekočega ali plastičnega materiala preko nje. Ukrepi so naslednji:
¾ Ob vrtalnem jašku je potrebno izvesti usedalni bazen za usedanje izvrtanine
ustrezne prostornine. Deljen mora biti v dva dela. Prvi del služi za usedanje
materiala, drugi za izčrpavanje vode.
¾ Na mestu vrtanja mora biti nameščena črpalka. Izdatnost črpalke mora biti
projektirana večkratno, glede na pričakovane količine vode. Od črpalke mora
biti zveden jarek ali cevi ustreznih dimenzij za odvod vode.
¾ Vrtanje se mora izvajati s preventorjem na glavi vrtalne garniture, ki mora biti
projektiran na najvišje možne tlake, ki nastopajo v vodonosnih plasteh.
Našteti postopki zagotovitve varnega izvajanja in-situ meritev (prikazani kot primer)
kažejo, da je potrebno projektno za vsako in-situ meritev varnost posebej obdelati.
Različne geološke razmere, pogoji rudarjenja ipd. zahtevajo tudi različne postopke,
ki zagotovi varno vgradnjo in izvedbo meritev. Pri tem nam prejšnje in-situ meritve
služijo le kot izkušnje, medtem ko mora projekt novih jamskih meritev glede varnosti
biti narejen z ozirom na dejanske razmere meritev. Vsaka meritev, katere ni mogoče
varno izvesti oziroma v skladu z veljavnimi predpisi ne sme biti vključena v program
meritev.
Indirektne meritve (Geofizikalne raziskave)
Splošno
Geofizikalne raziskave spadajo med indirektne metode raziskav.
V današnjem času je na razpolago zelo širok spekter geofizikalnih preiskav. Izkušnje
so pokazale, da številne med njimi niso primerne ali pa so premalo natančne za
proučevanje zarušnih procesov. Poleg tega nekaterih metod razvitih za površino ni
mogoče prenesti v podzemne raziskave. Izločiti moramo gravitacijske, magnetne in
elektromagnetne metode, ki v jamskih pogojih niso dovolj natančne. Nasprotno
seizmične preiskave dajejo, če jih prilagodimo na jamske pogoje, dobre rezultate.
Predvsem so uporabne metode, vezane na preiskave v vrtinah, med vrtinami in med
rovi. Naj naštejemo najbolj uporabne:
¾
¾
¾
¾
refrakcijska seizmika
refleksijska seizmika
up-hole (down-hole)
cross-hole
IN-SITU/ 3
¾ geotomografija
¾ seizmoakustične meritve
K tem preiskavam je potrebno prišteti še karotaže v vrtinah. V zadnjem času se
razvijajo še preiskave z georadarjem na površini in v vrtinah. Z naštetimi metodami
lahko rešujemo različne geometrične probleme seizmično ločljivih sredin, omogočajo
pa tudi, če uporabimo različne vire seizmičnih valov (longitudialne in transverzalne
valove) sklepanje o nekaterih geomehanskih lastnostih hribin, ki jih proučujemo. V
nadaljnjem tekstu opisujemo vsako izmed naštetih geofizikalnih preiskav predvsem
iz vidika uporabnosti pri meritvah v podzemnih prostorih.
Up-hole in down-hole meritve
Opisujemo način meritev, kot eno izmed koristnih možnosti uporabe, ki se izvajajo v
vrtinah izvrtane v staro delo na različnih razdaljah od zadnjega dela odkopa. Vrtanje
se izvede iz proge izpod etaže v odkopavanju.
Namen meritev je določiti časovno odvisnost komprimacije in konsolidacije starega
dela, sklepati pa je mogoče še o heterogenosti starega dela, gostoti zarušenega
materiala v starem delu in njegovih modulih deformabilnosti. Meritve se izvajajo tako,
da v vrtini z eksplozivom ali posebnim seizmičnim kladivom povzročamo seizmične
impulze, katere sprejemamo v več geofonih na stropu ob ustju vrtine (up-hole). Iz
časov prvih prihodov določimo povprečne hitrosti seizmičnih valov v kamnini. Ker v
vrtini izvajamo zaporedne meritve po odsekih, iz razlik časov prvih prehodov
valovanja, lahko izračunamo tipične hitrosti vsakega odseka posebej. Down-hole
izvajamo obratno s trokomponentnimi geofoni v vrtini in sprožanjem seizmičnih
signalov ob ustju vrtine. Interpretacija je enaka kot pri up-hole sistemu merjenja.
Meritve ponavljamo v enakih časovnih razdobjih pri stalnem oddaljevanju odkopa od
vrtin. Povečanje tipičnih hitrosti v izbranih odsekih omogoča določiti funkcijsko
odvisnost naraščanja gostote starega dela od časa, na različnih oddaljenostih od
kote odkopa.
IN-SITU/ 4
Opisano metodo je mogoče kombinirati še z metodo hitrosti penetracije vrtanja in
karotažnimi gostotnimi meritvami. Uporaba up-hole in down-hole meritev zahteva
zamik spodnje merske etaže, ki je v pripravi glede na etažo odkopavanja. V tem
primeru je mogoče iz dovoznega ali izvoznega hodnika izvrtati vrtine v strop za
odkopom, ki segajo v staro delo. Drugi omejevalni faktor je težavnost izvedbe vrtin v
starem delu in njihova obstojnost. Na območju nekaj metrov za odkopom to sploh ni
mogoče zaradi velikih premikov krovnine v odkopani prostor. Na nekaj večji
oddaljenosti pa večkrat pride do prekinitev vrtin zato je potrebno vrtine obnavljati ali
ponavljati.
Refrakcijska in refleksijska seizmika
Refrakcijska in refleksijska seizmika sta metodi, ki imata zelo široko uporabnost pri
seizmičnih raziskavah na površini. V podzemnih pogojih je njuna uporabnost
omejena, dajeta pa kot pomožni metodi, v sklopu z drugimi raziskavami, koristne
podatke o položaju mej plasti (npr. meja, premog-krovnina) pred in po odkopavanju,
o širjenju plastičnih con v okolici jamskih objektov in podobno. Za seizmične meritve
je potrebna dovolj dolga proga, ki poteka izpod opazovane strukture.
Refrakcijska seizmika temelji na predpostavki (razlago podajam na najenostavnejšem primeru določitve meje premog-krovnina, kadar je ta ravna), da seizmični val
iz točke vzbuditve impulza (A) po prvem mediju potuje s tipično hitrostjo c1 in večjo
karakteristično hitrostjo c2 v drugem mediju. Večja hitrost seizmičnega valovanja v
mediju 2 omogoča, da na določeni razdalji od mesta impulza seizmični val A-B-C-D,
ki preide iz medija 1 v medij 2 dohiti direktni val A-D. Vsi geofoni pred G-15 bodo
registrirali direktni val za G-15 pa refrakcijski seizmični val.
IN-SITU/ 5
Z izenačenjem časov direktnega in refrakcijskega vala pri kritični razdalji A-D ter
upoštevanjem nagiba loma na meji plasti α=c1/c2 in hitrosti c1, c2 seizmičnega vala
(diagram) določimo debelino z1.
Enako je mogoče izpeljati enačbe tudi za bolj komplicirane večplastovne sisteme z
nagnjenimi plastmi. Refrakcijska seizmika pa zahteva, kar je mogoče razvideti iz
osnovnih izpeljav več omejitev, ki zmanjšujejo njeno uporabnost. To so, evidentna
razlika v tipični seizmični hitrosti med sloji, zahteva po naraščanju tipičnih hitrosti
slojev (c1 c2 c3 ...) z oddaljevanjem in sorazmerno ravne meje med sloji. Osnovna
prednost pred drugimi meritvami pa je cenenost, ker ni potrebno nobenih dodatnih
podzemnih del za njeno uporabo. Druga prednost je prostorski prikaz mej med
različnimi sredinami. Na sliki je prikazan kot primer sodoben koncept dvosmernega
izvajanja refrakcijskih meritev s številnimi mesti zbujanja in sprejemanja seizmičnih
valov, pri določanju debeline plastične cone v okolici prog :
Refleksijska plitvo prodirajoča seizmika zasleduje enake cilje kot refrakcijska. Kot je
razvidno iz slike, refleksijska seizmika izkorišča seizmični zakon odboja na mejah
plasti različne gostote. Skica je prikaz določitve oddaljenosti krovninskih vodonosnih
peskov od jamske proge :
IN-SITU/ 6
Matematične relacije refleksijske seizmike so enostavnejše od refrakcijske in s tem
tudi interpretacija rezultatov, osnovni problem pa predstavlja določitev odbojnih
valov, ki so prekriti z drugimi seizmičnimi valovi - direktnimi, refrakcijskimi idr.
Potrebno je uporabiti specialne višjefrekvenčne geofone in posebne filtre v
seizmografu, ki oslabijo moteče valove. Metoda z razvojem tehnologije in z
napredkom računalniške interpretacije v zadnjih letih postaja vedno bolj uporabna
tudi za raziskave v podzemnih prostorih za reševanje podobnih geometričnih
problemov kot je na gornji sliki.
Kot sem že omenil sta refrakcijska in refleksijska seizmika pomožni metodi, ki z
omejeno natančnostjo dajeta odgovore o razporeditvi seizmično različnih medijev
vzdolž merjenega profila. Metodi postaneta efektivni skupaj z nekaterimi točkovnimi
meritvami (ki bodo opisane kasneje), ker omogočata točkovne rezultate povezati v
širši prostor.
Spodaj podajamo nekaj tipičnih lokacij v okolici odkopa, kjer sta metodi uporabni (z
namenom izvedene meritve) :
¾ določitev geoloških mej v okolici odkopov, prog, predorov in v krovnini,
¾ določitev različno razrušenih con v krovnini, zaradi odkopavanja, proučevanje
sestave kamnine med podzemnim prostorom in površino
¾ določitev širine plastične cone v okolici podzemnih prostorov,
¾ določitev tektonsko porušenih območij in prelomov pred odkopi, predori,
podzemnimi prostori.
Cross-hole meritve
Dosedaj opisane geofizikalne meritve imajo omejeno uporabnost pri proučevanju
vplivov odkopavanja podzemnih prostorov. Cross-hole meritve so v tej smeri korak
naprej, zahtevajo pa večjo pripravo (posebne vrtine, specialno seizmično orodje) in s
tem tudi večja vložena finančna sredstva. Prednost cross-hole meritve je, da
proučujemo območje med dvema vrtinama, ki drugače zaradi rušnih procesov v
okolici odkopnega prostora ni dosegljiv.
IN-SITU/ 7
Osnovni način meritev je razviden iz spodnje slike. Določitev meje s cross-hole
meritvijo je razvit za enostavni primer dveh horizontalno ležečih slojev:
Rezultate meritev interpretiramo z diagrami, ki so prikazani na desni strani skice.
Pomembni so prvi prehodi seizmičnih valov, poskušamo pa slediti iz seizmograma
tudi druge in tretje prihode. Interpretacija za dvoplastovni sistem je enostavna, z bolj
kompliciranimi večplastovnimi sistemi in nagnjenimi plasti pa se interpretacija zelo
oteži. V literaturi najdemo različne postopke določevanja zgradbe med vrtinama.
Poleg geološke zgradbe med vrtinama na kvaliteto rezultatov vplivajo tudi drugi
faktorji. Na primer pomembna sta izbrana optimalna razdalja med vrtinama ter tip
seizmičnih oddajnikov in sprejemnikov.
Kljub veliki pozornosti pri izvedbi pa že pri enostavni nekajplastovni zgradbi geofoni
sprejemajo poleg direktnega vala še odboje in lomljene žarke iz več plasti. Za prikaz
težavnosti interpretacije so tipične npr. tanjše plasti z nižjo seizmično hitrostjo, katere
seizmično valovanje popolnoma ali deloma zaobide in njihove debeline in tipične
seizmične hitrosti pogosto ni mogoče določiti. Zato je klasična cross-hole metoda
uporabna za podzemne prostore le na tistih mestih, kjer je enostavna razporeditev
slojev, ali pa nam je razporeditev slojev v toliki meri znana iz drugih preiskav, da
cross-hole služi za dodatno prostorsko interpretacijo podatkov.
Geotomografija
Iz opisane klasične crosshole meritve se je razvila za proučevanje vpliva
odkopavanja v podzemnih prostorih mnogo bolj zanesljiva metoda - geotomografija.
Tomografija je prinesena iz področij medicine, optike in nuklearne fizike na območje
geofizike. Najprej opišimo osnovne matematične principe tomografije na priIN-SITU/ 8
meru izvajanja meritev med vzporednima vrtinama.
Na sliki je prikazan značilen geotomografski profil med dvema vrtinama z vrisanimi
premimi žarki med oddajnimi in sprejemnimi točkami. V primeru, da smo v oddajni
točki vzbujali seizmično valovanje, imamo za vsak seizmični žarek izmerjen prvi čas
prehoda valovanja do geofona, ki je v sprejemni točki. Mreža 12 x 12 točk da na
primer 144 vhodnih podatkov o tipičnih prehodih seizmičnih valovanj. Če polje med
obema vrtinama razdelimo v pravokotne celice vzdolž in pravokotno na vrtino, lahko
čas prehoda posameznega žarka izrazimo kot vsoto delnih časov skozi posamezne
celice:
ai,j,k so značilne recipročne vrednosti hitrosti v celicah, katere moramo
določiti, da poznamo distribucijo hitrosti v celotnem preiskanem polju.
Najbolj enostavna pot do njihove določitve je zgraditev sistema linearnih enačb:
t1 = a11 ⋅ Δs111 + a12 ⋅ Δs121 +...+ aij ⋅ Δsij1 +...+ a IJ ⋅ ΔsIJ 1
t 2 = a11 ⋅ Δ s112 + a12 ⋅ Δ s122 + ... + a ij ⋅ Δ s ij 2 + ... + a IJ ⋅ Δ s IJ 2
.
.
.
t k = a11 ⋅ Δs11k + a12 ⋅ Δs12 k + ... + aij ⋅ Δsijk + ... + a IJ ⋅ Δs IJK
.
.
.
t n = a11 ⋅ Δs11K + a12 ⋅ Δs12 K + ... + aij ⋅ ΔsijK + ... + a IJ ⋅ Δs IJK
tk...čas prehoda k-tega seizmičnega žarka od oddajne do sprejemne točke
ai,j...recipročna vrednost hitrosti v celici i,j
si,j,k...dolžina k-tega žarka v celici i,j
IN-SITU/ 9
V gornjih enačbah smo privzeli, kot da bi posamezen žarek potekal skozi vsako
celico. Če je si,j,k za tiste celice i,j, skozi katere žarek ne poteka, enak si,j,k = 0
potem je enakost obeh strani enačb ohranjena.
Če razdelimo polje v število celic enako ali manjše od števila dobljenih podatkov (I *
J <= K) je dobljen sistem linearnih enačb možno rešiti po običajnih postopkih
(direktna, Gaussova, Gauss-Seidlova, Jacobi metoda itd).
Zadovoljiva konvergenca sistema enačb pa je v praksi mogoča le kadar so dobljeni
podatki brez vsakih motenj in kadar se tipične hitrosti med posameznimi celicami le
malo razlikujejo torej le pri zelo enostavni geološki zgradbi med vrtinama. V mnogih
primerih, med njih spada tudi rušni proces pri odkopih pod površino, pa so variacije
hitrosti znatne. Tudi število podatkov pogosto ne omogoča delitev polja v zadostni
gostoti. Uporabiti moramo iterativne metode reševanja, ki omogočajo reševanje
velikih nepopolnih in neobstojnih sistemov.
Uporabljajo se različne tehnike "popravljanja" slike oziroma iskanja najbolj optimalnih
rešitev. Najbolj znane so Projekcijska iteracijska metoda, Fourierjeva
rekonstrukcijska metoda, Simultana iterativna rekonstrukcijska tehnika (SIRT) in
Algebraična rekonstrukcijska tehnika-ART.
Med seboj so si naštete metode v precejšnji meri sorodne, razlikujejo se predvsem v
izboru kriterija minimizacije napake v zaporednih iterativnih korakih. Izračun je v
prvem koraku iterativnih tehnik kar rešitev sistema linearnih enačb (gornja izpeljava)
po eni izmed naštetih običajnih metod, kot začetna izhodiščna ocena vrednosti
spremenljivk. Nadaljnje ocene dobimo z uvedbo napake tako, da velja za l-ti korak
iteracije:
I
J
(
)
1
t k = ∑ ∑ aij1 + Δaijk
⋅ Δsijk
i =1 j =1
Pri upoštevanju, da je l-ta ocena, ki jo označimo z tk enaka:
I
J
t$k = ∑ ∑ aij1 ⋅ Δsijk
i =1 j =1
dobimo napako v dobljenih podatkih med merjenimi vrednostmi in ocenjenimi:
1
Δt k = (t k − t$k ) = ∑ ∑ Δaijk
⋅ Δsijk
I
J
i =1 j =1
Uvedli smo I * J novih neznank aijk zato moramo, da bo sistem rešljiv izbrati t.i. kriterij
minimizacije, ki je v projekcijskih iteracijskih metodah enak:
I
J
(
Kr = ∑ ∑ Δa
i =1 j =1
1
ijk
)
2p
Če privzamemo, da je p=1, gornji izraz preide v obliko značilno za algebraično
rekonstrukcijsko tehniko (ART) in pomeni korekcijo z minimalno energijo aijk se pri
direktni minimizaciji iz zadnjih dveh enačb v splošnem izraža:
IN-SITU/ 10
1
Δaijk
=
(Δs ) ⋅ Δt
∑ ∑ ( Δs ) ⋅ ( Δs )
ijk
I
k
J
i =1 j =1
ijk
1
2 p −1
ijk
Novo oceno dobimo, če napako aijk prištejemo prejšnji recipročni vrednosti hitrosti aij:
aij( l + 1) = aijl + Δaijkl
Proces zaporedoma za vse žarke k=1,,2 ..., K ponavljamo tolikokrat, dokler ne
dobimo zadovoljivo sliko, oziroma je nov rezultat identičen prejšnjemu.
Če vrtini med katerimi izvajamo geotomografijo, izvrtamo tako, da zajamemo
območje rušnega procesa lahko prostorsko opredelimo cone različnih seizmičnih
hitrosti, s tem pa dobimo sliko rušnega procesa v trenutku meritve. Zato je
geotomografija izredno uporabna in-situ metoda za proučevanje procesov, ki
spremljajo podzemna odkopavanja.
Georadarske meritve
V zadnjih letih so bile izvedene prve meritve, ki uporabljajo posebno skonstruiran
georadar za geofizikalne raziskave hribin. Po načinu meritev in interpretaciji je
georadarska prospekcija podobna refleksijski seizmiki, čeprav temelji na drugem
fizikalnem principu merjenja. Medtem ko refleksijska seizmika večinoma daje dobre
rezultate za globlje strukture, vsekakor pa ne izpod 20 m razdalje, radarska penetrabilnost pri današnjem razvoju sega največ do 100 metrov. Druga razlika je v tem, da
je hitrost radarskih valov v kamnini (v zraku svetlobna hitrost) mnogo večja od
seizmične in se meri v nanosekundah. Hitrost je odvisna predvsem od vsebnosti
vode v hribini ali zemljini, ne pa od sestave, naravne napetosti itd. Tudi globina
penetracije radarskih valov je odvisna od vsebnosti vode in se drastično zmanjša v
nasičenih materialih (npr. gline z visoko vsebnostjo vode). Osnovna sposobnost
radarskih valov, ki se izkorišča za proučevanje neznanih struktur je refleksija na
mejah sedimentov z različno vsebnostjo vode. Čim večja je ta razlika več energije se
reflektira od ploskve.
Postopek meritev z georadarjem se izvaja z anteno, ki na eni strani deluje kot
oddajnik, na drugi pa kot sprejemnik. Meri se odgovarjajoč čas potovanja radarskega
vala od in do antene. Ker je povprečen čas prihoda odvisen od srednje vrednosti
hitrosti širjenja radarskega valova in od globine refleksijske ploskve lahko s
postopkom znanim iz refleksijske seizmike določimo globino opazovane strukture.
Izdelani so bili tudi že prvi radarji za prospekcijo v vrtinah z možnostjo obeh sond v
eni vrtini ali dveh ločenih (sistem cross-hole).
Na sliki je prikazana radarska prospekcija pri obeh navedenih načinih :
IN-SITU/ 11
Georadarske meritve imajo pri in-situ meritvah v podzemnih prostorih predvsem
namen proučevanja in reševanja naslednjih problemov:
¾ oddaljenost vodonosnih plasti od odkopa (prospekcija po dnu in stropu
smernih prog odkopa)
¾ ugotavljanje tektonskih in drugih šibkih con pred odkopom (prospekcija po
prednji čelni steni)
¾ proučevanje zarušnih procesov po podobni metodi kot geotomografija
(radarska prospekcija med vrtinami)
Seizmoakustične metode
V primerjavi s seizmičnimi meritvami seizmoakustične metode temeljijo na istih
teoretičnih osnovah valovne mehanike, vendar za vzbujevanje valov uporabljajo višje
frekvenčne vzbujevalnike s frekvenco okoli 1000 Hz in valovno dolžino λ=0,1 do 1,0
m. Globina penetracije v hribino je manjša, približno od 1 do 20 m.
IN-SITU/ 12
V spodnji tabeli je prikazana primerjava in razlika med različnimi seizmičnimi
metodami. Vključene so tudi karotažne in laboratorijske meritve.
Prostor.
Št.
Vrsta
raziskave
Frekvenca f
(Hz)
W
Mer.
(razm.)
li
Namen raziskave
6
valovna
dolžina λ
(m)
(m)
Posam.
meritev
(m3)
1
2
3
4
5
1.
Seizmično proučevanje s profilnim
postopkom na
površini terena
(refrakc. in
refleksija)
f = 30-100
50-200
104-108
in več
in več
50-200
104-108
in več
in več
10-100
102-105
detajlno določevanje
zgradbe masiva in
njegovih deformacijskih
lastnosti. Določevanje
deformacijskih lastnosti v
izločenih strukturnih
conah
10-100
102-104
detajlno določevanje
zgradbe masiva in
njegovih deformacijskih
lastnosti. Določevanje
deformacijskih lastnosti v
izločenih strukturnih
conah
1-20
1,0-102
detajlno proučevanje
deformacijskih lastnosti.
Določevanje dinamičnih
karakteristik za korelacijo
s podatki dobljenimi s
statičnimi raziskavami.
2.
3.
4.
Seizmično
preiskovanje skozi
hribinske mase
λ = 40-100
f = 30-100
λ = 40-100
Seizmično profiliranje in
preiskovanje skozi
hribinske mase
med podzemnimi
objekti
f = 70-300
Seizmična karotaža
f = 70-300
λ = 10-50
λ = 10-50
5.
Akustično profiliranje in
preiskovanje skozi
hribinske mase
med podzemnimi
objekti ter na
golicah
f = 10005000
λ = 1-5
določitev zgradbe
masiva; določevanje
splošnih karakteristik
deformabilnosti
določitev zgradbe
masiva; določevanje
splošnih karakteristik
deformabilnosti
IN-SITU/ 13
6.
Akustična ultrazvočna karotaža v
vrtinah
fa= 10005000
fu= 2000050000
λa = 1-3
1-10
10-2-1,0
detajlno proučevanje
deforma-cijskih lastnosti
in stanja hribinskih mas
10-3-1,0
detajlno proučevanje
strukture v conah v
okolici podzemnih
objektov. Določevanje
vred-nosti vp in Edin za
korelacijo s statičnimi
karakteristikami.
10-4
detajlno proučevanje
deforma-cijskih hribin s
korelacijo z rezultati
statičnih laboratorijskih
preiskav
in več
0,2-1,0
in več
λu = 0,1-0,3
7.
8.
Ultrazvočno
preisko-vanje na
stenah pod-zemskih
objektov in golicah
Ultrazvočno
preisko-vanje na
vzorcih
f = 2000050000
0,2-0,1
in več
λ = 0,1 - 0,3
f = 2000050000
λ = 0,1-0,3
0,2-0,1
IN-SITU/ 14
Vse doslej naštete seizmične metode se lahko izvedejo v manjšem merilu tudi s
seizmoakustičnimi metodami. V največji meri pa se seizmoakustične metode
(ultrazvočne) uporabljajo za določitev dinamičnih lastnosti preiskanih kamnin, v
zadnjem času pa tudi za določitev napetosti v hribinah. Osnovna prednost
seizmoakustičnih metod pred klasičnimi seizmičnimi meritvami je večja natančnost
meritev in s tem možnost ugotavljanja manjših lokalnih sprememb ali v geometriji ali
pa v lastnostih hribin.
Določitev dinamičnih lastnosti hribin
Seizmične meritve lahko poleg naštetih metod v preje opisanih točkah uporabimo
tudi za določitev nekaterih geomehanskih lastnosti preiskovanih hribin. Tako
določene geomehanske parametre imenujemo dinamične. V tem primeru moramo
poleg longitudinalnih (primarnih-kompresijskih) seizmičnih valov določiti še transverzalne (sekundarne-strižne) valove. Mnogokrat zaradi številnih šumov, ki so
posledica različnih motenj, refleksij ipd., transverzalnih valov, ki za primarnimi
zamujajo za faktor okoli 0,6-0,7 ni mogoče zanesljivo določiti na seizmogramu. Zato
so se uveljavile posebne tehnike, vzbujevanja strižnih valov s posebnimi kladivi ali
vibratorji. Enako velja za geofone, ki so postavljeni pravokotno na smer potovanja
seizmičnih valov in s tem ojačajo transverzalno valovanje.
Hitrost seizmičnega valovanja je tesno povezana z Youngovim modulom (E) in
Poissonovim količnikom (ν). Matematične relacije povezav so naslednje:
E = ρ ⋅ Vs 2 ⋅
(1 + ν )(1 − 2ν )
(1 − ν )
E = 2 ⋅ ρ ⋅ Vs 2 ⋅ (1 + ν )
2
E = ρ 3 ⋅ Vs 2 ⋅
⎛ Vp ⎞
⎜ ⎟ −4
⎝ Vs ⎠
2
⎛ Vp ⎞
⎜ ⎟ −1
⎝ Vs ⎠
2
ν=
1 ⎛ Vp ⎞
⋅⎜ ⎟ −1
2 ⎝ Vs ⎠
2
⎛ Vp ⎞
⎜ ⎟ −1
⎝ Vs ⎠
Rezultati številnih primerjalnih študij so pokazali, da so dinamični elastični parametri
večji od laboratorijsko določenih (statičnih). Poleg tega terenske seizmične meritve
zajemajo ponavadi kamnino z razpokami in lokalnimi spremembami. Zato je
potrebno za vsako področje posebej (npr. Velenjsko premoško kadunjo) določiti
korelacijske krivulje med dinamičnimi in statičnimi parametri.
IN-SITU/ 15
Korelacijsko povezavo je mogoče postaviti na osnovi statističnih obdelav seizmičnih
in laboratorijskih meritev. Tip krivulj povezav med statičnim in dinamičnim modulom
je večinoma najbolje opisati z enačbami oblike:
log E = a ⋅ log Edin + b
a
E = 10 b ⋅ Edin
Edin ...... modul določen s seizmoakustičnimi meritvami
E ...... statični modul elastičnosti
a,b .....statistično določimo koeficient z metodo najmanjših kvadratov
Enake korelacijske postopke je možno izvesti tudi med seizmično-akustičnimi
meritvami in presiometričnimi.
Pri določevanju korelacijskih povezav je potrebno, da so tako seizmične meritve na
terenu, kot laboratorijske v čim večjem soglasju glede pogojev, v katerih so meritve
opravljene. Če tega ni možno zadovoljivo izvesti, so korelacijske povezave, če
obstajajo, posledica slučajnih faktorjev in zato neustrezne.
Na osnovi korelacijske povezave lahko nato s cenenimi seizmičnimi preiskavami
določamo statične module hribin na širših območjih. Če v laboratoriju merimo na
vzorcih ultrazvočno primarno hitrost, lahko iz razmerja na terenu izmerjenih
transverzalnih valov in laboratorijsko izmerjenih, določimo stopnjo porušenosti in
razpokanosti hribin izraženo z indeksom porušenosti:
F=vpt/vpl
vpt...transverzalna seizmična hitrost merjena na terenu
vpl...transverzalna seizmična hitrost merjena v laboratoriju
Pri proučevanju procesov v okolici odkopa so poleg poznavanja sprememb
napetostnega-deformacijskega polja zelo pomembne spremembe v geomehanskih
lastnostih kamnin. Največje spremembe zaradi rušnega procesa nastopajo v gostoti
in elastičnih modulih kamnin. Stopnja sprememb lahko zelo dobro in edino ocenimo
s seizmičnimi preiskavami. Drugi postopki zaradi velikih deformacij in velikih lokalnih
razlik niso uporabni. Poznavanje spreminjanja lastnosti materialov je pomembno za
interpretacijo dogajanj v okolici odkopa. Interpretacijo izvajamo ali z matematičnim
postopkom, ali z modelom.
IN-SITU/ 16
Direktne in-situ meritve
Splošno
V prejšnjem poglavju so opisane geofizikalne meritve, ki jih uvrščamo v indirektne insitu metode, ker določamo lastnosti na področju preiskave preko geofizikalnih
lastnosti hribin in korelacij. Z direktno in-situ metodo določen parameter točkovno
neposredno določamo na mestu meritve. Pri proučevanju pogojev odkopavanja v
premoških slojih nas zanimajo predvsem naslednji parametri:
¾ spreminjanje napetosti v odvisnosti od razdalje od odkopa in v odvisnosti od
časa
¾ deformacije v premogu in v krovnini v odvisnosti od razdalje od odkopa in od
časa
¾ spreminjanje geomehanskih lastnosti pri rušenju materialov in ponovni
komiprimaciji ter konsolidaciji
Za vsakega izmed treh naštetih pomembnih parametrov obstojajo sistemi različnih
in-situ meritev, ki temeljijo na različnih postopkih. Postopki posameznih meritev so
bili razviti pri najrazličnejših gradbenih, rudarskih in drugih objektih. Za meritve
določanja pogojev odkopavanja v premoških slojih, posebno kadar visoka vertikalna
koncentracija pridobivanja povzroči velike deformacije, je potrebno merske metode
ustrezno modificirati. Direktne in-situ meritve opisujem združeno po namenu meritev
v treh ločenih poglavjih;
¾ metode meritev napetosti
¾ metode meritev deformacij
¾ metode meritev lastnosti hribin
Metode meritev napetosti
Tehnično je izvedba meritev sekundarnih napetosti, ki se pojavljajo v okolici odkopa
premoga ena izmed najtežavnejših postopkov in-situ meritev, ne glede na
uporabljeno metodo merjenj. Težavnost je na eni strani posledica že same izbrane
metode meritve, ki je vedno tehnološko zahtevna. K temu se pridružijo težka
dostopnost do izbrane točke meritve zaradi velikih deformacij v neposredni okolici
odkopa v krovnini ter zahteva, da je potrebno proučevati spreminjanje napetosti, v
času in položaju glede na odkop. V nadaljnjem bodo opisane vse najbolj primerne
metode meritve napetosti v okolici odkopov. Izločene so tiste metode, v svetu sicer
pogosto uporabljene, ki iz naših izkušenj ne dajejo ustreznih rezultatov (npr. meritve
konvergenc na podporju, kompenzacijske meritve na stenah odkopa). Mnogokrat je
potrebno uporabiti manj natančne metode meritev, ki pa so izvedljive z vidika
vgradnje merilnih sond in varnosti (metanska izvedba).
Poznavanje sekundarnega napetostnega stanja v okolici odkopa, v odvisnosti od
odkopne metode, omogoča definirati optimalnost odkopavanja, pa tudi ocenitev
stopnje razbremenitve napetosti nad odkopom in s tem predvidevanje nevarnosti
vdorov vode ali blata na odkope. Ker napetostnega polja v okolici odkopa ni mogoče
zanesljivo določiti, je potrebno meritve napetosti dopolniti z drugimi in-situ
preiskavami ter izdelati modele rušnih procesov.
IN-SITU/ 17
Metode sproščanja napetosti v vrtinah
Metode sproščanja napetosti v vrtinah temeljijo na meritvah deformacij, ko z
vrtanjem na koncu vrtine razbremenimo jedro. In-situ izmerjena napetost je
točkovna. Potrebujemo najmanj dve vrtini, ki nista vzporedni za določitev
ravninskega napetostnega stanja.
Postopek izvedbe meritve je razviden iz skice spodaj:
¾ Izvrtamo vrtino širšega profila
na globino merjenja
¾ Vrtino podaljšamo za del
manjšega premera, ki služi za
vgradnjo merskih
transducerjev
¾ V ožji del vrtine vstavimo toge
napetostne ali pa mehke
deformacijske transducerje
¾ S povrtanjem ožjega dela
vrtine opazujemo sprostitev
napetosti v preostalem
cilindru v sredini
Druga pogosto uporabljena metoda je merjenje sproščenih deformacij na zglajenem
dnu vrtine pri nadaljnjem vrtanju. Na srednji del zglajenega dna vrtine se nalepi
upornostni listič z merilnimi trakovi v treh smereh. Pri nadaljnjem vrtanju se v jedru
sproščajo napetosti, ki se odražajo v dilatacijah na površini, kjer je nalepljen
upornostni listič:
Iz izmerjenih vrednosti dilatacij (ε) po ravninski teoriji elastičnosti izračunamo glavne
napetosti :
σ1 =
E
⋅ (ε + νε2 )
1−ν2 1
σ2 =
E
⋅ (ε + νε1 )
1− ν2 2
Modul elastičnosti (E) in Poissonov količnik (ν), ki sta neznanki v gornjih enačbah
IN-SITU/ 18
določimo laboratorijsko na jedru vzetem iz mesta meritve.
Našteti metodi za določanje napetosti (popularno ime: overcoring) imata za
določevanje napetostnega stanja v okolico premoških odkopov omejeno vrednost.
Razlogi so predvsem naslednji:
¾ težka izvedba vrtine in nevarnost izgube merilnega instrumentarija zaradi
strižnih premikov, ki "presekajo" vrtine,
¾ hitre lokalne spremembe napetosti v prostoru in času, zaradi česar izmerjena
napetost ne odraža dejanske globalne vrednosti,
¾ neponovljivost meritve,
¾ težka zadostitev pogojev meritev v metanskem okolju zaradi elektronske
opreme,
¾ težka vgradnja zaradi razpokanosti in mehkosti premoga ali prikrovnine.
Kljub vsem naštetim pomanjkljivostim pa se zaradi odsotnosti ustreznih metod
meritev napetosti pogosto uporabljata. Najprimernejša je za določitev primarnih
napetosti v hribini in odnosa med horizontalnimi in vertikalnimi napetostmi, kot
izhodišče za opazovanje sekundarnih napetosti, ki se pojavijo zaradi vpliva
odkopavanja.
Merilne sonde v vrtinah
Za opazovanje spreminjanja napetosti v hribinah skozi daljše razdobje je bilo v svetu
skonstruirano več tipov sond. Način določitve napetosti temelji na izenačevanju
hidravličnega tlaka v sondi s tlakom, ki ga vrši okolica na sondo. Postopek vgradnje
sonde in meritev je naslednja:
1. Izvrtamo vrtino do mesta merjenja in vgradimo sondo
2. V sondah ustvarimo delovni tlak. Pri nekaterih tipih je delovni tlak nekaj barov,
pri drugih pa je tlak blizu pričakovanim v hribini;
3. Celotno vrtino zacementiramo. Cementna masa mora imeti nekoliko višje
trdnostne karakteristike kot okoliška hribina in po možnosti čim bližje elastične
lastnosti hribinam. Uporabijo se lahko tudi specialne smolnate mase za zalitje
sonde;
4. Po končanem strjevanju injekcijske mase, opazujemo na manometru, ki je z
alkatensko ali bakreno cevko povezan s sondo, spreminjanje tlaka. Ko se tlak
ustali je njegova vrednost pri umerjeni in pravilno vgrajeni sondi približno
enaka napetosti v hribini. Celotni postopek od 1-4 mora biti izveden pri
mirujočih hribinskih tlakih;
5. Skozi daljše razdobje merimo spreminjanje hribinskih napetosti zaradi vplivov
odkopavanja.
V nadaljnjem tekstu opisujemo dva značilna predstavnika merilnih sond v vrtinah.
Prvo je gumijasto tesnilo. Naloga tesnila je, ko je vgrajen po opisanem postopku,
merjenje prostorske komponente napetosti pravokotno na tesnilo, istočasno pa še
porne tlake v vodonosniku.
IN-SITU/ 19
Konstrukcija tesnila je na sliki:
Vsako gumijasto tesnilo je pred vgradnjo testirano in umerjeno. Drug tip sonde, ki
deluje prav tako na izenačevanju tlaka v sondi z okolico je prikazan na spodnji sliki :
Sestavljen je iz treh do pet ploščatih celic, katerih vsaka meri komponento
prostorske hribinske napetosti pravokotno na površino celice. Iz izmerjenih
komponent napetosti lahko računsko določimo prostorski napetostni elipsoid z vsemi
tremimi komponentami glavnih napetosti ne glede na smer vgradnje sonde. Vsaka
celica sonde je merski sistem zase. Vrednost tlaka v tekočini posamezne celice, ki je
tovarniško zaprta, zato da ne pride do sekundarnih negativnih vplivov (zračni
mehurčki ipd.) ugotavljamo z vzporednim sistemom, katerega tlak izenačujemo v
posebnem ventilu.
Na skici spodaj je prikazan način določitve tlaka:
Hidravlične sonde preprostejše konstrukcije od opisanih so bile uporabljene pri
določevanju napetosti pred odkopom v Rudniku lignita Velenje leta 1965.
Poleg opisanih hidravličnih sond obstojajo tudi električne, ki merijo deformacije tik ob
IN-SITU/ 20
obodu vrtine ali z upornostnimi lističi ali z direktnimi tipali.
Njihova uporabnost je v razmerah premogišč omejena zaradi metanskega okolja, ki
ne dovoljuje uporabe elektronske opreme in zaradi premajhne trdnosti premoga (tudi
razpokanosti), kar otežuje vgradnjo. Poleg tega je mogoče napetosti iz deformacij
izračunati le, če poznamo začetne napetosti in elastične lastnosti hribine.
S konstrukcijo posebne sonde, ki je kombinacija merjenja tako tlakov v sondi, kot
deformacij zunanje membrane, dobimo posebno sondo, ki ima komercialna imena
presiometer, elastometer, dilatometer ipd. (nadalje uporabljamo naziv presiometer)
in je namenjena za določanje elastoplastičnih lastnosti hribine
Presiometer pa je mogoče uporabiti tudi za oceno napetosti na mestu izvedbe
meritve. Pri koncentričnem obremenjevanju sten vrtine s povečevanjem tlakov v
presiometeru in istočasnem merjenju deformacij dobimo naslednji poenostavljeni
tipični diagram napetost-specifična deformacija (τ − σ ):
Odseki presiometrične krivulje na sliki pomenijo :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Začetno polnjenje sonde s tekočino - odpor gumijaste membrane
Nadaljnje polnjenje sonde, ko sonda nima še stika s stenami vrtine.
Naleganje gumijastega tesnila na steno vrtine.
Povečevanje tlaka v sondi, ki povzroča elastične deformacije v hribini.
Začetek rušenja sten vrtine (plastične deformacije)
Porušitev.
S predpostavko, da mora sonda, predno lahko povzroči začetne elastične
deformacije, premagati naravno napetost v hribini, ki deluje pravokotno na steno
vrtine je tlak v sondi enak naravni napetosti v trenutku začetka elastičnih deformacij,
t.j. na meji con 3 in 4 na diagramu. Več faktorjev vpliva, da tako dobljena vrednost
tlaka pomeni le oceno naravne napetosti v hribini (sekundarni razbremenilni tlaki
zaradi izvrtanja vrtine, ki se v času širijo v okolico vrtine; bočni vplivi, ker je tlak
izveden le na odsek vrtine, hitrost izvajanja preizkusa-zaostale napetosti, blago
uklonjena krivulja na mestu čitanja-nenatančna ocena , vpliv kolača izplake). Kljub
temu je z ovrednotenjem večjega števila meritev možno dobiti dobro oceno vrednosti
sekundarnih napetostih v okolici odkopa v trenutku merjenja.
IN-SITU/ 21
Opisane meritve s sondami so posebno uporabne, če želimo spremljati spreminjanje
sekundarnega napetostnega polja skozi daljše časovno razdobje. Pri interpretaciji
meritev moramo upoštevati, da vgradnja sond mnogokrat ni uspešna in sonde
kažejo nižje napetosti od dejanskih. Zato je potrebno vedno vgraditi več sond, da
dobimo statistično oceno, ugodna pa je tudi primerjava z drugim načinom meritev.
Hidravlična frakturizacija
Za določevanje in-situ napetosti v vrtinah se v zadnjem času v mehaniki hribin
uveljavlja metoda hidravlične frakturizacije, ki izhaja iz naftne industrije, kjer se
uporablja v globokih vrtinah.
Metoda temelji na vtiskanju vode na izoliranem odseku vrtine z gumijastimi tesnili:
Pritisk v merjenem odseku povečujemo toliko časa dokler hribina hidravlično
tenzijsko ne razpoka (hidravlična frakturizacija). Vtiskanje vode v okolico merjenega
odseka nadaljujemo, dokler poleg vrednosti pritiska loma (pl), dobimo tudi pritisk
vtiskanja (pv), ki hidravlično nastale razpoke drži stalno odprte. Med izvajanjem
pritiska odtisnemo mehko gumijasto cev na steno vrtine, da dobimo odtis nastalih
razpok in s tem smer razpokanja. Iz dobljenih tipičnih podatkov (pritisk loma, pritisk
vtiskanja in smeri razpokanja), lahko prostorsko opredelimo razporeditev napetosti.
Pri tem predpostavimo (oziroma izvedemo smer vrtanja tako), da je smer vrtanja
vzporedna eni izmed osi glavnih napetosti. Kot so pokazale meritve se razpoke
hidravlične frakturizacije odpirajo v smeri najmanjšega odpora t.j. v ravnini pravokotno na smer najmanjših tlačnih napetosti (Hmin).
IN-SITU/ 22
Ko nato z nadaljnjim včrpavanjem vode držimo odprte nastale razpoke, daje
izmerjena vrednost pritiska vtiskanja kar komponento najmanjših tlačnih napetosti:
pv = σ H min
Največjo vrednost dobimo iz pritiska loma pl:
p1 − p0 =
T + 3 ⋅ σ H min − σ H max − 2 ⋅ p0
K
P0 ....... porni tlak vode
T ...... natezna trdnost hribine (določena laboratorijsko ali na terenu)
K ..... porni-elastični parameter neodvisno določen v laboratoriju (1<K<2)
Vertikalni tlak določimo po enačbi Heima pv = γ * H (H...globina poizkusa pod
površino, γ...prostorninska teža hribine).
V primeru, da je vertikalna napetost najmanjša (σV<σH) je rezultat frakturizacije
potrebno drugače interpretirati. Takrat je prvi tlak loma pl1, ki ga dobimo, enak kar
najmanjši tlačni napetosti:
pl1 = σ H min
Nato se razpoke lomijo dalje v horizontalni smeri in dobimo še en tlak loma pl2, ki je
enak vertikalni napetosti :
pl2 = σ v
Če hribina ni izotropna, temveč usmerjeno močno razpokana ali skrilava potem ni
mogoče prostorsko določiti napetostne razporeditve, temveč le tlak, ki deluje
pravokotno na razpoke.
Iz literature je razvidno, da je določitev velikosti napetosti z metodo hidravlične
frakturizacije sorazmerno natančna (cca=10% razpoke, cca=25 % napaka). Za
raziskovanje dogajanj v okolici odkopa bi bila zelo koristna ne samo za določitev
vrednosti napetosti v prostoru, temveč tudi za proučevanje vdorov vode in blata v
odkopne prostore, saj se predvideva, da mehanizem vdora temelji prav na hidravlični
frakturizaciji.
IN-SITU/ 23
Velike tlačne blazine
Velike tlačne blazine služijo merjenju naraščanja vertikalnih napetosti zaradi
komprimacije in konsolidacije materialov v starem delu, ki so bili porušeni pri
odkopavanju premoga.
Hidravlične blazine so ovalne, večjih dimenzij od 0,5 do 1,2 m premera. Predhodno
so napolnjene z oljno-vodno disperzijsko tekočino na delovni tlak na nekaj barov.
Opremljene so z odzračevalno odprtino in povezovalno bakreno cevko, ki vodi do
manometra. Hidravlično blazino se vloži v posebno ležišče iz cementa na nivoju
višine odkopa. Pritisk krovnine, ki po odkopu polagoma nalega, se komprimira,
spremljamo preko manometra ali posebne avtomatske naprave beleženja tlakov.
Ugodno je, če je vsaka sonda pred vgradnjo testirana v laboratoriju, da se določijo
njene karakteristike in začetni delovni pritisk. Izkušnje kažejo, da je zaradi
nehomogenosti materiala v starem delu in drugih vzrokov potrebno izvesti več
meritev pod enakimi pogoji in nato podatke statistično obdelati. Rezultati meritev
dajejo zelo koristne podatke o poteku komprimacije in konsolidacije starega dela in
istočasnem naraščanju vertikalne obremenitve. Na njihovi osnovi lahko ocenimo
širino rušne cone in časovno odmaknjenost odkopavanja naslednje nižje etaže. V
Rudniku lignita Velenje se hidravlične blazine uporabljajo že od leta 1965 in dajejo
dobre rezultate.
Seizmoakustične meritve napetosti v hribini
Napetosti v hribini lahko določimo tudi preko korelacije s hitrostmi seizmoakustičnih
valovanj. Merjenja ponavadi vršimo med dvema vzporednima vrtinama od 0,5 m do
nekaj m narazen. Ker je v nehomogeni anizotropni kamnini povezava med
spremembami napetostnega stanja komplicirana, koreliramo dobljene in-situ
seizmoakustične hitrosti, s hitrostmi dobljenimi v laboratoriju na vzorcih vzetih iz
mesta terenskih meritev. Seizmoakustične laboratorijske meritve opravimo na vzorcu
pri različnih napetostnih stanjih pri enoosni obremenitvi. Na osnovi tako pridobljenih
primerjalnih diagramov lahko iz in-situ dobljene hitrosti določimo ustrezajočo
napetost. Obstajajo pa tudi številne druge metode.
Spremembe v napetosti lahko določamo tudi v kombinaciji seizmoakustičnih meritev
z drugimi in situ merjenji napetosti, ki služijo kot umeritveni faktor. V posameznih
primerih dobimo dobre rezultate, če namesto seizmoakustičnih valov uporabimo
običajne seizmične meritve (npr. cross-hole), ki pa jih koreliramo še z drugimi
meritvami. Pri seizmoakustičnih meritvah v okolici odkopov premoških slojev
IN-SITU/ 24
obstoja nevarnost napačne interpretacije spremembe hitrosti valovanja, ki je pogosto
posledica rahljanja hribin zaradi rušnih procesov, premikov referenčnih točk med
katerima merimo spreminjanje, vlage premoga in drugih geomehanskih parametrov.
Seizmoakustične meritve napetosti zato ne smemo uporabiti na območjih okolice
odkopa, kjer se dogajajo največji premiki. Zaradi njihove cenenosti v primerjavi z
drugimi in situ meritvam napetosti, jih izkoristimo kot dodatne spremljajoče meritve,
ki točkovne in časovno kratkotrajne meritve razširijo na širši prostor in daljše
časovno razdobje.
Metode meritev premikov in deformacij
Pri odkopavanju debelih premoških slojev, posebno pri večetažnem zaporednem
odkopavanju so premiki na površini, krovnini in okolici odkopa znatni. Premike, ki
nastanejo zaradi odkopavanja delimo na premike pred čelom, premike neposredno
nad in za odkopom in premike, ki so posledica komprimacije in konsolidacije
materiala, ki zapolni odkopne prostore. Tem premikom v okolici čela se pridruži
rušenje celotne krovnine vse do površine.
Premike merimo z običajnimi geodetskimi metodami na površini in v jamskih progah
v okolici opazovanega odkopa. Za prostorsko razporeditev premikov, ki nastanejo pri
rušenju krovnine v smeri odkopa pa moramo tem meritvam pridružiti meritve
premikov v vrtinah, izvrtanih iz površine ali jamskih prog, ki segajo na področja
največjih deformacij.
V tekstu bom opisal tiste meritve, ki v jamskih pogojih dajejo najboljše rezultate.
Osnovna razlika med običajnimi geotehničnimi meritvami premikov je namreč, da
običajno potrebujemo mnogo manjšo natančnost rezultatov meritev (red velikosti v
milimetrih, ne pa 1/1000 mm), vendar tako robustno opremo in kostrukcijo, ki dobro
prenaša velike premike strižne deformacije.
Žična sidra
Na mesta pred, nad in za odkopom, ki so dosegljiva z vrtanjem vgradimo sidro
konstrukcije prikazane na sliki :
IN-SITU/ 25
Od sidra vodi neraztegljiv žični kabel v prostor, kjer merimo premike. Kabel mora biti
zaščiten s posebno cevjo po kateri kabel drsi. V primeru, da zaščitne cevi ne
uporabimo, mora vrtina ostati zacevljena. Premike sidra merimo z avtomatično
napravo ali ročno v določenih časovnih razdobjih. Za dobre rezultate meritev je
bistvena taka konstrukcija sidra, ki je na mestu vgradnje popolnoma nepremakljiva.
Poleg mehanskih sider je možno uporabiti tudi zacementirane (ali zalite s smolnatim
vezivom) siderne glave. Natančnost meritev je odvisna od izvedbe registrirne naprave. Za pojave, ki jih spremljamo pri odkopavanju premoga večinoma zadostuje
natančnost z napako +/- 1 mm.
Žično sidro je eno izmed najbolj preprostih naprav za merjenje deformacij. Njegova
prednost je preprosta in enostavna vgradnja, ter cenenost opreme. Vgradnja je
možna na območjih z zelo velikimi pomiki, ker žični kabel v zaščitni cevi še vedno
drsi kljub velikim deformacijam vrtine. Slaba stran žičnega sidra je težka
interpretacija rezultatov, kadar nam smer premikov ni znana in močno odstopa od
smeri vrtine. V teh primerih dobimo le absolutno oceno velikosti premikov
neorientirane v prostoru. Žična sidra lahko uporabimo tudi za določitev linije nad
odkopnim prostorom, kjer horizontalni premiki preidejo v vertikalno rušenje. Takrat
pride do zelo velikega trenutnega premika žičnega sidra in nato pretrganja žičnega
kabla.
Večtočkovni cevni ekstenziometri
Iz jamskih prostorov, enako kot žična sidra, lahko vgradimo v vrtine cevne
ekstenziometre, ki merijo premike v smeri cevi v točkah na krajših razdaljah med
seboj (npr. 1 do 2 m narazen). Tako ne dobimo le posameznega točkovnega
podatka temveč absolutne razlike premikov vzdolž celotne merske premice.
IN-SITU/ 26
Na sliki prikazujemo večtočkovni cevni ekstenziometer, ki je bil razvit za velenjske
premoške prilike. Obstajajo pa še številne drugačne konstrukcije, ki pa so bile
večinoma razvite za zelo majhne pomike in temeljijo na elektromagnetnih principih
merjenj.
Ekstenziometer je sestavljen iz dveh cevi različnega premera, tako da notranja cev
drsi v zunanji. Maksimalni možni pomiki v posamezni točki so 150 mm. Pomike
merimo s posebno skonstruirano glavo, ki jo naslonimo na robove notranje cevi.
Ekstenziometer pritrdimo v vrtino s cementacijo prostora med cevmi in steno vrtine.
Cementacija se vrši s potiskanjem cementnega mleka za cevi toliko časa dokler se
cementno mleko ne pojavi v posebni kontrolni cevki, ki vodi od cementnega čepa po
notranjosti cevi. Če je ekstenziometer usmerjen navzdol, cementacijo izvedemo
preko cevke in jo končamo, ko se cementna masa pojavi na ustju vrtine. Po
cementaciji cevko odstranimo.
Več cevni točkovni ekstenziometer je uporabenza proučevanje premikov pred
odkopom in vertikalnih premikov za odkopom v starem delu pri komprimaciji in
konsolidaciji starega dela. Pri vgradnji ekstenziometra izvedemo vrtine iz odvoznih,
dovoznih in zračnih prog odkopa ali pa iz pripravnih prog naslednje etaže. Smer
vrtanja mora biti v smeri največjih pričakovanih deformacij.
Merilec uklona vrtine
Premiki, ki so posledica odkopavanja, če jih vektorsko opazujemo imajo vedno
težnjo gibanja proti odprtini odkopa, pri čemer je vertikalna komponenta zaradi
odkopavanja močno povdarjena. Vertikalno komponento izmerimo z žičnimi sidri ali
ekstenziometri, medtem ko je horizontalna komponenta premikov težko določljiva.
Z merilcem uklona vrtine, katerega konstrukcija in osnovni princip delovanja je
spodaj opisana, to pomanjkljivost v veliki meri odpravimo. Na spodnji sliki je prikazan
eden izmed uveljavljenih načinov merjenja na tak način:
IN-SITU/ 27
Postopek merjenja je naslednji: Sonda, ki meri nagib, drsi po kanalih plastične cevi,
ki je orientirano zacementirana v vrtino. Na cevi so tudi razmiki z objemkami, ki
omogočajo meritve manjših krčenj in raztegovanj sistema cevi. Iz merjenih nagibov
v dveh pravokotnih smereh in sprememb dolžine cevi dobimo prostorske premike.
Če meritve ponavljamo v zaporednih časovnih razdobjih pri napredovanju odkopa,
dobimo spreminjanje prostorskih deformacij tudi v časovni odvisnosti. Izkušnje
meritev kažejo, da pogosto trdnost plastičnih vodilnih cevi ni zadostna pri velikih
horizontalnih premikih, ki so v bližini odkopov, zato je potrebno plastično cev
dodatno zaščititi še z železno obložno kolono. V takem primeru pa izgubimo
vertikalno komponento premikov in ne moremo meritev uklona kombinirati z drugimi
metodami premikov.
Meritev uklona, daje pri proučevanju rušnih procesov v okolici odkopa premogov
najboljše rezultate za oceno pomikov neposredno pred čelom odkopa.
Ekstenziometri vgrajeni iz površine
Z ekstenziometri, ki so nameščeni v vrtine izvrtane iz površine na različne globine
nad območjem odkopavanja, spremljamo vertikalne premike od neposredne krovnine odkopov do površine. Metoda je uporabna
kadar odkopi ne leže zelo globoko pod površino. V vsako vrtino vgradimo več
ekstenziometrov na različne globine.
Ekstenziometri so zgrajeni podobno kot žična sidra z razliko, da so projektirani na
mnogo večje natezne sile. Glava ekstenziometra je iz rebraste železne palice dolžine
cca 1,5 m. Iz glave vodi jeklena pletena žica na površino, kjer poteka preko koluta do
uteži, ki povzroča potrebno napetost žice. Žica je zaščitena s cevjo iz rebraste
plastike. Vgradnjo ekstenziometra izvršimo s cementiranjem območij, kjer so železne
palice, vmesni prostor pa zasipljemo z drobnim peskom.
IN-SITU/ 28
Meritve s površinskimi ekstenziometri omogočajo zasledovati tudi zelo velike pomike
(preko 10 m) medtem ko je njihova natančnost velikosti reda +/- 1 cm. Registrirajo
vzdolžni premik ob vrtini, zato ni mogoče izločiti vertikalne in horizontalne komponente, kot tudi ne povijanje vrtine. Kot drugi tipi ekstenziometrov so podvrženi
strigom vrtine, ki lahko ogrozijo njihovo delovanje. Natančnost merjenja je predvsem
odvisna od uspešnosti vgradnje. Iz literaturnih podatkov je znano več različnih
konstrukcij površinskih ekstenziometrov, ki pa vsi delujejo na opisani način. Pri
manjših deformacijah je kot površinske ekstenziometre možno uspešno uporabiti tudi
tip opisan v prejšnji točki.
Osnovni namen merjenj s površinskimi ekstenziometri jedoločitev višine
neposrednega rušenja nad odkopi premoga in spoznati razporeditev premikov v
celotni krovnini pri različnih položajih odkopnega čela, glede na merilno vrtino (pred,
nad, za odkopom).
Meritev s površinskimi ekstenziometri moramo istočasno spremljati z geodetskimi
meritvami ustja merske vrtine.
Merilne naprave za določevanje geomehanskih lastnosti hribin
Za določitev lastnosti hribin in premoga večinoma uporabljamo laboratorijske
preiskave na vzorcih pridobljenih iz vrtin. Laboratorijske preiskave pa v celoti, razen
IN-SITU/ 29
pri izotropnih homogenih in nerazpokanih kamninah ne dajejo reprezentativne slike
o dejanskih lastnostih materialov, ker preiskani vzorec predstavlja homogeni točkasti
izsek iz kvazihomogenega, kvazikontinualnega in razpokanega okolja. Zato so
rezultati laboratorijskih analiz ponavadi višji od dejanskih na terenu. V zadnjem času
se zato v inženirski praksi posveča mnogo pozornosti laboratorijskim preiskavam in
terenskimanalizam razpokane hribine. Poleg tega je povdarek na in-situ
geomehanskih meritvah lastnosti hribin, t.j. določanju geomehanskih lastnosti na
mestu samem. Z različnimi in-situ meritvami v manjši ali večji meri odpravimo
pomanjkljivost reprezentativnosti preiskave. In-situ meritve so posebej pomembne
pri proučevanju procesov, ki se dogajajo v okolici odkopov v debelih premoških
slojih. Intenzivni rušni procesi, ki se dogajajo na širšem prostoru namreč lokalno
povzročajo zelo variabilne spremembe lastnosti hribin zajetih v rušenje. Nastopajo
cone blokovnega razpokanja, cone striženja, cone plastičnih deformacij in cone
popolnega porušenja hribine. Z in-situ preiskavami želimo določiti razsežnost teh con
in velikost sprememb v geomehanskih lastnostih hribin glede na prvotne. Tem
preiskavam moramo, za čim bolj polno sliko pridružiti tudi klasične laboratorijske
preiskave, pa tudi modelne laboratorijske (ali računalniške) raziskave.
Hitrost penetracije vrtalnega kladiva v hribino
Merjenje hitrosti prodiranja vrtalnega dleta v hribino je sorazmerno enostavna
metoda za kvantitativno ugotavljanje stopnje porušenosti ali razrahljanosti hribine
zajete v rušenje. Metoda zahteva možnost vrtanja v "staro delo" ali iz dostavnih ali
pripravljalnih prog in ustrezno vrtalno garnituro. Vrtalna garnitura mora omogočati
vrtanje pri enakomerni hitrosti vrtanja in enakomerni sili pritiska vrtalnega dleta na
koncec vrtine, kot tudi konstantnih vseh drugih vrtalnih parametrih. Istočasno
spremljamo tudi sestavo hribine po drobcih izvrtanine. Vrtanje je po možnosti suho
po možnosti s kotalnim dletom, da se izognemo sekundarnim vplivom črpalke ter
izplake. Hitrost penetracije dobimo z dolžino premaknitve vrtalnega drogovja v
določeni časovni enoti (npr. 1 minuti) ali z merjenjem časa za premik dleta za
določeno dolžino (npr. 1 dm).
Na sliki je prikazan tipični diagram, ki je rezultat opisane metode.
Z napredkom avtomatičnega instrumentalnega spremljanja vrtanja in z vzporednimi
preiskavami v vrtini je nastala možnost tudi kvalitativne interpretacije hitrosti
penetracije vrtalnega kladiva. Hitrost napredovanja dleta predvsem koreliramo
IN-SITU/ 30
z gostoto in strižnimi karakteristikami hribine.
Karotaža vrtin
Pod karotažo vrtin uvrščamo metode, ko v vrtino z določeno konstantno hitrostjo
potiskamo (spuščamo) sondo, ki preiskuje določeno fizikalno lastnost stene v bližnji
okolici vrtine. Skonstruirane so številne sonde, ki temeljijo na različnih fizikalnih
principih.
V tabeli spodaj so opisane tiste metode, ki dajo pri proučevanju tipa in lastnosti hribin
najboljše rezultate. Na splošno delimo karotažne preiskave na električne, seizmoakustične in radioaktivne metode.
Vrsta karotaže
1.
Fizikalni princip
Uporabnost
določitev el. upornosti med enojno
elektrodo v vrtini
el. upornost na stenah vrtine med
dvema elektrodama
litostratigrafska določitev
Električna karotaža
a) Točkovna določitev el. upornosti
b) Normalna upornost
c) Indukcija
litostratig. določitev in kvaliteta
hribine, poroznost, vsebnost soli v
podzemni vodi
preiskava izven preiskane cone
vrtin
upornost preiskane cone
ocena prepustnosti formacije
naravna potencialna razlika na
steni vrtine
v povezavi z upornostjo, litološko
indentifikacijo in korelacijo
a) Akustična k. ali zvezno
določanje hitrosti
zvezno določanje (P valovi) hitrosti
na steni vrtine
določitev kvalitete hribine, stopnje
razpokanja, poroznost
b) 3-D akustična karotaža
zvezno določanje P in S valov na
steni vrtine
poleg 2(a) tudi dinamični moduli in
homogenosti materiala (z gostotno
sondo skupaj)
c) Akustična k. med vrtinama (glej
tč. 2)
določitev hitrosti med vrtinama
določitev zakraselosti, kvalitete
kamnine in napetosti
d) Laterolog
e) Mikrolaterolog
f) Spontani potencial (Sp)
2. Akustična karotaža
IN-SITU/ 31
3. Radioaktivna karotaža
γ - karotaža
hitro odčitavanje z zveznim
določanjem naravne
radioaktivnosti žarkov
določanje vsebnosti glinaste
frakcije
γ - γ karotaža
intenzivnost žarčenja po obsevanju
z žarki
določitev gostote hribine
nevtronska karotaža
zvezno določanje vsebnosti vodika
ob okolici vrtine (t.j. vode)
določanje poroznosti
IN-SITU/ 32
Za preučevanje dogajanj v okolici odkopa so najbolj pomembne akustična karotaža
in gama-gama karotaža, mnoge koristne podatke pa dobimo tudi z drugimi
karotažami. Osnovni problem uporabe karotaž v rudniških pogojih iz jamskih vrtin, je
nevarnost izgube sond zaradi striženja in zaruševanja vrtin (zelo visoke cene sond)
in neprilagojenost karotažnih naprav metanskemu ozračju. Področje, ki je najbolj
primerno za karotažne preiskave je področje za odkopom - "staro delo".
Karotažne preiskave je potrebno vedno tudi korelirati z drugimi preiskavami v
vrtinah, pa tudi z običajnimi seizmičnimi preiskavami (uphole-downhole). Na spodnji
sliki je prikazan način uporabe karotažnih meritev iz jamskih prostorov:
VDP (vodoprepustni) preizkusi
Vodoprepustni preizkusi (kratica: VDP) imajo namen določiti prepustnosti hribine v
okolici odkopa. Prepustnost hribine, ki je razpokana zaradi rušnih procesov in v
sekundarnem napetostnem stanju je za določitev potencialne nevarnosti vdorov
vode in blata zelo pomemben faktor. Prepustnost določamo v jamskih vrtinah po
odsekih, ki jih izoliramo z gumijastimi tesnili. Na sliki je prikazana tipična razporeditev
opreme za meritev VDP v jamskih prostorih:
Postopek meritev je naslednji. V izbran odsek vrtine vtiskamo vodo pri določenih
IN-SITU/ 33
pritiskih. Pritisk ponavadi izvajamo v petih stopnjah po 10 minut vsako, tako da
pritisk povečujemo do najvišje stopnje (tretja stopnja) in nato zopet znižujemo na
začetni tlak. Pri določitvi največjega tlaka (ki je standardno 10 barov) je potrebno
paziti, da ta tlak ni previsok, kar povzroča sekundarne pojave (odpiranje razpok,
spiranje razpok). Izračun prepustnosti izvršimo po La-Franck-ovi formuli oziroma
preračunamo v lugeone. En lugeon je vrednost 1 litra/m pri 1 MN/m2 (Lugeon,
k……koeficient prepustnosti
Q=
2 ⋅π ⋅ m⋅ k ⋅ h
⎛ R⎞
ln⎜ ⎟
⎝ r⎠
h……vodni tlak v metrih
vodnega stolpca
m……dolžina merjenega odseka
R……radij vpliva
r……radij merskega odseka
1933). Iz oblike diagrama količine vtiskane vode - tlak vode, določimo lahko tudi tip
toka vode vtisnjene v hribino.
Pri testih pri proučevanju nevarnosti vdora vode iz vodonosnikov moramo predhodno
oceniti naravne tlake v hribini in tlake vode v prvih vodonosnikih. Prav tako moramo
iskati prepustnost kot funkcijo položaja mesta meritve glede na odkopni prostor. Zato
povečini ni možen standardni postopek in moramo merjenja prilagoditi razmeram v
jami. Ugodno je, če VPD meritve kombiniramo z meritvijo napetosti v hribini kot tudi
z laboratorijskimi permeameterskimi preiskavami na velikih vzorcih.
Presiometrične meritve
Meritve s presiometrom uporabljamo za določitev elasto-plastičnih karakteristik hribin
in-situ. Osnovni princip meritve je, da z gumijasto valjasto sondo na steno vrtine
izvajamo radialno tlak, ki ga postopoma povečujemo in istočasno merimo
deformacije gumijaste membrane presiometra.
IN-SITU/ 34
Razporeditev merske opreme je razvidna iz gornje slike.
Na risalniku vzporedno s potekom preizkusa rišemo krivuljo tlak-deformacije. V
linearnem delu izvedemo več obremenitev in razbremenitev stene vrtine s
presiometrom (histerezne zanke). Iz dobljenega diagrama določimo presiometerski
modul Ep in sekantni modul posameznih cikličnih obremenitev (E1, E2,...), poleg
tega pa še ocenimo naravne napetosti na mestu meritve (točka 2.1.,...) in mejo
plastičnosti. Iz oblike krivulje lahko sklepamo v koliko meri je preiskana hribina
razpokana in porozna. Presiometrični modul Ep je po literaturnih podatkih večji od
Youngovega elastičnega modula, medtem ko so mu sekantni moduli bližji. Večina
avtorjev priporoča, da za oceno Yongovega modula vzamemo prav sekantni modul
E1. Naše izkušnje meritev v Rudniku lignita Velenje kažejo, da je v Velenjski kotlini
najbližji Youngovem modulu, kar presiometrični modul Ep.
Dogajanja v okolici odkopov v veliki meri vplivajo na spreminjanje elastičnih lastnosti
hribin. Zato je potrebno elastoplastične lastnosti določevati tako pred, nad in za
čelom odkopa t.j. na vseh področjih, ki so dosegljiva z vrtanjem. Uspešna opredelitev
spreminjanja elastičnih lastnosti hribin v odvisnosti od oddaljelnosti in položaja glede
na odkop je pomembna za razumevanje rušnega procesa, omogoča pa tudi
matematično modeliranje rušnih procesov.
Drugi instrumenti za in-situ določanje geomehanskih lastnosti
Poleg opisanih aparatov najdemo v literaturi še precej naprav, ki v vrtinah
omogočajo določanje različnih geotehničnih lastnosti, so pa manj razširjene in
njihova zanesljivost še ni verificirana.
V vsakem podzemnem prostoru so razmere in pogoji za izvedbo in-situ raziskav
različni, pa tudi problematika je od enega do drugega drugačna. Zato je v projektih
in-situ meritev potrebno standardne postopke in naprave prilagoditi razmeram,
pogosto pa razviti lastne tehnike in-situ merjenj in specialne merilne naprave.
IN-SITU/ 35