Metoda georadarowa

Metoda georadarowa opisywana również skrótem GPR (Ground Penetrating Radar) należy do grupy elektromagnetycznych metod geofizycznych. Jest to nieniszcząca technika pomiaru zmian ciągłości i jednorodności ośrodka, o częstotliwościach sygnału od 10 Mhz do kilku GHz. Stosuje się dwa rodzaje systemów, ekranowane oraz mniej popularne ale wciąż niezastąpione w niektórych zagadnieniach systemy nieekranowane o niższych częstotliwościach. Nisko częstotliwościowe systemy anten posiadają duży zasieg głębokościowy, lecz mniejszą rozdzielczość, dlatego najlepiej sprawdzają się w geotechnice i geologii.

Małowymiarowe zestawy anten o wysokich częstotliwościach używane są do precyzyjnych wysokorozdzielczych pomiarów testujących stan np. struktury betonów, nawierzchni dróg itp. Georadar jest metodą ciągłą, bezinwazyjną, dostarczającą danych o badanym ośrodku bez konieczności użycia metod destrukcyjnych.

Zasada pomiaru GPR

Nadajnik systemu generuje impulsowy sygnał fali elekromagnetycznej o określonych częstotliwościach radarowych, a odbiornik rejestruje jego echo i czas jego przyjścia. Układ nadawczo-odbiorczy jest sterowany przez jednostkę kontrolną i  dedykowane oprogramowanie pomiarowe zainstalowane na komputerze typu laptop. System ekranowany minimalizuje wpływ zakłócen elektromagnetycznych generowanych przez czynniki zewnętrzne  Pomiar georadarowy najczęściej wykonuje się tzw. powierzchniową metodą refleksyjną - gdzie nadajnik i odbiornik w stałej odległości od siebie przemieszczają się regularnie po powierzchni terenu, a punkt pomiaru leży w połowie odległości nadajnik odbiornik wg. ponizszego rysunku:

Georadar - Ground Penetrating Radar (GPR) - profilowanie i mapowanie 2D/3D. Schemat zasady pomiaru:

Refleksyjna metoda pomiarów georadarowych polega na odwzorowaniu granic litologicznych, zmian ich ciągłości i lokalizacji niejednorodności. Profil georadarowy rejestrowany jest w dziedzinie czasu, jest to czas podwójny propagacji fali z nadajnika do miejsca odbicia i z powrotem do odbiornika. Połowa tego czasu pomnożona przez prędkością fali EM w danym ośrodku okrełla głębokość położenia obiektu odbijajacego. Wielkość amplitudy odbicia jest proporcjonalna do kontrastu prędkości fali w ośrodkach nad i pod granicą odbijającą. Czas odbicia impulsu po przeskalowaniu w głębokość odwzorowuje przebieg granic odbijajacych, natomiast zmiana amplitudy odbicia wzdłuż danej granicy świadczy o zmianach własności w ośrodku nad i pod granicą odbijającą.

Przykład zinterpretowanego profilu georadarowego, osuwisko na nasypie kolejowym:

Firma Geopartner dysponuje systemami anten ekranowanych i nie ekranowanych w całym spektrum częstotliwości używanym do rozwiązywania wszystkich zagadnień przy pomocy metody georadarowej oraz najnowocześniejszym wielkoanałowym systemem georadarowym pozwalającym uzyskać jednocześnie informacje z kilku stref gębokościowych i jednocześnie zwiększyć pokrycie obszaru badań.

Zastosowanie metody georadarowej

W fizyce opisuje sie dwa rodzaje fal, fale sprężyste i elektromagnetyczne. Sejsmiczne fale sprężyste są stosowane w głębszych badaniach geologicznych ze względu na znaczną długość fali i nie sprawdzają sie w płytkiej strefie do kilku metrów. Technika radarowa natomiast jest szczególnie przydatna w tej strefie. W zależności od potrzeb może skanować bardzo dokładnie obraz zmian gruntu. Rozdzielczość pozioma i pionowa obrazu, a więc zmian wewnętrznych gruntu może sięgać od centymetrów do milimetrów zależnie od potrzeb i celu badań.

Metoda georadarowa jest stosowana w następujacych zagadnieniach:

• Badanie i monitoring wałów przeciwpowodziowych oraz innych budowli hydrologicznych
• Inspekcje stanu dróg
• Ciągła analiza struktury podtorza oraz nasypów kolejowych
• Lokalizacja pustek i szczelin,
• Określenie granic litologicznych i grubości warstw. Lokalizacja zbiorników, beczek, rurociągów i sieci podziemnych (metalowych i nie metalicznych)
• Inwentaryzacja obszarów zurbanizowanych i poprzemysłowych (pogrzebane fundamenty, piwnice, metalowe konstrukcje
• Mapowanie istniejących i historycznych składowisk odpadów
• Badanie struktury stropów i murów
• Lokalizacja zbrojenia, ciagów kanalizacyjnych, wentylacyjnych, ukrytego okablowania
• Badanie pustek, nieciagłości, infrastruktury pod dnem.
• Odnajdywanie stref zawodnionych, miejsc uprzywilejowanej filtracji, przecieków, poziomów wodonośnych
• Lokalizacja pustek, pęknięć, szczelin, rozwarstwień itp.

W polskim prawie w Rozporządzeniu Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 wrzeźnia 1998 w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych metoda jest wymieniona w §4 pkt2 ppkt 2d w brzmieniu <badania georadarowe>.(Dz.U. Nr 126 poz. 839). Jest ona wykorzystywana jako metoda rozpoznawania struktury ośrodka gruntowego.