Obrazowanie elektrooporowe 2D i 3D to efektywne narzędzie do badań w miejscach poszukiwań oraz szeroko pojętej inżynierii, łączące badania rozpoznawcze i środowiskowe.

 

Podstawowe założenia

Zasadniczym założeniem obrazowania elektrooporowego jest fakt, że różne materiały geologiczne posiadają różne właściwości elektryczne. Warstwy zalegające pod powierzchnią mogą być identyfikowane/rozpoznane na podstawie tych właściwości. Wykorzystywanym parametrem jest tu rezystywność wyrażona w Ohmach albo jej odwrotność czyli przewodność wyrażona w Siemensach na metr. Rezystywność  zależy głównie od zawartości wody oraz minerałów ilastych.

Metoda bazuje na pomiarach pola potencjałowego stymulowanego bezpośrednio przez prąd albo bardzo niskiej częstotliwości zmienny prąd płynący w umieszczonych w gruncie metalowych elektrodach. Prąd elektryczny jest wprowadzany do ziemi przez parę elektrod prądowych i różnica potencjałów mierzona jest przy pomocy pary elektrod potencjałowych.

 

 

Sprzęt

Rozwój nowych technologii w obrazowaniu elektrooporowym spowodował wprowadzenie do użycia  systemów gromadzących duże ilości danych wykorzystujących komputery zaopatrzone w operacyjne systemy pomiarowe. Po tym, jak serie elektrod są rozwijane w układzie (zwykle Wenner, Schlumberger, dipol-dipol, pole-pole), komputer automatycznie zbiera dane z wielu różnych konfiguracji elektrod. Większa przestrzeń między elektrodami oraz większa ich ilość w zestawoe pomiarowym, skutkuje większą głębokością penetracji i zarazem spadkiem rozdzielczości.

Na końcowy efekt składają się podpowierzchniowe modele rezystywności pozornej i geologiczne ich interpretacje. Rezultaty zwykle są przedstawiane w postaci warstwicowych map oporności pozornej. Wyniki mogą być również przesyłane do programów CAD.

Pseudosekcje są konstruowane na podstawie danych pomiarowych. Rezystywność pozorna jest obliczana na podstawie tych danych przy użyciu inwersji – zadania odwrotnego. Pomiary mogą być przeprowadzane w postaci 2D lub 3D w zależności od postawionego problemu.

 

Zastosowanie

Obrazowanie elektroporowe jest nieinwazyjną techniką, która może znaleźć szereg różnych zastosowań. Szczególnie efektywne jest w silnie przewodzących ośrodkach, np. w obszarach o gliniastych gruntach, gdzie metoda georadarowa lub inne metody elektromagnetyczne są nieprzydatne.

  W badaniach geotechnicznych i pracach poszukiwawczych, metoda elektrooporowa może być używana na przykład do określania głębokości zalegania podłoża skalnego albo miąższości nadkładu, grubości warstw glin i iłów lub nasypów, szczelności i struktury zapór ziemnych, lokalizowania zapadlisk, pustek  oraz stref spękań.

W hydrogeologii kierunek spływu i zaleganie zwierciadła wód podziemnych, kartowanie abrazji morskiej i rzecznej, wtargnięć zasolonej wody i charakteryzowanie podpowierzchniowych warunków hydrogeologicznych.

 W badaniach środowiskowych, obrazowanie elektrooporowe jest efektywne w kartowaniu smug dobrze przewodzących skażeń albo zanieczyszczeń gruntu metalami ciężkimi. Metoda może być również użyteczna do nakreślenia przestrzeń przestrzeni podlegającej oczyszczeniu. Obrazowanie elektrooporowe może być również wykorzystane do określania zasobów piasku i żwiru, kartowaniu archeologicznym oraz pracach związanych z drążeniem tuneli drogowych i kolejowych.

Metoda elektrooporowa należąca do geofizycznych metod geoelektrycznych znajduje szerokie zastosowanie w szeroko pojmowanej ochronie środowiska. Głównie wykorzystywana ze względu na swoją specyfikę jest metoda elektrooporowa w kontroli jakości i ochronie środowiska gruntowo-wodnego. Wykorzystuje ona fakt, iż każdy materiał posiada inny opór elektryczny. W czasie badań rejestrowane są zmiany wartości względnego oporu ośrodka (zmiany oporu w stosunku do tła) podczas przepływu prądu elektrycznego. Uzależnione są one od obecności w niej obiektów archeologicznych, struktur geologicznych oraz różnego rodzaju substancji mogących mieć wpływ na zmianę charakterystyki opornościowej. Prąd przepływa pomiędzy wbitymi w ziemię elektrodami, połączonymi ze źródłem prądu elektrycznego. Badania metodą elektrooporową mogą być realizowane w zależności od potrzeb w postaci geoelektrycznych badań penetracyjnych, elektrooporowego sondowania azymutalnego, dipolowego profilowania indukcyjnego oraz obrazowania elektrooporowego (resistivity imaging). Badaniom tą metodą podlegają zjawiska zachodzące w zakresie do kilkunastu metrów wgłąb ośrodka i wywołują zmianę chemizmu w środowisku hydrogeologicznym, jak rónież takie które powodują zaburzenia w pierwotnej strukturze gruntu. Możliwa jest analiza dynamiki zmian zjawisk zarówno w sensie ich zasięgu jak i intensywności. Głównym celem badań elektrooporowych w dziedzinie ochrony środowiska jest:

• kartowanie ( zasięg poziomy i pionowy) aureoli skażeń wokół ogniska skażeń, którym może być czynne bądź zrekultywowane składowisko odpadów, oczyszczalnia ścieków, mogielniki i zbiorniki paliw oraz wszelkiego rodzaju obiekty mogące stanowić zagrożenie dla środowiska ze względu na charakter swojej pracy,
• monitoring migracji i dynamiki zmian skażeń.

Przeprowadzenie badań elektoroporowych jest zalecane zarówno na etapie prac projektowych, ponieważ pozwala zapoznać się z warunkami istniejącymi na danym terenie, w przypadku obiektów użytkowanych ponieważ działając w formie monitoringu daje informacje o stanie faktycznym szczelności i przyjazności obiektów dla środowiska, a w przypadku katastrof daje precyzyjne informacje o zasięgu i intensywności zanieczyszczeń oraz na etapie zamykania (rekultywacji) kontrolując jakość zabezpieczeń i chroniąc przed zanieczyszczeniem lub alarmując w postaci powstania takowego.