Thí nghiệm địa chấn lỗ khoan, PS Logger

- Tại sao các dự án kỹ thuật xây dựng chính thường sử dụng đầu dò PS Logger để xác định cường độ của đất và đá?

- Đầu dò PS Logger đo vận tốc sóng P (sóng nén – sóng dọc) và sóng S (sóng cắt – sóng ngang) trong một lỗ khoan duy nhất mà không cần cần nguồn năng lượng kích bên ngoài. Vì vậy triển khai công việc khảo sát đơn giản và nhanh chóng, tiết kiệm chi phí, đặc biệt là khi so sánh với các phương pháp thay thế.

- Khi được kết hợp với các giá trị đo khối lượng thể tích (từ ghi dữ liệu độ chặt hoặc từ thí nghiệm mẫu lõi) có thể tính toán các mô đun biến dạng nhỏ (Young, Shear và Bulk) bằng các công thức đơn giản.

Giới thiệu PS Logger

- PS Logger được phát triển vào thập niên 1790 bởi OYO Corporation, cung cấp công cụ dạng sóng đầy đủ tạo ra các kết quả đo vận tốc sóng P và S trong vật liệu không cố kết và hệ tầng đá ở độ sâu.

- Ứng dụng ban đầu là phân nhỏ khu vực, để mô tả các khu vực dễ bị động đất với các đặc điểm địa chất và địa vật lý như rung chuyển mặt đất, nhạy cảm hóa lỏng, sạt lở đất, nguy cơ đá lăn và lũ lụt liên quan đến động đất, do đó xác định được nguy cơ địa chấn trong khu vực đó.

- Sự thành công của đầu dò đến nỗi chẳng mấy chốc nó đạt được sự chấp nhận trong phạm vi kỹ thuật xây dựng, đầu tiên là ở Nhật Bản và Châu Á, sau đó là Hoa Kỳ vào những năm 1980 và tiếp theo là ở Châu Âu.

- Hãng sản xuất đã tiếp tục phát triển và sản xuất các đầu dò trong 2007, hãng là người dẫn đầu thị trường, đặc biệt là trong sự phát triển thị trường điện gió ngoài khơi, như dịch vụ chìa khóa trao tay, dịch vụ cho thuê lâu dài và ngắn hạn, hoặc để mua bán.

-  Nó cũng gắn tương thích với các loại đầu dò đường kính nhỏ ghi dữ liệu lỗ khoan của hãng, nó được hiệu chuẩn và cấp giấy chứng nhận hợp quy giấy xác nhận trước khi xuất xưởng.

PS Logger hoạt động như thế nào?

- PS Logger là một đầu dò âm thanh dạng sóng đầy đủ, được thiết kế để đo vận tốc sóng nén (sóng dọc) và sóng cắt (sóng ngang) trong hệ tầng đất và đá.

- PS Logger hoạt động bằng cách sử dụng gián tiếp kích thích hơn là chuyển đổi chế độ như trong một âm thanh thông thường. Nó có khả năng thu được dữ liệu sóng P và S độ phân giải cao ở độ sâu lỗ khoan lên tới 600m.

- PS Logger chứa một thiết kế độc đáo với nguồn búa mạnh mẽ và hai cảm biến thu, ngăn cách nhau bởi các ống giảm âm. Để thu thập dữ liệu, đầu dò dừng lại ở độ sâu yêu cầu, nguồn búa được kích bằng lệnh từ thiết bị mặt đất.

- Khi kích, con thoi vận hành bằng điện từ thẳng hàng trục lỗ khoan đánh lên các tấm trên các cạnh đối diện của đầu dò, thiết lập tăng gấp đôi áp suất trong dung dịch xunh quanh. Kết quả là sự chuyển động của chất lỏng tạo ra một sóng ống tại thành lỗ khoan với vận tốc gần với vận tốc cắt của hình thành cùng với một nén sóng.

- Khi sóng truyền song song với trục lỗ khoan, chúng thiết lập chuyển động của chất lỏng tương ứng được đo bằng sự kết hợp hai cảm biến thu (hydrophone 3D nổi trung tính cho sóng P và geophone cho sóng S), cho phép đo vận tốc sóng trực tiếp. Phần mềm vận hành bao gồm tiện ích để xếp chồng nhiều lần đo và lọc dữ liệu như trong thu dữ liệu địa chấn bình thường.

Lợi ích chính của PS Logger

- PS Logger hoạt động trong một lỗ khoan duy nhất chứa đầy chất lỏng trái ngược với phương pháp cross-hole yêu cầu hai hoặc nhiều lỗ khoan được chuẩn bị đặc biệt.

- Phương pháp này hoạt động trong các lỗ khoan mở hoặc có ống vách nhựa rót vữa và không cần bơm rửa bùn lỗ khoan trước ghi dữ liệu, không ảnh hưởng đến sự ổn định của lỗ khoan. PS Logger phần lớn không bị ảnh hưởng bởi anh hưởng của đường truyền có thể gây ra vấn đề cho phương phápcross-hole.

- Với nguồn kích mạnh mẽ tích hợp, năng lượng kích là không đổi trong suốt phạm vi của lỗ khoan, không phụ thuộc vào độ sâu lỗ khoan, cho kết quả đo vận tốc tin cậy trong đá cứng và sự hình thành chậm nhất.

- Độ phân giải chiều dọc cao (thường là 0,5m) cho phép đo các lớp mỏng và không bị ảnh hưởng bởi các lớp vận tốc cao bên trên các lớp vận tốc thấp.

- Vì không yêu cầu nguồn bên ngoài nên hệ thống này trở nên lý tưởng để làm việc ngoài khơi trên sà lan, giàn khoan tự nâng và tàu khoan.

- Khi đầu dò được treo trong lỗ khoan, không cần kẹp vào thành lỗ khoan nên thu dữ liệu nhanh hơn. Ghi dữ liệu PS có thể được tiến hành khi kết thúc quá trình khoan cùng với bất kỳ đầu dò thu dữ liệu nào của hãng.

- Các sóng lan truyền được đo trong mặt phẳng thẳng đứng cung cấp thông tin hữu ích nhất trong các thành tạo dị hướng. Khi được kết hợp với các giá trị đo tỉ trọng khối, PS Logger cung cấp liên tục profile cường độ, đặc biệt quan trọng khi gặp phải các lớp cứng và phương pháp CPT không sử dụng được.

- Tần số tương đối cao của nguồn kích, khi so sánh với các phương pháp khác, có nghĩa là dữ liệu tốt thường có thể thu được trong môi trường rất ồn ào. Trên tàu khoan đặt động cơ, dàn đẩy DP, máy phát điện và thiết bị phụ trợ góp phần tạo ra tiếng ồn xung quanh, điều này rất quan trọng. Các phép đo sóng biến dạng phân cực đảo ngược cung cấp nhận dạng rõ ràng về sóng biến dạng đến.