Viele Gebiete der Welt, insbesondere Land, das sich in tropischen Teilen der Welt gebildet hat, sind von Kalkstein unterlegt (Abbildung 1). Kalkstein ist ein Karbonat-Sedimentgestein, das häufig aus Kalziumkarbonat-Körpern von Billionen von Meerestieren wie Korallen und Muscheln besteht, die zu Gestein zusammengeklebt sind.
Calciumcarbonat ist wasserlöslich, was bedeutet, dass es sich in Wasser löst; Keine hohe Löslichkeit wie Salz, aber genug, dass sich das Kalksteingestein langsam auflöst, wenn sich Wasser über Hunderte oder Tausende von Jahren durch Kalkstein bewegt, und sich darin Hohlräume bilden. In Gebieten mit Kalkgestein wie Florida in den USA kann dies zu erheblichen Problemen führen, wenn Menschen eine Struktur auf der Oberfläche aufbauen. Nachrichtenberichte zeigen uns die Ergebnisse: Dolinen öffnen und verschlucken plötzlich Gebäude, Straßen, Autos und tragischerweise sogar Menschen.
GPR wird seit Jahrzehnten erfolgreich zum Auffinden großer und kleiner unterirdischer Hohlräume eingesetzt. Das Spektrum reicht von der Verwendung von GPRs mit hoher Mittenfrequenz (1000 MHz) zum Auffinden von Hohlräumen mit einer Tiefe von einigen Zentimetern unter Beton in Lagern und Fabriken bis zur Verwendung mittlerer Mittenfrequenzen (200 bis 500 MHz) zum Auffinden größerer Hohlräume unter Straßen und Landebahnen und auch die Verwendung von GPRs mit niedriger Mittenfrequenz (12.5 bis 100 MHz) zum Auffinden großer Höhlen für geotechnische Untersuchungen und geologische Forschung. In allen Fällen ist die Physik dieselbe; Der Übergang von Material wie Gestein, Beton oder Asphalt zu Luft oder Wasser im Hohlraum führt zu einer sehr stark reflektierenden Grenze, an der GPR-Signale reflektiert werden können.
Diese Fallstudie enthält eine GPR-Umfrage, die auf einer karibischen Insel gesammelt wurde, auf der ein großes Elektrizitätswerk gebaut werden sollte. Vor Projektbeginn wollten Geotechniker Hohlräume finden, die den Bau stören könnten. Forrest Environmental aus Virginia, USA, wurde beauftragt, einen Standort mit einem pulsEKKO®-System unter Verwendung von 100-MHz-Mittenfrequenzantennen und dem Ultra-Empfänger zu untersuchen. Die Site wurde so abgeflacht, dass die Daten mithilfe einer SmartCart-Konfiguration schnell erfasst werden können (Abbildung 2). Das System enthielt ein GPS zur Datenpositionierung.
Am Standort wurden mehrere Rastererhebungen gesammelt. Gitter 1 besteht aus 31 parallelen Linien, die jeweils etwa 30 m lang und 1 m voneinander entfernt sind. Die Gesamtlinienlänge für das Gitter beträgt 930 m.
Während der Datenerfassung waren auf vielen GPR-Gitterlinien ein starker, räumlich begrenzter Reflektor sowie viele kleinere Reflektoren sichtbar, von denen vermutet wurde, dass sie die Oberseite der Hohlräume darstellen (Abbildung 3).
Nach Abschluss der Raster-GPR-Datenerfassung wurden die Daten auf einen Computer übertragen und das SliceView-Modul, das Teil der GPR-Analysesoftware EKKO_Project ™ ist, wurde verwendet, um die Rasterdaten zu Tiefenschnitten zu verarbeiten. Jede Schicht ist 25 cm dick, die Standarddicke für 100-MHz-Mittenfrequenzdaten. Der starke Reflektor schneidet die Daten nach unten und überspannt einen genau definierten Bereich in einer Tiefe von ca. 2.25 m. Dies erhöht die Sicherheit, dass sich der Reflektor von der Oberseite eines Hohlraums aus befindet (Abbildung 4).
Basierend auf den GPR-Karten entschieden sich die Geotechniker des Projekts für Ausgrabungen, um zu bestätigen, dass der starke Reflektor ein Hohlraum war (Abbildung 5).
Als Ergebnis der erfolgreichen GPR-Umfrage zur Identifizierung von Hohlräumen vor Baubeginn konnten die Baustelleningenieure den Bau um die Hohlräume herum planen und andere für das Projekt ausfüllen, um sicher voranzukommen. Dies spart Zeit und Geld, indem Überraschungen vermieden werden und kostspielige technische Änderungsaufträge.
Mit freundlicher Genehmigung von Andy Forrest, Forrest Environmental Inc. mit Sitz in Virginia, USA.
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