การสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ

การสํารวจโดยวิธีธรณีฟสิกส (Geophysical Survey)อาศัยความแตกตางในคุณสมบัติทางกายภาพของดินและหินชนิดตางๆPhysical properties Methods InstrumentsDensity Gravity Gravity meterMagnetic Magnetic MagnetometerElectric Resistivity Resistivity meterElasticity & Density Seismic SeismographChiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

•การสํารวจคลื่นไหวสะเทือน (Seismic survey)คุณสมบัติ : elasticity & densityเครื่องมือ :Seismograph•การสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ (Reisitivitysurvey)คุณสมบัติ : electricเครื่องมือ : Resistivity meterChiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

การสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ (ResistivityMethod)อาศัยความแตกตางของความตานทานไฟฟาจําเพาะ(resistivity) ของดินและหินResistivity (ρ ) = RA/Lโดยที่ R = V/Iเมื่อ ρ = ohm-meter R = ohmA = m 2 V = voltI = ampere A/L = Kทั้งนี้ Resistivity = 1/ ConductivityChiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

โดยทั่วไป แรประกอบหิน (rock-forming minerals)ไดแกแร quartz, feldspar, mica ไมเปนตัวนําไฟฟา แตน้ําหรือสารละลาย ที่แทรกอยูระหวางเม็ดดิน/หิน เปนตัวนําไฟฟาConductivity ของชั้นดิน/หิน ขึ้นกับ- การนําไฟฟาของ pore water / solution-ปริมาณของ pore water- Cation exchange capacity ของดินChiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

การสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะหลักการคือปลอยกระแสไฟฟาลงไปภายใตผิวดินแลววัดคาความตานทานไฟฟาจําเพาะ(ซึ่งเปนสวนกลับของคาการนําไฟฟา)F.S. 9/8/2008Singharajwarapan,2002

เครื่องมือที่ใชในการสํารวจ•เครื่องจายไฟฟากระแสตรง พรอมเครื่องวัดกระแส•เครื่องวัดศักยไฟฟา•ขั้วกระแส•ขั้วศักย•สายไฟ•และอุปกรณอื่นๆ เชนฆอน สายตอ

การสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ

ขอเท็จจริงชั้นดิน/ชั้นหิน โดยปกติแลวจะไมนําไฟฟายกเวนมีน้ําแทรกอยูตามชองวาง/หรือตามรอยแตกรอยแยกนั่นคือการนําไฟฟาขึ้นอยูกับ•ปริมาตรน้ําที่แทรกอยู•คุณภาพน้ํา

ความตานทานไฟฟาจําเพาะของหิน(Telford et. al., 1976)ชนิดของหิน/แรความตานทานไฟฟาจําเพาะ(โอหม-เมตร)ดินเหนียว 1–100ตะกอนลําน้ําและทราย 10 – 800หินแอนดีไซต 1.7 x 10 2 –4.5x 10 4หินแกรนิต 3x 10 2 -10 6หินบะซอลต 10 - 1.3 x 10 7หินดินดาน 20 – 2 x 10 3หินทราย 1 – 6.4 x 10 8หินปูน 50 – 10 7หินควอตซไซต 10 – 2 x 10 4หินชิสต 20 - 10 4

(a) Wenner ConfigurationA/L=2πaC 1 P 1P 2C 2a a a(b) Schlumberger Configuration A/L= πL 2 /2lC 1 P 1P 2C 22l2LC = current electrodes, P = potential electrodesการวางขั้วแบบ Wenner และ Schlumbergerตําแหนงที่อานคาได อยูที่จุดกึ่งกลาง ลึกลงไปเทากับ C 1 C 2 /2

ρ 1 < ρ 2 > ρ 3aρ aρ aρ 1 > ρ 2 < ρ 3aρ aρ 1 < ρ 2 < ρ 3ρ aρ 1 > ρ 2 > ρ 3aตัวอยางกราฟจากการสํารวจ(สามารถบอกจํานวนชั้นและคาความตานทานไฟฟาจําเพาะสัมพัทธสามารถบอกจํานวนชั้นและคาความตานทานไฟฟาจําเพาะสัมพัทธ)a

ตัวอยางผลการสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะโดยวางขั้วแบบ Schlumberger array

เครื่องมือที่ใชในการสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ

การสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ

การจัดวางขั้วแบบชลัมเบอรเจ

ขอมูลและกราฟของการสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ (จุดสํารวจA1)

การประมวลผลขอมูลการสํารวจความตานทานไฟฟาจําเพาะ(จุดสํารวจA1)

การสํารวจคลื่นไหวสะเทือนแบบหักเห(Seismic refraction survey)•อาศัย velocity ของคลื่นไหวสะเทือน(seismic wave or shock wave)•Seismic wave velocity varies with elastic modulus & density•คลื่นไหวสะเทือน เคลื่อนที่ดวยความเร็วสูงในตัวกลางที่มีความหยุนและความหนาแนนสูงChiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

GeophonesG 1 G 2 G 3 G 4Surface2h tan i chShot pointReflected waveHead waveV 2 > V 1V 1i ci cLayer interface90 o Refracted waveV 2

แผนภูมิแสดงรูปแบบการจัดวาง geophone และการเดินทางของคลื่นชนิดตาง ๆในการสํารวจคลื่นไหวสะเทือนแบบหักเหChiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

ความเร็วของคลื่นไหวสะเทือนในหินและแร(Telford et. al.,1976)ชนิดของหิน/แร ความเร็วของคลื่น(ม./วินาที)วัสดุผุพังสลายตัวใกลผิวดินกรวดทราย ทราย (แหง)ทราย (อิ่มตัวดวยน้ํา)ดินเหนียวน้ําหินอัคนีหินแกรนิตหินบะซอลตหินตะกอนหินดินดานหินทรายหินปูนแรทองแดงยิปซัม305 – 610468 – 915610 – 1380915 – 27501430–16804580 – 58005500 – 63002750–42701830 – 39702140 – 61003050 – 70204820–59602000–3500

จาก Snell lawSin i 1 / sin i 2 = V 1 / V 2เมื่อตกกระทบเปนมุมวิกฤต (critical angle, I c )คลื่นจะหักเหเปนมุม 90 o แลววิ่งไปตาม interfaceจากนั้นกลับขึ้นมาเปน head wave(ทั้งนี้เมื่อ V 2 > V 1 )Chiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

จาก Sin i 1 / sin i 2 = V 1 / V 2จะได Sin i c / sin i 2 = V 1 / V 2หรือ Sin i c / sin 90 0 = V1 / V2เนื่องจาก sin 90 0 = 1ดังนั้น Sin i c = V 1 / V 2และคา critical distance (x c ) = 2h tan i cChiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

t = x /Vสําหรับ travel-time graph ของ directed wavet = x /V 1 หรือ slope = 1/V 1สําหรับ travel-time graph ของ head wavet = x /V 2 หรือ slope = 1/V 2คาความหนา (ความลึกถึง interface)หาจากสมการh = x c /2 √V2 – V1/ V2+V1Chiang Mai UniversityF.S Singharajwarapan

การสํารวจคลื่นไหวสะเทือนแบบสะทอน

การจัดวางอุปกรณรับสัญญาณในลักษณะ Split spread

แนวการสํารวจคลื่นไหวสะเทือนแบบสะทอน

เครื่องมือที่ใชในการสํารวจ

ภาพการสํารวจภาคสนาม

ตัวอยางรูปภาพตัดขวางที่ไดจากการสํารวจคลื่นไหวสะเทือน(Seismic Cross Section)

ตัวอยางรูปภาพตัดขวางที่ไดจากการสํารวจคลื่นไหวสะเทือน (Seismic CrossSection) หลังจากแปลความหมาย

http://://www.geol.science.cmu.ac.thE-mail: fward@chiangmai.ac.th