“هل يمكن الحفر بالتمزيق أم نحتاج إلى التفجير؟” من أكثر الأسئلة تكلفة في أي عمل ترابي؛ فالإجابة تغير المعدات والبرنامج الزمني والتصاريح والسعر. تساعد الجسات، لكنها لا تخبرك إلا عن بضع نقاط. أما مسح الانكسار الزلزالي فيُظهر مدى صلابة الأرض على امتداد خطوط كاملة في الموقع، ولهذا يطلبه المقاولون والاستشاريون في المملكة قبل تسعير الحفر في الصخر.
ما الذي يقيسه الانكسار الزلزالي
نمد خطاً مستقيماً من الجيوفونات على الأرض، وننشئ موجة زلزالية صغيرة عند عدة نقاط على امتداده، عادة بمطرقة ثقيلة على لوح فولاذي أو بمصدر ثقل ساقط أكبر. تنتقل الموجة إلى الأسفل، وتنكسر على امتداد الطبقات الأسرع، ثم تعود إلى السطح. ومن خلال توقيت الوصول الأول عند كل جيوفون، نحسب سرعة الموجة الانضغاطية (الموجة الأولية P) لكل طبقة وعمق كل حد فاصل.
ترتبط السرعة ارتباطاً وثيقاً بمدى صلابة المادة وتشققها؛ فالرمل المفكك والردم بطيئان، والصخر المتجوي والمتشقق في الوسط، والحجر الجيري أو الجرانيت السليم الكتلي سريع. ولهذا تُستخدم السرعة دليلاً على قابلية الحفر بالتمزيق.
من السرعة إلى قابلية التمزيق
تنشر الشركات المصنعة للمعدات جداول تربط السرعة الزلزالية بما تستطيع جرافة بحجم معين تمزيقه في أنواع الصخور المختلفة. وكدليل تقريبي جداً، تعني السرعات المنخفضة عادة أن المادة يمكن تمزيقها بسهولة، والسرعات المتوسطة حدّية وتعتمد على الآلة وبنية الصخر، أما السرعات المرتفعة فتشير غالباً إلى تمزيق ثقيل أو كسارات هيدروليكية أو تفجير.
وتعتمد الحدود الدقيقة على نوع الصخر واتجاه الفواصل والتطبق وحجم الجرافة. لذا نقدم السرعات مع تفسير واضح، ونترك القرار النهائي بشأن قابلية التمزيق للمهندس الجيوتقني ومقاول أعمال التربة، اللذين يجمعانه مع بيانات الجسات ومعداتهما.
كيف ننفذ المسح
- تخطيط الخطوط: ننظر في مساحة الحفر وأعماق القطع وأي جسات موجودة، ثم نضع الخطوط عبر المناطق المهمة. ويتحكم طول الخط في العمق؛ فكقاعدة عامة يكون عمق الاستكشاف جزءاً من طول التوزيع، لذا تحتاج القطوع الأعمق إلى خطوط أطول.
- تسجيل البيانات: تُسجل عدة طلقات على امتداد كل توزيع، منها طلقات خارج الطرفين، لتغطية الطبقات الضحلة والأعمق. وتُجمع ضربات متعددة عند كل نقطة طلق للتغلب على الضوضاء الخلفية من الحركة المرورية والآليات.
- الفحص في الموقع: تُراجع أزمنة الوصول الأولى في الميدان قبل المغادرة، وإذا كان سجل ما مشوشاً يُعاد في الحال.
- رفع المواقع: تُقاس مواقع الخطوط ومناسيبها بأجهزة GNSS لترتبط المقاطع بمخططات موقعك.
- المعالجة والتفسير: تُعكس أزمنة الوصول إلى مقاطع سرعة، وتُقارن الحدود الفاصلة بين الطبقات بسجلات الجسات عند توفرها.
قيود يجب معرفتها
يفترض الانكسار التقليدي أن السرعة تزداد مع العمق؛ فقد لا تظهر طبقة بطيئة تحت طبقة أسرع، كمادة لينة تحت قشرة كاليش صلبة، وقد تُفوَّت الطبقات الرقيقة جداً. كما قد تعقّد الكتل الصخرية والتجاويف والتغيرات المفاجئة على امتداد الخط الصورة. لهذه الأسباب يعمل الانكسار بأفضل أداء عند معايرته ببضع جسات أو حفر استكشافية على الأقل. وحيث يكون السؤال عن الصلابة لا القساوة، يُنفذ غالباً مسح MASW على الخطوط نفسها، لأنه يقيس سرعة موجات القص ويتعامل مع انعكاسات السرعة بشكل أفضل.
أين يُستخدم في المملكة
- قطوع الطرق والسكك الحديدية عبر الحجر الجيري والصخر المتجوي
- حفريات الأقبية والأساسات في الأرض الصخرية
- خنادق خطوط الأنابيب والمرافق عبر أرض متنوعة
- تخطيط المحاجر وتقييم مناطق الاقتراض
- تحديد مواقع الجسات في المواقع الكبيرة
الأسئلة الشائعة
ما العمق الذي يصل إليه الانكسار الزلزالي؟
يعتمد العمق أساساً على طول توزيع الجيوفونات وطاقة المصدر؛ فالخطوط الأطول والمصادر الأقوى تصل أعمق. نصمم التوزيع حسب أعمق قطع تحتاج إلى تقييمه.
هل يغني المسح الزلزالي عن الجسات؟
لا. فهو يسد الفجوات بين الجسات ويُظهر أين تتغير الظروف، فتقل الجسات المطلوبة ويمكن وضعها حيث تكون أكثر أهمية.
هل يمكنكم المسح في موقع إنشاء عامل؟
نعم، لكن ضوضاء الآليات والحركة المرورية تؤثر في البيانات، لذا نخطط الطلقات حول أنشطة الموقع ونجمع طلقات أكثر عند الحاجة.
تخطط للحفر في الصخر؟
تنفذ إيرث سكيب مسوحات الانكسار الزلزالي والاختبارات الزلزالية في الآبار في جميع أنحاء المملكة العربية السعودية، وغالباً إلى جانب الاستكشاف الجيوتقني. أرسل لنا مخطط الموقع وأعماق القطع وأي سجلات جسات عبر صفحة طلب عرض سعر، وسنقترح مواقع الخطوط وبرنامجاً زمنياً.
