Hiện nay, công nghệ radar xuyên đất (GPR – Ground Penetrating Radar) không còn quá xa lạ trong việc ứng dụng với mục đích định vị các công trình ngầm tiện ích và kiểm tra các kết cấu bê tông. GPR có thể xem là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay bởi tính chính xác, độ trực quan cao cũng như hiệu quả mang lại cực tốt. Sử dụng công nghệ GPR để có thể khảo sát và định vị các lớp dưới mặt đất và bên trong các lớp bê tông,… Điều này có thể giảm rủi ro tiềm ẩn có thể ảnh hưởng trực tiếp và nghiêm trọng đến các dự án của các nhà thầu, các công trinh xây dựng, vận tải,…
Vậy công nghệ radar xuyên đất (GPR) là gì? Vì sao nên ứng dụng GPR vào các công trình ngầm tiện ích?
Công nghệ GPR là gì?
Công nghệ radar xuyên đất là kết quả của sự kết hợp giữa công nghệ radar và khoa học địa chất. Đây là phương pháp địa vật lý hiện đại dựa trên cở sở lý thuyết của trường sóng điện từ ở dải tần số từ 10-3000 MHz để nghiên cứu cấu trúc và đặc tính của kết cấu vật chất với độ phân giải cao.
Hai bộ phận chính của GPR:
Bộ phận điều khiển chứa các thiết bị điện tử kích hoạt xung năng lượng radar mà ăng-ten gửi xuống đất. Nó cũng được tích hợp một máy tính và ổ cứng / bộ nhớ trạng thái rắn để lưu trữ dữ liệu phục vụ công tác khám nghiệm sau khi điều tra thực địa. Một số hệ thống, được điều khiển bởi một máy tính bảng được đính kèm với phần mềm điều khiển được tải sẵn. Hệ thống này cho phép xử lý và giải thích dữ liệu mà không cần phải tải các tệp tin radar vào một máy tính khác.
Ăng-ten nhận xung điện do thiết bị điều khiển tạo ra, khuếch đại nó và truyền vào mặt đất hoặc mặt chất liệu khác ở một tần số cụ thể. Tần số ăng-ten là một trong những yếu tố chính trong việc xuyên sâu. Tần số của ăng-ten càng cao thì nó sẽ xuyên qua đất càng nông. Một ăng-ten tần số cao hơn cũng sẽ “nhìn thấy” các mục tiêu nhỏ hơn. Lựa chọn ăng-ten là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế khảo sát. Bảng sau đây cho thấy tần số ăng-ten, độ xuyên sâu gần đúng và ứng dụng thích hợp.
GPR hoạt động bằng cách gửi một xung năng lượng cực nhỏ vào vật liệu và ghi lại cường độ cũng như thời gian cần thiết để trả lại bất kỳ tín hiệu phản xạ nào. Một loạt các xung trên một khu vực duy nhất tạo nên dể “quét” dò tìm. Phản xạ được tạo ra bất cứ khi nào xung năng lượng đi vào vật liệu có các đặc tính dẫn điện khác nhau hoặc tính cho phép điện môi từ vật liệu mà nó để lại. Cường độ hay biên độ của phản xạ được xác định bởi độ tương phản trong hằng số điện môi và độ dẫn điện của hai vật liệu.
Các xung sóng điện từ sẽ được truyền từ ăng-ten phát, lan truyền trong môi trường và phản xạ lại ăng-ten thu từ các mặt ranh giới hoặc các đối tượng có các thông số thuận lợi cho việc phản xạ sóng điện từ.
Thời gian lan truyền của sóng điện từ từ lúc phát đến lúc thu từ vài chục đến vài ngàn nano/giây. Thời gian trễ sẽ phản ánh chính xác thông tin về độ sâu của các đối tượng.
Độ sâu khảo sát, độ phân giải phụ thuộc lớn vào tần số của ăng-ten, năng lượng truyền và hằng số điện môi của đất.
Năng lượng radar không được phát ra từ ăng-ten theo đường thẳng. Nó được phát ra dưới dạng hình nón. Thời gian di chuyển hai chiều đối với năng lượng ở cạnh trước của hình nón dài hơn đối với năng lượng trực tiếp bên dưới ăng ten. Điều này là do cạnh trước của hình nón đại diện cho cạnh huyền của một tam giác vuông.
GPR được ứng dụng trong các lĩnh vực nào?
- Dò tìm công trình ngầm
- Giao thông
- Xây dựng dân dụng
- Môi trường
- Khảo cổ học
…
Vì sao nên ứng dụng GPR vào các công trình ngầm?
Trong quá trình thi công trên mặt đất, một vấn đề nan giải của các nhà thầu tại Việt Nam chính là việc bản vẽ các đường ống nước, cống chưa hoàn chỉnh, sai sót, không cập nhật thường xuyên hoặc đã qua nhiều lần thi công sửa chữa của nhiều đơn vị khác nhau, khiến cho hiện trạng các đường ống này không còn như bản vẽ quy hoạch ban đầu.
Khi không xác định được chính xác vị trí, độ sâu và kích thước các công trình ngầm trên, việc đào lắp, sửa chữa hoặc thi công rất mất thời gian nếu cần xác định chính xác các thông số trên bằng hình thức đào xuống khảo sát thông thường. Việc đào xuống mà không nắm rõ các yếu tố trên còn mang nguy cơ gây hư hỏng các công trình ngầm lân cận hoặc chính công trình cần định vị.
Chính vì thế, công nghệ GPR được áp dụng để giải quyết các rủi ro và các vấn đề trên gây ra.
Lợi ích khi sử dụng công nghệ GPR:
- Cho phép xác định chính xác vị trí và chiều sâu đối tượng ngầm được cấu tạo từ mọi chất liệu: kim loại hoặc phi kim loại (nhựa, bê tông, …), đồng thời phát hiện được các lớp địa tầng hoặc các bất thường trong cấu trúc ngầm dưới lòng đất.
- Là một phương pháp kiểm tra không phá hủy giúp giảm thiểu các nguy cơ liên đới. Tuyệt đối không gây tổn hại đến kết cấu. Hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ khi sử dụng các ăng-ten có màn chắn.
- Là phương pháp khảo sát phù hợp trong các khu đô thị, công nghiệp, kiến trúc, văn hóa. Ngay cả các khu vực nhạy cảm với môi trường.
- Tất cả các kết quả khảo sát có thể được lưu lại trên bộ ghi dữ liệu để xử lý và theo dõi.
Nhận khảo sát dò tìm công trình ngầm
Với gần 500 dự án lớn nhỏ được thực hiện trải dài trên khắp cả nước, trong đó Dò tìm công trình ngầm được xem là một trong chuỗi Dự án tiêu biểu của VUCICO. VUCICO luôn tự hào là đơn vị hàng đầu trong Lĩnh vực Dò tìm công trình ngầm với uy tín luôn đặt lên hàng đầu. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí về những giải pháp tối ưu trong việc dò tìm công trình ngầm. Chúng tôi sẽ luôn nỗ lực để mang đến cho bạn một dịch vụ phù hợp, hiệu quả, hợp lý nhất. Xem ngay tại đây!!!!
