شناسایی منطقه آسیب دیده در اثر حفاری تونل ها با استفاده از مدل سازی دوبعدی توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی

حفاری های زیرزمینی باعث تحریک محیط اطراف می شوند و این مسئله ایجاد درز و شکاف هایی در سنگ های سست شده را در پی دارد. شکل، ابعاد و ویژگی های این منطقه آسیب دیده در اثر حفاری، در طراحی و ساخت سدهای ژئوتکنیکی و در مخازن زیرزمینی برای نگهداری زباله های سمی اهمیت بسزایی دارد. تغییرات مکانیکی منطقه اغتشاش تنش های القایی در اثر حفاری، منجر به تغییر در خواص الکتریکی آنها می شود. تحقیقات اخیر نشان می دهد که روش های توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی و قطبش (پلاریزاسیون) القایی قادر به پایش و اندازه گیری رفتار مکانیکی این منطقه آسیب دیده در اثر حفاری هستند.
یک مدل دوبعدی مقاومت ویژه الکتریکی برای برداشت های توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی روی یک نیم رخ کمانی از دیواره گالری ها با شکل مقطع متفاوت (نعل اسبی، دایره ای) و آرایش های الکترودی گوناگون (ونرآلفا، دوقطبی- دوقطبی، شولمبرگر) توسعه داده شد. در این مدل فضای اطراف گالری به چهارضلعی هایی تقسیم شده که مقدار هدایت الکتریکی آنها قابل تغییر است.
معادله پواسون برای همه نقاط فضای مدل، با توجه شرایط مرزی از روش اجزای محدود حل می شود، و پتانسیل الکتریکی به دست می آید. برای هر تزریق جریان در دو الکترود، یک بار برنامه اجرا و مقاومت الکتریکی محاسبه می شود. شرط مرزی نیومن برای سطح درونی و بیرونی در نظر گرفته شده است. سطح بیرونی دورتر از دیواره گالری است. مدل سازی (مدل پیش رو) ذکر شده با استفاده از نرم افزار کمسول اسکریپت صورت گرفته و کدهای مورد نیاز در محیط «مطلب» نوشته شده است. در طول مدل سازی از یک فایل ورودی که محل قرارگیری هر چهار الکترود را برای هر آرایش الکترودی طبق برداشت تعیین می کند، استفاده شده است. سرانجام با استفاده از این برنامه، شبه مقطع مقاومت ویژه ظاهری محاسبه می شود.
مدل پیش گفته برای برداشت های مقاومت ویژه الکتریکی روی یک نیم رخ کمانی با 43 الکترود (با فواصل مساوی 20 سانتی متر) چیده شده بر کف و دیواره های گالری در سازند رسی در سایت آزمایشگاهی تورنمیر واقع در جنوب فرانسه به کار گرفته شد. نتایج به دست آمده از مدل سازی نشان می دهد که، مقطع تفسیر شده حاصل از مدل سازی معکوس دستی، با نتایج برداشت توموگرافی از روی نیم رخ خطی برداشت شده از کف تونل، انطباق خوبی دارد (وجود یک منطقه با مقاومت ویژه زیاد، ضخامت کمتر از 50 سانتی متر). نتایج نشان می دهد که، توموگرافی مقاومت ویژه قادر به تشخیص تغییرات مقاومت ویژه در اعماق نزدیک به سطح گالری است و عمق بررسی به شعاع گالری بستگی دارد و بیشترین مقدار آن با شعاع گالری برابر است.