191391. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés a talaj mikroszeizmikus vizsgálatára
1 191 391 2 lektoron (9) és számláncokon (10, 11,12) át csatlakozó multiplexere (15) és demultiplexere (16), végül ennek kimenetéhez csatlakozó, a csatornák (I....IV) lecsengés! idejét kijelző fénydiódái ( 17) vannak- A számtáncokhoz vezérlőmű (19) és ehhez vezériőmű-állapot kijelző fénydiódák (20) csatlakoznak (8. ábra). A találmány tárgya eljárás a talaj felső rétegének eredeti helyén (in situ) mikroszeizmikus módszerrel, bolygatás nélkül való vizsgálatára a talajban ütéssel szeizmikus hullámok keltésével és rezgésérzékelők alkalmazásával, valamint kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására és az eredmények digitális kijelzésére a rezgésérzéketőhöz csatlakozó áramkörökkel. A különböző minőségű talajok különböző célú felhasználásához meg kell határozni a talaj jellemző tulajdonságait, esetenként szükséges a beavatkozások minőségének megállapítása. A mezőgazdasági célú felhasználáshoz ismerni kell a termőterület heterogenitásának mértékét, a talajok fizikai jellemzőit: sűrűségét, pórusterét, a talajnedvességet, a talajok textúráját, mechanikai összetételét, a víztelenítés (drénezés) szükségességét, a talajvíz mélységét, az erózió hatását a talajtextúra változására, eső vagy öntözés esetén a cseppek energiáját, a mezőgazdasági gépek tömörítő hatását, a talajjavítás, a talajművelés minőségét, a töltések állékonyságát. A műszaki célú talajvizsgálatok kiterjednek a talaj szilárdságának, a töltések tömörségének, az építményeket, műtárgyakat érő rezgéseknek a megállapítására, a magas- és mélyépítészet, az árvízvédelem, továbbá az archeológia stb. keretében. A felhőkarcolók építésének talajvizsgálatánál ún.jelkíemelő szeizmográfokat alkalmaznak 1—6 kg tömegű kalapáccsal (Bison Instruments, Minneapolis, USA, 1975. évi prospektus). A szeizmikus talajvizsgálati módszer alkalmazása a mélységi geofizikai kutatások keretében általánosan ismert. A szeizmikus gerjesztést robbantással vagy vibrációval végzik és az észleléshez sokcsatornás (24-28 csatornás) mérőberendezést alkalmaznak. A feldolgozás dinamikus, ill. kinematikus úton történik. A dinamikus módszernél a jelek fázisváltozásából, a kinematikusnál a sebességváltozásokból következtetnek a geológiai képződményekre. A mélységi szeizmikus kutatásra vonatkozó módszereket ill. berendezéseket ismertető szabadalmi leírások közül teherautóra szerelt, robbantási kamrából és dugattyús szerkezetből álló ágyú ismerhető meg a HU 169 040. ljsz. szabadalmi leírásból. Vibrációs rendszerű hullámok keltésére szolgáló berendezést ismertetnek az US 3 934 673., 4 042 910. és 4 069 470. ljsz. szabadalmi leírások. Járműre szerelt kompresszorral, folyadéknyomással működtetett, ütőerőt kifejtő dugatytyút ismertet az US 3 983 957. ljsz. szabadalmi leírás. A talaj felső rétege az ún, zavart vagy kissebességű réteg, amely a mélységi kutatásokat zavarja. Ezért az ismert eljárások olyan mérési módszereket alkalmaznak, amelyeknél a talaj felső rétegének információtartalma kiesik, és ezt az információt a mérőberendezésben is kiszűrik. (Meskó A.: Szeizmika I. Kézirat. Tankönyvkiadó, Bp. 1977.; Dr. Takács E.: Geofizika II. Kézirat. Tankönyvkiadó, Bp. 1972.; Dr. Ádám O.; Szeizmikus kutatás. Kézirat. Tankönyvkiadó, Bp. 1972.). Jelenleg a mezőgazdasági célú talajvizsgálatok nagyobb részben a talajok megbolygatásával járnak együtt és a hely kijelölése szubjektív. A vizsgálandó terület kellő sűrűségű megmintázása gyakorlatilag lehetetlen 5 a munka, az idő és a technikai feltételek miatt. A mintavételezéshez ugyanis 1-1,5 m mély, lépcsősen kialakított. gödröt kell ásni. A kb. 20 cm-enkénti lépcsők felületéről 100 cm3-es mintákat vesznek mintavevő hengerekben 10 ún. „bolygatatlan” körülmények között. Egy mintavételezés során általában 10-12 db mintát vesznek, amelyeket laboratóriumban vizsgálnak meg. A vizsgálat céljától függően a vizsgálat időtartama 3-24 nap. A talaj fizikai tulajdonságainak megismerése céljából 15 végzett mintavételezési eljárásoknak egyik legfőbb nehézsége, hogy a szubjektiven, vagy mértani alakzatban kijelölt mintavételi helyekről nem, vagy csak korlátozottan Ismerjük, hogy mennyire reprezentálják a vizsgálandó területet. 20 Meghatározott céllal ismertek ún. „in situ” eljárások is, mint pl. a penetrométeres vizsgálat a talaj mechanikai ellenállásának megállapítására. Egyes vizsgálatok céljára megfelelő a zavart mintavételezés is. Ilyenek általában a kémiai jellegű vizsgálatok. 25 A vizsgálati módszerek nagy száma utal a talajvizsgálatokkal összefüggő feladatok bonyolultságára. A hitelesítési módok különbözőségére is van példa, függetlenül attól, hogy a vizsgálati cél is befolyásolja, hogy mit tekintünk viszonyítási alapnak. A valósághoz legközelebb 30 állnak azok a vizsgálatok, melyeket bolygatatlan körülmények között, a helyszínen végeznek.-Mezőgazdasági céllal végzett szeizmikus talajvizsgálat eddig ismert nem volt. A találmány célja olyan módszer kidolgozása, ameiy- 35 lyel a talaj felső, kissebességű rétegének állapotát és ennek megváltozását, valamint különböző talajok, illetve különböző helyek talajának azonosságát vagy különbözőségét az eredeti helyen, bolygatatlan körülmények között meg lehet állapítani. 40 A talaj, mint rendszer, külső gerjesztés, pl. ütés hatására az összetételére és állapotára jellemző módon, mindig azonosan hat vissza. Ez a visszahatás tranziens jel (I. ábra), amely az ismétlések során szóródást mutat ugyan, mert többször egymás után gyakorlatilag lehetet- 45 len ugyanarra a pontra és ugyanakkora erővel ütést mérni, de a jel lefutása mindig jellemző. A tranziens jel Fourer-transzformációvat harmonikus komponenseire bontható, miáltal előállítható a tranziens jel frekvencia-spektruma (2. ábra). A talaj, mint 50 átvételi rendszer, különböző frekvenciájú rezgéseket anyagi összetétele és állapota szerint enged át. A közei azonos energiával eszközölt ' ütések ismétlése során a frekvencia eloszlása is azonos, tehát talajjellemző. A frekvencia-spektrum alapján megállapítható a frekvenciák 55 eloszlása, erőssége, a talaj rezonancia-frekvenciája stb. Az egzakt vizsgálatokhoz alkalmazhatunk mérőmagnetofont, megjelenítőt, analizátort, kiírót és számítógépet. A technikai berendezések sora azonban meglehetősen költséges és bonyolult, ezért kevés intézménynek 60 all rendelkezésére. Lehetőség van azonban a tranziens jelalak főbb jellemzőinek közvetlen, digitális kijelzésére nemcsak a kinematikus, vagyis a szeizmikus hullám terjedési sebességének meghatározásán alapuló vizsgálatok esetében, hanem a dinamikus jellemzők meghatározá- 65 sánál is. 2
