186678. lajstromszámú szabadalom • Eljárás talaj szerkezeti- és állapotjellemzőinek meghatározására a talajban jelenlévő mesterséges elektromágneses erőtér elemzése alapján
1 186 678 2 A találmány lehetővé teszi, hogy talajrétegek meghatározott szerkezeti, illetve állapotjellenizőit a technika állásához képest kedvezőbb üzemi feltételek között határozzuk meg olyan helyeken is, ahol a technika állása szerinti eljárások alkalmazását külső zavaró terek jelenléte nehezíti vagy ki is zárja. A találmány előnyös alkalmazási területe a földtani kutató módszerek ipari alkalmazása, a technogén kőzetmechanikai változások kimutatása főként bányavidéken; különösen jelentős alkalmazási területe a találmánynak: kőzetomlás veszélyének előrejelzése. Talajrétegek szerkezeti tulajdonságainak, állapotjellemzőinek meghatározására szokás hasznosítani azt a fizikai tényt, hogy a szerkezeti és állapotjellemzők befolyásolják a talaj villamos vezetőkénti magatartását; ez a befolyás kimutatható az áram hely szerinti és időbeni megoszlásában egyaránt. Különböző ilyen jellegű (pl. lyukszelvényezési) eljárásoknál úgy járnak el, hogy vizsgáló berendezés áramforrásáról a talaj meghatározott pontjában villamos energiát táplálnak a talajba és a faiajfelszín kitüntetett pontjaiban elrendezett érzékelőkkel vizsgálják a téreloszlást és/vagy az áramerősséget; a kapott jelekből különböző ismert — vagy e célra felállított — fizikai összefüggések szerint leszármaztatják a keresett jellemző(k) — helyi, pillanatnyi — értékeit. A módszer előnye, hogy a térgerjesztés körülményeit ismerjük és céljainknak megfelelően alakíthatjuk, ebből ered az egyik hátrány is: a tér külön geijesztése es:köz- és üzemi költségráfordítást igényel, a téljellemzők variációs köre az alkalmazott eszközök adottságaira korlátozódik. Ugyanakkor a felügyelt tér gyakorlatilag soha sem egyezik meg a rákényszeríteni kívánt ideális térrel, hiszen a talajban kisebb vagy nagyobb mértékben mindig jelen vannak külső (zavaró) elektromágneses terek. Erősebb külső tereknél egyes esetekben felléphet jó közelítéssel becsülhető periodicitás, intenzitás, alaJktényező, stb., de még ilyen ismert eredetű gerjesztő források keltette tér sem tekinthető szabályos - és kielégítő pontossággal reprodukálható - erőtérnek, általában a külső eredetű zavarótér erősen sztohasiriikus jellegű, ami a saját gerjesztés nyomán figyelni kívánt térjellemzők értékelését megnehezíti, nem ritkán kizárja. Felvetődött már az a gondolat, hogy éppen a külső zavaró terek megfigyeléséből származtassanak le földszerkezeti és állapot információkat; így mellőzhető lenne a vizsgálótér gerjesztéséhez szükséges ráfordítás.JH i mód van a külső zavarótér reprodukálható, ismétlésre és egybevetésre alkalmas feldolgozására, akkor kitüntethetünk olyan térkomponenseket, amelyekre nézve elegendő ismeretet szerezhetünk megbízható következtetések levonásához. Az ilyen módszer hátránya viszont, hogy ez csak ott és akkor alkalmazható, ahol és amikor V3i> ilyen külső zavarőtér és csak e tér tőlünk függetlenül fennálló jellemzőiből vonhatunk le következtetéseket. Ilyen vizsgálatoknál alkalmazható az olyan zavaró erőtér, amelyet pl. nagyteljesítményű villamos berendezésiek) üzeme gerjeszt a környező talajban, elsősorban a berendezésnek a talajba bevezetett földelő testein át. A térkomponcusck lehetnek: — hálózati frekvenciás, illetve hálózati felharmonikus — szinuszos vagy alaktorzított — periodikus komponensek, továbbá — szabályos ismétlődésű, illetve aperiódikus, hasonló vagy eltérő időtartamú és alakú impulzusok, impulzussorozatok. A szakirodalom általános tendenciája éppen a zavaróterek hatásának kiküszöbölésére irányul a saját gerjesztésű vizsgálatok pontosságának javítása céljából. Ezzel foglalkoznak pl.: lloogevorst G. H. T. C. a Geophysical Prospecting, 23 (1975), 380-390. oldalain megjelent tanulmányában, illetve Geyer R. G. és Keiler G. V. a Radio Science, 4 (1976), 323—342. oldalain megjelent tanulmányukban. A technika állása szerinti elektromos, elektromágneses kutatómódszerek azonban erősen iparosított területeken, pl. bányavidékeken mindmáig csak kis mértékben alkalmazhatók, sok helyen egyáltalán nem, mert a villamos üzemű műtárgyak okozta elektromágneses zajok nagy intenzitása nem teszi lehetővé a saját gerjesztésű hasznos jelek kielégítő pontosságú diszkriminálását. Ilyen alkalmazási helyeken különösen jelentős lehetne a zavaróterek feldolgozásán alapuló analízis, de ez ideig inkább csak a gondolat felvetésére - esetleg diszkussziójára — került sor, a publikációk általában nem adnak kellő útmutatást a gyakorlatban alkalmazható módszer tekintetében és nem is számolnak be kísérleti mérésekről. A zavaróterek eredetét és hatását már több ízben vizsgálták. Az OMFB 11-8001-Et tanulmánya (szerkesztő: Jpsitz Imre) is abból a célból vizsgálta a villamos hálózatok és fogyasztók okozta zavarótereket, hogy azok korlátozására keressen megoldást. Verő J. és März Gy. a Geophysical Report, Year 1969 (megjelent Sopronban 1970-ben) c. beszámolóban kimutatták, hogy a zavarótér komponenseit a földeléseken keresztül a talajba jutó impulzusok okozzák. Ismeretien eredetű zajimpulzusokból számított ellenállás-értékeket vetett egybe magnetotellurikus adatokkal Adam A. et a! a Magyar Geofizika, XXI (1980), 108-119. oldalain megjelent cikkben. Teilurikus érzékelőkkel figyelték az. elektromos potenciálváltozásokat, variométerrei a mágneses térerősségváltozásokat, a négycsatornás analóg regisztráló műszerben rögzített adatokat ismert geofizikai összefüggések alapul vételével számítógépen kiértékelték. Az ismeretlen eredetű kvázi-sztatikus pontforrások fizikáját vizsgálta Szarka L. a Magyar Geofizika, XXIV (1983), 1-10. oldalain megjelent cikkében. A zavaróterek hasznosításával taiajszerkezeti vizsgálatokban Takács E. foglalkozott a Magyar Geofizika, XX (1979), 121-127. oldalain megjelent cikkében. Takács kimutatta, hogy a villamos távvezetékek környezetében a térerősségek feltérképezése földtani információkat szolgáltat. Kétcsatornás szelektív vevővel vette a térerősség elektromos, illetve mágneses komponenseit és képezte azok hányadosait. Az idézett források különböző típusú összefüggéseket ismertetnek, amelyek segítségével — értékelhető minőségben — rendelkezésre álló erőtér jellemzőkből leszármaztathatunk információkat a talaj szerkezetére, állapotára vonatkozóan is; rámutattak már arra is, hogy elektromágneses zavaróterek térkomponenseiből is leszármaztathatók ilyen információk. Az utóbbi javaslat alkalmazására azonban csak akkor nyílik lehetőség, ha a zavaró erőtérből el tudunk különíteni (abból ,,ki tudunk halászni") olyan jeleket (jelhalmazokat), amelyek a mindenkori keresett fizikai mennyiségeket közvetlenül vagy közvetve, de mindenképpen kielégítő pontosságú diszkriminálásra alkalmas módon reprezentálják. Ilyen jellegű ipari eljárásokra, illetve apparatúrára a technika állása még nem ad útmutatást. Vizsgáltuk annak lehetőségét, hogy a külső zavaró5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
