بكارگيري روش رادار نفوذي به زمين (GPR) بهمنظور كنترل كيفيت بلوكهاي سنگ ساختماني

Application of Ground-Penetrating Radar (GPR) method in order to control the quality of dimensional stone blocks

سنگهاي ساختماني جزء مهمترين و باارزش ترين مواد معدني غيرفلزي مي باشند. كيفيت سنگ ساختماني تابع عوامل مختلفي است و وجود ناپيوستگيها، حفرات، فضاهاي خالي و لايهبنديهاي ظريف، بر روي كيفيت سنگ تاثير منفي ميگذارد. در پژوهش حاضر از روش ژئوفيزيكي غيرمخرب رادار نفوذي به زمين (GPR) جهت ارزيابي و كنترل كيفيت بلوكهاي استخراجي تراورتن مجتمع معدني حاجيآباد محلات واقع در استان مركزي، قبل از عمليات فرآوري، استفاده شده است. براي اين منظور ابتدا با استفاده از مدلسازي عددي پيشرو به روش تفاضل محدود دوبعدي بهبود يافته در حوزه فركانس در محيط MATLAB ، پاسخ GPR دوبعدي مدلهاي مصنوعي فرضي به شكل مكعب مستطيل )معرف كوپهاي سنگي( شامل لايهبنديهاي ظريف و ناپيوستگي، شبيهسازي شد تا از نتايج آنها براي تفسير نگاشت- هاي راداري واقعي استفاده شود. نتايج مدلسازي نشان ميدهد كه پاسخ GPR لايهبنديهاي ظريف و ناپيوستگيهاي برجسته درون بلوك سنگ، در نگاشتهاي راداري بهوضوح قابل تشخيص ميباشند. همچنين بررسي نتايج حاصل از تفسير نگاشتهاي راداري واقعي، پس از اعمال فيلترهاي مختلف نيز حاكي از قابليت بالاي روش GPR در شناسايي لايهبنديهاي ظريف و ناپيوستگيهاي درون بلوكهاي سنگي و در نتيجه تعيين كيفيت آنها در محدوده مورد مطالعه است. بههرجهت در مورد دادههاي واقعي بهدليل ناهمگني لايههاي ظريف، وجود انواع مختلف نوفهها و بازتابهاي چندگانه، پاسخ ناپيوستگيهاي ساختاري كوچك واقع در زير ناپيوستگيهاي برجسته كمعمق، با پاسخهاي ديگر، پوشش داده شده و قابل شناسايي نميباشند.

Dimensional stones are the most important and most valuable nonmetallic minerals. The quality of dimensional stones depends on several factors which fractures, joints, voids and fine beddings are the most important factors that down-grade the quality. In current research, Ground-Penetrating Radar (GPR), a non-destructive geophysical method, has been applied to evaluate the quality of quarried travertine blocks at Haji-Abad mining complex in Mahallat district, Markazi province, before starting any processing operation. To achieve this goal, the 2-D GPR responses of synthetic models resembling cubic dimension stone blocks containing fine layering and discontinuities were primarily simulated using a modified 2-D finite-difference forward modeling program in the frequency domain coded in MATLAB. The results of forward modeling show that the GPR response of fine beddings interfaces and major discontinuities hidden in the volume of dimension stone blocks are clearly detectable. Interpreting the actual radargrams taken from a real GPR case study (Haji-Abad mining complex) after applying various B-scan pre-processing and filtering procedures, also indicate that GPR method is highly capable of detecting fine beddings and discontinuities in order to evaluate the quality of dimension stone before starting any mining process. However, it should be noted that due to the existence of inherent heterogeneity encompassing fine beddings, in addition to noises with different sources and their associated multiple reflections in real radargrams, the response of shallow major discontinuities may mask the response of minor ones located underneath or deeper and as a result may not be detectable with routing GPR radargrams.