Διερεύνηση γεωφυσικής δομής της περιοχής Παιδόπολης Ωραιοκάστρου, με σεισμικές και ηλεκτρικές μεθόδους γεωφυσικής διασκόπισης

Περίληψη

Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά την μελέτη και τον προσδιορισμό της γεωφυσικής δομής του υπεδάφους, στην περιοχή της Παιδόπολης Ωραιοκάστρου, με την εφαρμογή σεισμικών και ηλεκτρικών μεθόδων γεωφυσικής διασκόπισης. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της Σεισμικής Διάθλασης των P κυμάτων και η μέθοδος της Ηλεκτρικής Τομογραφίας. Ο συνδυασμός των δυο μεθόδων, σε σύγκριση με τα γεωτεχνικά δεδομένα προϋπαρχόντων γεωτρήσεων, παρείχε μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα της περιοχής στην οποία εντοπίζονται ξεκάθαρα θέσεις ηλεκτρικών ανωμαλιών που αποδίδονται σε τοπικές διαρροές λυμάτων. Κατά την εφαρμογή της σεισμικής μεθόδου υπολογίστηκαν οι ταχύτητες διάδοσης των P κυμάτων δίνοντας πληροφορίες κυρίως για την στρωματογραφική διαμόρφωση του υπεδάφους (πάχος και ταχύτητα διάδοσης για κάθε στρώμα). Με την μέθοδο της ηλεκτρικής τομογραφίας υπολογίστηκε η ηλεκτρική αντίσταση των σχηματισμών, η μεταβολή της οποίας παρουσιάζεται στις τρεις αντίστοιχες τομές. Η επεξεργασία των δεδομένων έγινε με τα προγράμματα SeisImager και DC_2DPro για τα σεισμικά και ηλεκτρικά δεδομένα, αντίστοιχα.
Στρωματογραφικά η περιοχή αποτελείται από εδαφικούς στιφρούς αργιλικούς σχηματισμούς με μικρή ταχύτητα διάδοσης P κυμάτων και χαμηλές ηλεκτρικές αντιστάσεις. Το σεισμικό προφίλ 24 γεωφώνων δίνει μια δομή τριών στρωμάτων με ταχύτητες διάδοσης των P κυμάτων από 0,3 km/s 0,9 km/s έως και 1,3 km/s από την επιφάνεια προς το βαθύτερο. Το γεωφυσικό αυτό μοντέλο έρχεται σε ικανοποιητική συμφωνία με την στρωματογραφία των πλησιέστερων στην τομή γεωτρήσεων (Γ2 και Γ3) αντιστοιχώντας το πρώτο στρώμα του μοντέλου σε τεχνητές αποθέσεις και τα δύο υποκείμενα σε αργιλικούς σχηματισμούς. Οι ηλεκτρικές τομογραφίες παρουσιάζουν την γεωηλεκτρική δομή του υπεδάφους σε τρία προφίλ, δύο παράλληλα (ERT1, ERT2) κι ένα κάθετο (ERT3), χρησιμοποιώντας διάταξη διπόλου - διπόλου. Οι τιμές της ηλεκτρικής αντίστασης κυμαίνονται από 2 ohm-m έως 15 ohm-m. Τα επιφανειακά υλικά παίρνουν τις μεγαλύτερες τιμές οι οποίες μειώνονται με το βάθος, ενώ σε ορισμένες θέσεις μέσα στα αργιλικά στρώματα εντοπίζονται δομές πολύ μικρών αντιστάσεων (2 - 2,5 ohm-m). Η μείωση της ηλεκτρικής αντίστασης οφείλεται σε πιθανή διαρροή λυμάτων, τα οποία εισχωρούν στο υπέδαφος επηρεάζοντας την γεωηλεκτρική δομή του. Κρίνεται σκόπιμη μια πιο ενδελεχής μελλοντική έρευνα της περιοχής για τον επακριβή έλεγχο της διαρροής και της πιθανής σχέσης αυτής με παρατηρούμενες ρηγματώσεις των κτιρίων.

This senior thesis deals with the investigation and determination of the geophysical subsurface structure, in the area of Paidopoli Oreokastro, applying seismic and electrical geophysical methods. Specifically, P wave Seismic Refraction and Electrical Resistivity Tomography (ERT) methods were applied. The combination of both methods, compared with pre-existing drilling geotechnical data, provided a more complete icon of the geological structure in the area where electrical anomalies were clearly identified and attributed to local sewage leaks. Implementing the seismic refraction method, P waves propagation velocities were calculated allowing information primarily to subsurface stratigraphic formation (thickness and propagation velocity of each layer). ERT method estimated the formations’ electrical resistance, whose variation is shown in three respective sections. Data processing was done with SeisImager and DC_2DPro programs for seismic and electrical data, respectively.
Stratigraphically the area consists of soil stiff clay formations with low P wave propagation velocity and low values of electrical resistance. The seismic profile, using 24 geophones, gives a three-layer structure with P wave propagation velocities of 0,3 km/s 0,9 km/s and 1,3 km/s from the surface to the deepest layer. This geophysical model coincides with the stratigraphy of the closest to section boreholes (Γ2 and Γ3), corresponding the first model layer to artificial deposits and both underlying layers to clay formations. ERT results show the subsurface geo-electric structure in three profiles, two parallel (ERT1, ERT2) and one vertical (ERT3), using dipole – dipole array. The electric resistance values ranged from 2 to 15 ohm-m. Higher values are assigned to materials close to surface, which decrease by depth, while in some places within the clay layers structures of very small resistances are detected (2 - 2,5 ohm-m). The decrease in electrical resistance is caused by a possible sewage leakage penetrating the subsurface and affecting its geo-electric structure. A more detailed future research in the region seems fit for a precise leak survey as well as its possible reference to the observed damages in the buildings which are established very close to the area under study.