懸盪式波速井測資料擷取系統
一般進行土壤速度井測法,依震源與受波器之相對位置,可區分為孔間速度井測法(Crosshole Velocity Logging)、上井法速度井測(Uphole Velocity Logging)以及下井法速度井測(Downhole Velocity Logging),這些井測方式基本上其震源與受波器兩者是各自獨立的單元。日本OYO公司所研發之懸盪式波速井測資料擷取系統,較上述方法最大不同處,即在於將震源與受波器結合為一體,如此則震源與受波器間的距離,將不會因量測深度的深淺而有所改變,即使在不同的量測深度時,震源與受波器依然保持緊密相連狀態,使系統可以作連續性之量測,因此在量測上更為方便且迅速。由於此系統施作時震源與受波器間相距不遠,因此較不易受地層變化影響,故其量測所得之訊號解析度較傳統量測方式清晰,同時準確性亦更佳。
懸盪式波速井測資料擷取系統之完整組構圖如圖一所示。置於地表面有控制集錄電腦及捲揚器(winch),圖二為其照片,經由訊號傳輸電纜連接其懸吊於固定支架上之探測器(probe,照片如圖三所示),該探測器由上而下可再分為放大器(head reducer)、上/下受波器(upper and lower receiver)、濾波軟管(filter tube)、震源(source)、震源驅動器(source driver)、及呆重(weight)等單元,探測器在無濾波軟管時有最短長度為4.8m,加上濾波軟管最長可達7.8m左右。
圖一 懸盪式波速井測資料擷取系統之完整組構圖 Picture from GeoVision ( John Diehl, 2001)
圖二 懸盪式波速井測資料擷取系統之主機與捲揚器
圖三 懸盪式波速井測資料擷取系統之探測器
要進行懸盪式波速井測資料量測前,首先需於量測目標場址進行鑽孔,在裸孔或套管保護的鑽孔(當現地土層的崩坍性較高時)中置入探測器,同時保持鑽孔中充滿水以作為震波的傳播媒介,之後於地面上之控制電腦透過訊號線操作探測器之震源發出震波,再集錄所回傳之訊號資料。
量測時先由控制電腦將擷取器置於目標位置後,使震源發出單一之壓力波( P 波)或剪力波( S 波) ,透過鑽孔中之水將震波傳遞至周圍土壤,再經由周圍土壤將震波輻射狀向外傳遞,由於上、下受波器與震源距離不同,上、下受波器將在不同時間接受到震波訊號,此訊號經放大器使放大後回傳並集錄於控制電腦中,因此分析時判讀出上、下收波器收錄到震波之時間間隔,即可計算出上、下收波器間土層的主要波及次要波的波速,圖四為該系統所得波形資料。
圖四 懸盪式波速井測資料擷取系統所得波形資料