Noggin 1000 - Radar xuyên đất kiểm tra, khảo sát chất lượng công trình giao thông

Công nghệ Radar xuyên đất

Công nghệ Radar xuyên đất (GPR) là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, công nghệ ứng dụng với mục đích định vị các công trình ngầm tiện ích và kiểm tra các kết cấu bê tông. Sử dụng công nghệ radar xuyên đất để xuyên vào các lớp dưới mặt đất và bên trong các lớp bê tông để khảo sát và định vị tất cả các công trình tiện ích, các đối tượng, và các công trình ngầm khác. Đây là những rủi ro tiềm ẩn có thể ảnh hưởng trực tiếp và nghiêm trọng các dự án của khách hàng nếu chúng ta không phát hiện trước.

1. Khái niệm

Radar xuyên đất là phương pháp địa vật lý hiện đại dựa trên cơ sở lý thuyết của trường sóng điện từ ở dải tần số từ 10 - 3.000 MHz để nghiên cứu cấu trúc và đặc tính của kết cấu vật chất nông với độ phân giải cao.

2. Nguyên lý hoạt động

• Hệ thống thiết bị GPR gồm có các bộ phận chính: anten phát, anten thu, khối điều khiển, thiết bị hiển thị, nguồn điện.
• Các xung sóng điện từ sẽ được truyền từ anten phát, lan truyền trong môi trường và phản xạ lại anten thu từ các mặt ranh giới hoặc các đối tượng có các thông số thuận lợi cho việc phản xạ sóng điện từ.
• Thời gian lan truyền của sóng điện từ từ lúc phát đến lúc thu từ vài chục đến vài ngàn nano/giây. Thời gian trễ sẽ phản ánh chính xác thông tin về độ sâu của các đối tượng.
• Độ sâu khảo sát, độ phân giải phụ thuộc lớn vào tần số của anten, năng lượng truyền và hằng số điện môi của đất.                                 

3. Các ứng dụng tiêu biểu

Công nghệ GPR được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực: dò tìm và bản đồ hoá công trình ngầm, giao thông, xây dựng dân dụng, địa chất và môi trường, khảo cổ học, pháp lý và anh ninh, ...

3.1. Dò tìm & bản đồ hoá công trình ngầm

Các hệ thống GPR có khả năng xác định được cả các vật thể kim loại và phi kim.Thiết bị cho phép dò tìm chính xác vị trí các công trình ngầm dưới lòng đất. Các hệ thống này thường sử dụng anten trong dải tần từ 210 – 1000 MHz, có phần mềm chuyên dụng hỗ trợ công tác bản đồ hoá công trình ngầm hoàn toàn tự động. Công nghệ thiết bị GPR có khả năng thu thập dữ liệu nhanh, chính xác hơn các công nghệ khác. Kết quả trực quan và không làm tổn hại đến hiện trạng bề mặt bên trên.

3.2. Ứng dụng trong giao thông

Radar xuyên đất giúp khảo sát nhanh và lập bản đồ chiều dày các phân lớp nền đường nhựa, nền đường băng sân bay, các lớp ba lát nền đường sắt, hoặc các hố sụt lún tiềm ẩn phục vụ công tác đánh giá chất lượng nền đường giao thông. Các hệ thống thường được gắn với xe kéo (ô tô, tàu hoả, ...) anten thường được sử dụng có tần số 1000MHz hoặc 2000 MHz.

3.3. Ứng dụng trong xây dựng dân dụng

Công nghệ GPR cũng là một trong những phương pháp kiểm tra không phá hủy (Non Destructive Testing – NDT). Trong ứng dụng này, các hệ thống GPR sử dụng anten tần số cao (khoảng 1,5 – 2 GHz) để định vị và bản đồ hoá lưới cốt thép, xác định chiều dày lớp bê tông phủ, và phát hiện khuyết tật nằm sâu trong các kết cấu bê tông cốt thép dày như tường, cột, sàn, cầu, ... mà không gây tổn hại đến kết cấu.

3.4. Ứng dụng khảo sát địa chất và môi trường

Hệ thống GPR có một dải nhiều sự lựa chọn anten với các tần số khác nhau. Thông thường từ 20 – 1.000 MHz, tùy theo mục đích sử dụng. Để khảo sát các lớp địa tầng hay dò tìm các khoảng trống dưới lòng đất, các khoáng sản, mạch nước ngầm - thường là ở vị trí khá sâu so với mặt đất, cần phải sử dụng những ăngten hoạt động ở tần số thấp (20 hoặc 50 MHz), biên độ lớn để sóng radar có thể đạt được đến độ sâu yêu cầu (lên tới vài chục mét tùy theo tần số anten và điều kiện địa chất).

Các hệ thống GPR có khả năng hoạt động ở những địa hình gồ ghề phức tạp. Đó cũng chính là một lợi thế nữa của công nghệ thiết bị GPR.

3.5. Ứng dụng trong khảo cổ học

Mục đích của việc sử dụng phương pháp GPR trong việc xác định các di tích cổ nằm sâu dưới lòng đất là nhằm tránh gây tổn hại các cổ vật, các di tích cổ trong quá trình khai quật. Thông thường, người ta sử dụng các anten trong dải tần từ 210 – 1000 MHz cho mục đích này. Có thể sử dụng hệ thống GPR với tần số cao, khoảng 1 – 2 GHz để kiểm tra, đánh giá tình trạng. Kiểm tra các hư hại bên trong các di tích cổ, cổ vật đang được lưu giữ.

3.6. Ứng dụng trong pháp lý và an ninh

Các hệ thống GPR sử dụng các anten có tần số khác nhau phục vụ trong nhiều mục đích khác nhau như: dò tìm công trình ngầm, xác người, vũ khí được cất giấu, bom, mìn,...

4. Các lợi ích khi sử dụng công nghệ Radar:

• Cho phép xác định chính xác vị trí và chiều sâu đối tượng ngầm được cấu tạo từ mọi chất liệu: kim loại hoặc phi kim loại (nhựa, bê tông, ...), đồng thời phát hiện được các lớp địa tầng hoặc các bất thường trong cấu trúc ngầm dưới lòng đất.
• Là một phương pháp kiểm tra không phá hủy giúp giảm thiểu các nguy cơ liên đới. Tuyệt đối không gây tổn hại đến kết cấu.
• Hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ khi sử dụng các anten có màn chắn.
• Là phương pháp khảo sát phù hợp trong các khu đô thị, công nghiệp, kiến trúc, văn hóa. Ngay cả các khu vực nhạy cảm với môi trường.
• Kết quả trực quan, sinh động, đáng tin cậy về kết cấu bên trong của các đối tượng.
• Tất cả các kết quả khảo sát  thể được lưu lại trên bộ ghi dữ liệu để xử lý. Phân tích thêm bằng phần mềm chuyên dụng in ra như là một chứng nhận khảo sát.