COST TU1208 ACTION OF THE EUROPEAN UNION

Transcript

1 COS 1208 CIO OF HE EROPE IO Ground Penetrating Radar in rcheology thens, 28 th September ndreas Loizos Professor of Director, Department of ransportation Planning and Engineering

2 2

3 Δομή παρουσίασης Αρχές λειτουργίας συστήματος GPR COS ction 1208 Εφαρμογές σε έργα συγκοινωνιακής υποδομής Μελλοντικές προκλήσεις 3

4 Πολιτισμός 4

5 Αρχές λειτουργίας συστήματος Ground Penetrating Radar GPR Το γεωραντάρ ή αλλιώς το Ground Penetrating Radar (GPR) αποτελεί μία γεωφυσική μέθοδο. Βασίζεται στην ηλεκτρομαγνητική θεωρία και αποτελεί μία μη καταστρεπτική μέθοδο με μεγάλο εύρος εφαρμογών. Ταχύτητα διάδοσης v c r ταχύτητα φωτός στο κενό διηλεκτρική σταθερά μέσου 5

6 Αρχές λειτουργίας συστήματος Ground Penetrating Radar GPR Στηρίζεται στην ανάκλαση υψηλής συχνότητας ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων τα οποία εκπέμπονται και διαβιβάζονται (διαβιβασθέν σήμα) ενώ στην συνέχεια ανακλώνται (ανακλώμενο σήμα) σε ασυνέχειες μέσων (διαφορετική διηλεκτρική σταθερά /αγωγιμότητα). 6

7 COS ction 1208: Civil Engineering pplications of Ground Penetrating Radar Working Groups: Website: WG 1: ovel GPR implementation WG 2: GPR surveying of pavements, bridges, tunnels and buildings; underground utility and void sensing WG 3: Electromagnetics (EM) methods for near-field scattering problems by buried structures; data processing techniques WG 4: Different applications of GPR and other D technologies in Civil Engineering 7

8 Εφαρμογές στην αρχαιολογία Αποτελέσματα GPR από έρευνα Ηλεκτρομαγνητ ική μέθοδος (ΕΜΙ) Ηλεκτρική μέθοδος (ER) Γεωραντάρ (GPR) 8

9 Διαφοροποίηση συχνοτήτων: Στην περίπτωση χρήσης του συστήματος GPR σε έργα συγκοινωνιακής υποδομής, τα βάθη και οι συχνότητες που χρησιμοποιούνται διαφέρουν από τα αντίστοιχα που λαμβάνονται σε άλλες εφαρμογές. 9

10 Αξιοποίηση GPR στα οδοστρώματα Έλεγχος ποιότητας σε νέα οδοστρώματα Quality Control

11 Κατάσταση Εφαρμογές σε έργα συγκοινωνιακής υποδομής Ποιοτικός έλεγχος νέου οδοστρώματος Άριστη Κατάσταση Αστοχία Ηλικία 11

12 Ο προσδιορισμός του πάχους των στρώσεων αποτελεί παράμετρο κλειδί για την εκτίμηση της φέρουσας ικανότητας των οδοστρωμάτων. Η1 Η2 Η3 12

13 Παραδοσιακά ο προσδιορισμός του πάχους των υφιστάμενων στρώσεων γίνεται με την διαδικασία της πυρηνοληψίας που αποτελεί ωστόσο, μία χρονοβόρα, καταστρεπτική και κοστοβόρα μέθοδο. Στο πλαίσιο δηλαδή του ποιοτικού ελέγχου και της παρακολούθησης της κατάστασης του οδοστρώματος απαιτείται πλήθος πυρήνων (λήψη επαρκούς στατιστικού δείγματος!). Στην περίπτωση ενός οδικού τμήματος που βρίσκεται εν λειτουργία απαιτούνται αυστηρά μέτρα κυκλοφοριακών ρυθμίσεων.

14 Ποιοτικός έλεγχος και ενίσχυση υφιτάμενου οδοστρώματος Ολυμπία οδός: Έλεγχος και ενίσχυση υφιστάμενων Ποιοτικός έλεγχος σε νέα τμήματα Ανάγκη προσδιορισμού πάχους στρώσεων και στις δύο περιπτώσεις τμημάτων

15 Ο προσδιορισμός του πάχους των στρώσεων με τη χρήση του GPR. Ασφαλτικά Η1 Πάχη Στρώσεων Παράμετροι Εισόδου Βάση Η1 15

16 GPS Κεραία Αποκωδικοποιητής Μονάδα συλλογής δεδομένων Σήμα διάδοσης Ανακτώμενο σήμα 16

17 GPR γρήγορη και αποτελεσματική καταγραφή πάχους στρώσεων Θέσεις πυρηνοληψίας ανά 4km

18 14 cm Χρονική Κλίμακα σε ns 4,5 cm Εφαρμογές σε έργα συγκοινωνιακής υποδομής Πραγματικές διαστάσεις πυρήνα Διαστάσεις πυρήνα από το ραντάρ σε ns Αντιολισθηρή Στρώση Επιφάνεια Οδοστρώματος 2 Ισοπεδωτικές Στρώσεις 4 6

19 Ενδεικτικές διηλεκτρικές σταθερές υλικών που μελετώνται σε έργα συγκοινωνιακής υποδομής Υλικό Διηλεκτρική σταθερά Αέρας 1 Νερό 81 Ασφαλτόμιγμα 3-10 Άσφαλτος 3 Ασβεστόλιθος 5-9 Γρανίτης 4-6 Ακόρεστη άμμος 3-5 Κορεσμένη άμμος Ιλύς 5-30 Άργιλος

20 Απεικόνιση στοιχείων Πομπός Δέκτης Σάρωση Ραντάρ Τάση Αέρας Ασφαλτικά Χρόνος Μη επεξεργασμένα στοιχεία Βάση Έδραση Επεξεργασμένα στοιχεία 20

21 Απεικόνιση στοιχείων έπειτα από την επεξεργασία Ασφαλτικά Βάση Πυθμένας Πλάκας Σκυροδέματος Αρμοί Πυθμένας Βάσης 21

22 Συστήματα που χρησιμοποιούνται: Σύστημα με ανυψωμένες κεραίες ir-coupled (απόσταση περίπου 0,5 m από την επιφάνεια του εδάφους) Σύστημα με κεραίες εφαπτόμενες στην επιφάνεια του εδάφους - Ground - coupled Σύστημα τρισδιάστατης καταγραφής (3d) 22

23 Συχνότητες που χρησιμοποιούνται: 2GHz 1.5GHz 1GHz 500 MHz 23

24 Σύστηματα παραχώρσης Pablic Private Partnership (PPP)

25 Έλεγχος ποιότητας σε νέα οδοστρώματα Quality Control Παρακολούθηση εν λειτουργία οδοστρωμάτων Pavement Monitoring

26 Κατάσταση Κατάσταση Εφαρμογές σε έργα συγκοινωνιακής υποδομής Άριστη Άριστη Κατάσταση Κατάσταση 40% πτώση 75% ζωής του οδοστρώματος Κόστος Επέμβασης 1 χρ. μονάδα Ασφαλτικές στρώσεις Βάση - Υπόβαση Στρώση έδρασης Αστοχία Αστοχία Ηλικία Ηλικία 40% πτώση 12% ζωής του οδοστρώματος Κόστος Επέμβασης 4-5 χρ. μονάδες 26

27 Παρακολούθηση και ενίσχυση υφιτάμενου οδοστρώματος

28 Εύκαμπτα οδοστρώματα: Ανίχνευση παραμορφώσεων σε υποκείμενες στρώσεις Ανίχνευση υγρασίας υποκείμενες στρώσεις Ανίχνευση μεταβολής στη δομή του οδοστρώματος (στρώσεις) Εύκαμπτα οδοστρώματα Εκτίμηση πάχους στρώσεων (παράμετρος εισόδου για εκτίμηση δυσκαμψίας) Έλεγχος πυκνότητας ασφαλτομίγματος GPR Δύσκαμπτα οδοστρώματα και καταστρώματα γεφυρών: Μέτρηση πάχους πλάκας σκυροδέματος Ανίχνευση κενών κάτω από τα βλήτρα (έλλειψη συνάφειας) Ανίχνευση οπλισμού Κατάστρωμα γέφυρας Δύσκαμπτα οδοστρώματα 28

29 Εντοπισμός ρηγματώσεων Ανίχνευση υγρασίας Παρακολούθηση καταστρώματος γέφυρας 29

30 Οδοστρώματα Αεροδρομίων Ασφαλτικές στρώσεις Βάση - Υπόβαση Στρώση έδρασης Κρίσιμος ο έλεγχος επάρκειας για την αποφυγή αστοχίας στις στρώσεις 30

31 Διεθνές Αεροδρόμιο Ελευθέριος Βενιζέλος: Σάρωση διαδρόμου ώστε να γίνει γρήγορος και ασφαλής προσδιορισμός των παχών άξονας διαδρόμου Ίχνος καταγραφής

32 32

33 Πλήθος στοιχείων σε μικρό χρονικό διάστημα Γρήγορη αξιολόγηση στοιχείων για έγκαιρη λήψη αποφάσεων 33

34 Αξιολόγηση υφιστάμενης κατάστασης Αναβάθμιση 34

35 Σιδηροδρομική Υποδομή Αξιοποίηση συστήματος GPR Παρακολούθηση υποδομής Συντήρηση υποδομής 35

36 Σιδηροδρομική Υποδομή Εργαστήριο Οδοποιίας ΕΜΠ Laboratory of Pavement Engineering of Simona Fontul ational Laboratory for Civil Engineering (LEC), Portugal 36

37 37

38 Έλεγχος ποιότητας έρματος (καθαρότητα έρματος) Έλεγχος καθιζήσεων των υποκείμενων στρώσεων 38

39 Development of Smart Braided Structures for Sensing of Geotechnical Structures Soil Formation Lithological Profiling sing Ground Penetrating Radar Rapid and on-destructive Measurement of Moisture in Road Constructions sing Passive Microwave Radiometry and GPR Full Scale est Condition ssessment pproach for Highway Filter Drains using GPR Characterization of the Physical and Mechanical Properties of Railway Substructures in service by coupling Panda & Geoendoscope Railways rack Characterization sing Ground Penetrating Radar he impact of nfrozen Water Content on ltrasonic Wave Velocity in Frozen Soils 39

40 Μελλοντικές προκλήσεις Εξοπλισμός Ευκολία στην μετακίνηση Εφαρμογής συστοιχίας από κεραίες Βελτίωση εύρους συχνοτήτων και κατ επέκταση δυνατότητα ανίχνευσης σε μεγαλύτερο βάθος Λογισμικό επεξεργασίας Περισσότερο αυτοματοποιημένο Φιλικότερο προς τον χρήστη Δυνατότητα τρισδιάστατης απεικόνισης Εφαρμογές Μεγαλύτερη ικανότητα ανίχνευσης Διεύρυνση πεδίου εφαρμογών 40

41 41

42 COS ction

43 COS ction

44 COS ction 1208 Παρουσίαση από τον Καθηγητή Imad l-qadi (niversity of Illinois at rbana-champaign) με θέμα: Εφαρμογές GPR στα Οδοστρώματα: Επιτεύγματα και Προκλήσεις 44

45 Πολιτισμός 45

46 28-30 June 2017 thens GPR applications will be strong presence in the International Conference - BCRR More information available on:

47 ational echnical niversity of thens ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ndreas Loizos Professor of Vice Dean, School of Civil Engineering 47