ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΗΡΩΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ 9 157 73 ΖΩΓΡΑΦΟΥ ΑΘΗΝΑ ΤΗΛ: 21 772 2195-2197-222 - FAX:21 772223
Το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής (http://www.metal.ntua.gr/index.pl/labs_gr_geophysics) ιδρύθηκε στις 12 Ιουνίου 1992. Το έτος 2 ενσωματώθηκε σε αυτό και η Μονάδα της Τεχνολογίας των Γεωτρήσεων και της Μηχανικής Πετρελαίων. Οι εγκαταστάσεις του καταλαμβάνουν στεγασμένο χώρο 2 m 2 στον 2ο όροφο και στο υπόγειο του κτηρίου Μεταλλειολόγων στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου. Μέλη του εργαστηρίου Σοφία Σταματάκη, Καθηγήτρια (stamat@metal.ntua.gr) Γεώργιος Αποστολόπουλος, Επικ. Καθηγητής (gapo@metal.ntua.gr) Γεώργιος Αμολοχίτης, ΕΕΔΙΠ Γεωφυσικός (amoloh@metal.ntua.gr) Ειρήνη Δημητρέλου, ΙΔΑΧ ΜΜΜ (dimitrel@metal.ntua.gr) και 6 μεταπτυχιακοί φοιτητές
Αποστολή του Εργαστηρίου Η παροχή εκπαιδευτικού έργου στους προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς σπουδαστές του Ε.Μ. Πολυτεχνείου. Η διεξαγωγή βασικής και εφαρμοσμένης έρευνας, αυτοδύναμα ή στα πλαίσια χρηματοδοτούμενων ερευνητικών προγραμμάτων στην κατεύθυνση της επίλυσης προβλημάτων μεταλλευτικού, τεχνικού, περιβαλλοντικού και αρχαιολογικού ενδιαφέροντος καθώς και προβλημάτων ενέργειας. Η παροχή υπηρεσιών προς τρίτους, υπό την μορφή εκτέλεσης μετρήσεων, ανάλυσης, επεξεργασίας και ερμηνείας αποτελεσμάτων, της σύνταξης γνωματεύσεων και της εκπόνησης μελετών. Οι δύο τελευταίες δραστηριότητες διέπονται από τον Κανονισμό της Επιτροπής Διαχείρισης Ειδικού Λογαριασμού του Ε.Μ. Πολυτεχνείου.
Ο εξοπλισμός και η τεχνογνωσία που διαθέτει το Εργαστήριο, του επιτρέπει να δραστηριοποιείται στουςεξήςτομείς:
Μεταλλευτική Έρευνα: Εντοπισμός και χωρική αποτίμηση μεταλλοφόρων ζωνών με τη χρήση γεωφυσικών μεθόδων Σχεδιασμός γεωτρητικών ερευνών, προδιαγραφές εκτέλεσης δειγματοληπτικών γεωτρήσεων, αξιολόγηση πυρήνων
Δομή υπεδάφους και Τεχνικά έργα: Στρωματογραφική αποτύπωση του υπεδάφους. Εντοπισμός του ανάγλυφου του βραχώδους υποβάθρου, κλίσεις και πτυχώσεις ιζηματογενών σχηματισμών στην ξηρά και την θάλασσα. Εντοπισμός και ποιοτική αποτίμηση ζωνών διαφοροποιημένων γεωτεχνικών χαρακτηριστικών στο σταθερό υπόβαθρο (ρηξιγενείς ζώνες, τεκτονισμός, χαλαρότητα). Εντοπισμός και διαστασιολόγηση υπόγειων ανοιγμάτων (underground openings-έγκοιλα, στοές, εγκαταλειμμένες μεταλλευτικές εγκαταστάσεις, αγωγούς, δεξαμενές, εγκιβωτίσεις ). Οριοθέτηση ημιομογενών υπόγειων όγκων. Εντοπισμός πάχους αποθέσεων και αποσαθρωμένων στρωμάτων. Εκτίμηση μηχανικών παραμέτρων βραχομάζας (μέτρο Young, λόγος Poisson). Ακριβής αποτύπωση στρώσεων οδοποιίας. Αποτύπωση οπλισμού σε δομικά στοιχεία κατασκευών και κτηρίων.
Εντοπισμός υπογείων εγκοίλων με εφαρμογής συνδυασμού γεωφυσικών μεθόδων Μικροβαρυτική μέθοδος mgal.43.39.35.31.27.23.19.15.11.7.3 -.1 -.5 -.9 -.13 -.17 -.21 -.25 -.29 -.33 -.37 -.41 -.45 Μέθοδος γεωραντάρ Ενδείξεις παρουσίας εγκοίλων -2-15 -1-5 Τριδιάστατη Ηλεκτρική τομογραφία Ohm.m
Εντοπισμός χαλαρού κροκαλοπαγούς (υψηλή ειδική αντίσταση) πάνω από φλύσχη με εφαρμογή γεωηλεκτρικής τομογραφίας (καθιζήσεις στον περίβολο της Μονής Αγίου Θεοδοσίου). Τομή Φαινόμενης Ειδικής Αντίστασης -5-1 -25-2 -15-1 -5 5 1 15 2 25 Βάθος (m) Βάθος (m) -2-4 -6-8 -1-2 -4-6 -8-1 Γεωηλεκτρικές τομές -25-2 -15-1 -5 5 1 15 2 25 Απόσταση (m) -25-2 -15-1 -5 5 1 15 2 25 Απόσταση (m) Ειδική Αντίσταση (Ohm*m) 1 3 15 75 5 3 15 8 5 2
Εντοπισμός υπόγειου αγωγού με εφαρμογή συνδυασμού γεωφυσικών μεθόδων. ΜΙΚΡΟΒΑΡΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ EXCAVATED AREA ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ 8 7 Εφαρμογή διαφορικής 6 5 μαγνητομέτρησης 25 24 23 22 21 2 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 9 4 3 2 1 Depth (m) -4-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18-2 -4-6 -8-1 -12 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ pole dipole combined -14-18 -16-14 -12-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18-2 -4-6 -8-1 -12-14
Εφαρμογή μέσα σε σήραγγα για τον εντοπισμό εγκοίλων και της στρωματογραφία στο δάπεδο της με χρήση γεωραντάρ.
ΑΠΟΛΥΤΟ ΥΨΟΜΕΤΡΟ (m) Συνδυασμός σεισμικής και γεωηλεκτρικής μεθόδου για τον εντοπισμό του 35 3 25 2 15-5 -4-3 -2-1 1 2 3 4 5 ΑΠΟΣΤΑΣΗ (m) ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ (OHM-m) 5 2 4 6 1 15 3 5 1 35 3 25 2 15 ΑΠΟΛΥΤΟ ΥΨΟΜΕΤΡΟ (m) βραχώδους υποβάθρου. Δίνεται η δυνατότητα προσδιορισμού των ταχυτήτων διάδοσης των σεισμικών κυμάτων P και S και του λόγου Poisson με τον εξοπλισμό του Εργαστηρίου (ισχυρή σεισμική πηγή και γεώφωνα πολλών συχνοτήτων).
Εφαρμογή σεισμικής τομογραφίας μεταξύ γεωτρήσεων. Η χρήση γεωτρήσεων και η εφαρμογή της σεισμικής τομογραφίας αποτυπώνει την κατανομή των ταχυτήτων των P και S κυμάτων και των ελαστικών ιδιοτήτων του υπεδάφους
Εφαρμογή ηλεκτρικής τομογραφίας μεταξύ γεωτρήσεων για τον εντοπισμό στοών και εγκοίλων. Η χρήση γεωτρήσεων για την εφαρμογή της γεωηλεκτρικής τομογραφίας προσφέρει μεγαλύτερη ακρίβεια στην αποτύπωση βαθύτερων δομών ή στόχων ρ/ρw Ακριβής εντοπισμός στοών σε διαφορετικά βάθη
5 Αποτύπωση του υπεδάφους κάτω από την Γαλλική Σκάλα στον Λιμένα Λαυρίου με γεωηλεκτρική τομογραφία (μελέτη θεμελίωσης και αποκατάστασης). MARINE PROFILES 4 3 M-L-11s 2 1-1 -2 M-L-6s M-L-5s M-L-7s M-L-1s M-L-2s M-L-3s M-L-8s & M-L-8pp M-L-4s L-L-1s N -2-1 1 2 3 4 5 6 7 8 L-L-2s M-L-1s Depth (m) Depth (m) Depth (m) Depth (m) -2-4 -6 NE -2-4 -6-8 -1-18 -16-14 -12-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 NW -2-4 -6-8 NW -2-4 -6-8 -1-12 -14 NW ÂÄ "M-L-7s" -18-16 -14-12 -1-8 -6-4 -2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 "M-L-11s" "M-L-8s" -1-18-16-14-12-1 -8-6 -4-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 "M-L-8pp" -16-16 -18-16 -14-12 -1-8 -6-4 -2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Distance (m) SE SW SE ÍÁ -2-4 -6-2 -4-6 -8-1 -2-4 -6-8 -1 SE -2-4 -6-8 -1-12 -14 Depth (m) Depth (m) Depth (m) Depth (m) Sea Water RESISTIVITY (OHM-m) 75 25 75 3 15 5 1.25-3m -4m -5m -6m -7m -8m Depth (m) W Depth (m) LAND PROFILES S "L-L-2s" N -3-3 -15-1 -5 L-L-2s Depth (m) "L-L-1s" E -2-2 -5-6 -8-11 -1-14 -14-35 -3-25 -2-15 -1-5 5 1 15 2 25 3 35 Distance (m) Depth (m) -9m -1m
Εφαρμογή γεωηλεκτρικής τομογραφίας για την αποτύπωση του βραχώδους υποβάθρου στον υπό κατασκευή Λιμένα Μεστών Νήσου Χίου.
Υδρογεωλογία και Περιβάλλον: Εντοπισμός υδροφορίας/εκτίμηση υδάτινου δυναμικού (βάθος - έκταση υδατοπερατών ή μη, σχηματισμών του υπεδάφους) Διαχείριση υδάτινου δυναμικού (υπεδάφιες ροές, εμπλουτισμός υδροφόρου ορίζοντα - περιπτώσεις λιμνοδεξαμενών ή χαμηλών φραγμάτων) Ποιότητα/προστασία υδάτινων πόρων (πιθανή ρύπανση υδροφόρων σχηματισμών λόγω υφαλμύρινσης, γειτνίασης & συσχέτισης υδατοπερατών ζωνών με περιοχές ρύπανσης) Εντοπισμός ζωνών διαρροής σε περιπτώσεις φραγμάτων Προκαταρκτική απεικόνιση θέσης, ορίων και μεγέθους όγκων αποβλήτων Εκτίμηση καταλληλότητας θέσεων απόθεσης απορριμμάτων και ΧΥΤΑ
Εφαρμογή γεωηλεκτρικής μεθόδου πολύ βαθέων διδιάστατων βυθοσκοπήσεων σε Υδρογεωλογική Μελέτη στην Κρήτη. Σκοπός ήταν η αποτύπωση του υπεδάφους και ο εντοπισμός του υδατοπερατού ασβεστολίθου (υψηλή ειδική αντίσταση) σε σχέση με τον αδιαπέρατο φυλλίτη (χαμηλή και μέση ειδική αντίσταση κάτω από τα χαλαρά ιζήματα). Phylite Altitude m Altitude -5m N Limestone Phylite CH-1 NW CH-1 (CSDD) SE Altitude -1m 8 RESISTIVITY (OHM*m) 6 4 15 2 1 DEPTH (m) -2-4 -6-8 -1-12 -14-16 -18-2 -15-1 -5 5 1 15 2 DISTANCE (m) Altitude -15m 75 5 4 3 2 15 8 4 5
5 2 4 6 8 1 15 25 4 6125 Εφαρμογή γεωηλεκτρικής μεθόδου πολύ βαθέων διδιάστατων βυθοσκοπήσεων σε Υδρογεωλογική Μελέτη στο Ξυλόκαστρο. 1 XYL-1 +1m XYL-6 N XYL-1 XYL-2 Korinthiakos Gulf XYL-3 XYL-4 XYL-5 Σκοπός ήταν η αποτύπωση του υπεδάφους και ο εντοπισμός της μη υδατοπερατής μάργας (χαμηλή ειδική αντίσταση) σε σχέση με το υδατοπερατό κροκαλοπαγές (πολύ χαμηλή ή υψηλή ειδική αντίσταση ανάλογα με το βαθμό υφαλμύρινσης). a) b) Altitude (m) 25-25 -5-75 W 1 1.2.4.6.8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4.1 1 1 1 Half Current Electrode Distance (m) & Depth (m) XYL-1 E d) m -1m -2m -3m -1-125 -15-15 -1-5 5 1 15-4m Distance (m) 2 S XYL-5 N -5m 1 c) Altitude (m) -1-2 -3-6m -4-5 -6-6 -35-1 15 4 65 Distance (m) -8m RESISTIVITY (OHM*m)
Γεωθερμική έρευνα Εντοπισμός τεκτονικής δομής σε μεγάλο βάθος, ζωνών γεωθερμικής ροής και καθορισμός της μορφής των γεωθερμικών πεδίων)
Εφαρμογή Βαρυτικής Μεθόδου και Φυσικού Δυναμικού για τον εντοπισμό αφενός ρηγμάτων και αφετέρου ζωνών γεωθερμικής ροής μεγάλου βάθους στην περιοχή των Λουτρών Υπάτης.
Αρχαιολογική έρευνα Εντοπισμός ενταφιασμένων κατασκευών αρχαιολογικού ενδιαφέροντος.
Συνδυασμός γεωφυσικών μεθόδων για τον εντοπισμό αρχαίας στοάς (περιοχή Λαυρίου) ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ ΜΙΚΡΟΒΑΡΥΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ -3476-3479 -3482 Ohm.m -3485-3488 -3491-3494 -3497-35 -353-356 -359-3512 -3515-3518 -3521-3524 -3527-353 -3533 2 1 5 1 15 2 25 3 35 mgal.14.13.12.11.1.9.8.7.6.5.4.3.2.1 -.1 -.2 -.3 -.4 -.5 -.6 -.7 -.8 -.9 -.1 -.11 -.12 -.13 -.14-3536 -3539-3542 -3545 395 396 397 398 399 4 41 42
Ερευνητική δραστηριότητα στον αρχαιολογικό χώρο της Νήσου Δήλου σε συνεργασία με την Γαλλική Αρχαιολογική Σχολή & το Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο 88 86 84 82 B-DEL-2 B-DEL-3 B-DEL-11 B-DEL-1 DEL-1s DEL-8s DEL-2s B-DEL-4 DEL-7s 8 B-DEL-9 B-DEL-1 B-DEL-5 78 DEL-5s DEL-6s B-DEL-8 DEL-3s 76 B-DEL-6 74 B-DEL-7 72 DEL-4s -5-48 -46-44 -42
ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Σύστημα «ΑΡΙΑΔΝΗ» Δομή και Λειτουργία 4. ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΡΕΙΑΣ ΟΡΥΣΣΟΜΕΝΗΣ ΓΕΩΤΡΗΣΗΣ 3. ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΤΡΟΧΙΑΣ 2. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΡΟΧΙΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΑΠΟ ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΗ ΔΙΑΤΡΗΣΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΤΑ ΤΟ ΠΕΡΑΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΗΣΗΣ 1. ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΤΡΟΧΙΑΣ & ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΡΕΙΑΣ ΚΕΚΛΙΜΕΝΩΝ & ΟΡΙΖΟΝΤΙΩΝ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ ΥΔΡ/ΚΩΝ
Εκμετάλλευση Υδρογονανθράκων Προσομοίωση Ανάκτησης & Διαχωρισμού Ρευστών Υδρ/κων Ανάπτυξη μαθηματικών προσομοιωτών (θερμοδυναμικά μοντέλα & μοντέλα διαχωρισμών) Χαρακτηρισμός βαρέων πετρελαίων & πετρελαϊκών κλασμάτων Προσδιορισμός ισορροπίας φάσεων & θερμοφυσικών ιδιοτήτων μιγμάτων υγρών και αέριων υδρ/κων Εφαρμογές σε κοιτάσματα πετρελαίου και φυσικού αερίου
Ανάλυση απόδοσης ταμιευτήρων υδρογονανθράκων ΔΡ Αέριο G p N p.(r p -R s ) N p.(r p -R s ).Β g N p.β ο + Πετρέλαιο N p.r s N p Αντλούμενος όγκος υδρ/κων Νερό UW = N ( B + ( R R ) B ) p o p s g
Στρατηγικά Ενεργειακά Αποθέματα (Υπεδαφική Αποθήκευση Φυσικού Αερίου) Τύποι υπεδαφικών αποθηκών φυσικού αερίου (συγκριτικά χαρακτηριστικά) Εξοφλημένο κοίτασμα φ.α. South Kavala Αναλυτική διερεύνηση, Προσομοίωση λειτουργίας της αποθήκης
Διαχείριση Αέριων Ρύπων (Υπεδαφική Αποθήκευση CO 2 ) Δυνατότητες αποθήκευσης διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) σε γεωλογικούς σχηματισμούς
Εξοικονόμηση Ενέργειας Αβαθής Γεωθερμία Οριζόντιοι Γεωεναλλάκτες
Κατακόρυφοι Γεωεναλλάκτες Θερμικές ιδιότητες εδαφών και πετρωμάτων SAND LOAM (sand 76% / silt 9% / clay 25%) 1,2 thermal conductivity (w/m*k) 1,8,6,4,2 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 bulk density (kg/m3) w=7,2% w=9,7% w=12,6% w=17,1% Προσδιορισμός θερμικού φορτίου υπεδάφους Σχεδιασμός του συστήματος Προσομοίωση λειτουργίας (πλήρης κύκλος θέρμανσης-ψύξης) καιαπόδοσηςστοσυνολικόχρόνο ζωής της εγκατάστασης extraction rate - time extraction rate [W/m] 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9-2 -4-6 -8 time [hr]