مدل‌سازی پیشرو و وارون داده ژئوفیزیکی مقاومت‌ویژه الکتریکی سطح زمین لغزش با مش غیرساختاری، مطالعه موردی: آزادراه تهران - شمال

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

دانشکده مهندسی معدن، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

چکیده

بررسی‌های ژئوالکتریک یکی از روش‌های رایج تصویربرداری ژئوفیزیک زیرسطحی است که بینش قابل توجهی در مورد خواص الکتریکی اهداف مورد تجسس ارائه می‌دهد. در این پژوهش سعی شده است با بکارگیری مش غیرساختاری، نواحی با توپوگرافی خشن و شدید و همچنین ساختاری های الکتریکی با هندسه پیچیده را مورد بررسی قرار داد. یک روش رایج در بررسی‌های ژئوفیزیکی کم عمق، توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی (ERT) برای تعیین وضعیت لایه‌های زمین از نظر خواص الکتریکی و متعاقباً نمایش سطح زمین‌لغزش احتمالی است. از یک برنامه توسعه یافته به نام ResIPy استفاده شد تا توپوگرافی سطح را با استفاده از مش مثلثی مبتنی بر الگوریتم های اجزای محدود برای حل مسائل پیشرو و وارون‌ ژئوالکتریکی بازیابی نمود. در ابتدا، یک زمین‌لغزش مصنوعی شبیه‌سازی الکتریکی شد که استفاده از مش غیرساختاری تا حدودی منجر به شناسایی دقیق‌تر سازندهای زمین‌شناسی نسبت به مش ساختاری با المان مستطیلی گردید؛ همچنین زمان اجرای الگوریتم با مش جدید به حافظه کمتری نیاز داشت. سپس داده‌های میدانی از یک محدوده زمین لغزش مستعد در حدود 10کیلومتری شمال غرب استان تهران (محدوده کیلومتر دوم جاده تهران- شمال) با استفاده از 31 سونداژ الکتریکی بر روی چهار پروفیل ERT به فاصله 20 متر در امتداد سطح لغزشی بررسی شد. سطح مورد تجسس بسیار لغزش پذیر است زیرا مربوط به منطقه‌ای با مقاومت ویژه الکتریکی پایین و متشکل از مصالح ناهمگن (آبرفت و توف) بود. بر روی محدوده زمین لغزش، سه لایه با تباین مقاومت ویژه الکتریکی بارز قابل تفکیک است. لایه سطحی متشکل از مواد ناهمگن با گستره مقاومت ویژه الکتریکی 30 تا 100 اهم متر است و در بخش‌هایی تا 200 اهم‌متر مرتبط با نواحی خرد شده آبرفت - توف قابل رؤیت است. این لایه تا عمق 15 تا 20 متر در مقاطع دیده می‌شود. لایه‌ای با مقاومت کمتر از 40 اهم‌متر هم به عنوان لایه آبرفتی و کنگلومرایی قابل مشاهده است. در اعماق بیشتر لایه‌ای وجود دارد که شامل سنگ‌های مقاومت بالای توف البرز می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


Abassi, R.,Yassaghi, R., 2005, Geometry and kinematic analysis of Laniz structural sub-zone; evidence for structural evlution of south central Alborz. Geoscience, 56:152–167.
Abedi, M., 2020, A focused and constrained 2D inversion of potential field geophysical data through Delaunay triangulation, a case study for iron-bearing targeting at the Shavaz deposit in Iran. Prostaglandins and Other Lipid Mediat, 95:106408
Adamczyk, A., Malinowski, M., Malehmir, A., 2013, Application of first-arrival tomography to characterize a quick clay landslide site in Southwest Sweden. Acta Geophys, 61:1057–1073.
Akca, I., 2016, ELRIS2D: A MATLAB Package for the 2D Inversion of DC Resistivity/IP Data. Acta Geophys, 64:443–462.
Akça, I., Basokur, A.T., 2010, Extraction of structure-based geoelectric models by hybrid genetic algorithms. Geophysics, 75.
Alpaslan, N., Bayram, M., 2020, Landslide study with 2D electrical resistivity tomography (ERT): A case study from Turkey. Carpathian J Earth Environ Sci, 15:391–403.
Blanchy, G., Saneiyan, S., Boyd, J., Mclachlan, M., Binley, A., 2020, ResIPy, an intuitive open source software for complex geoelectrical inversion/modeling. Comput Geosci,
Boyd, J., Blanchy, G., Saneiyan, S., McLachlan, P., Binley, A., 2019, 3D Geoelectrical Problems With ResiPy, an Open Source Graphical User Interface for Geoelectrical Data Processing. FastTimes, 24:85–92.
Damavandi, K., Abedi, M., Norouzi, GH., Mojarab, M., 2022, Geoelectrical characterization of a landslide surface for investigating hazard potency, a case study in the Tehran- North freeway, Iran. Int J Min Geo-Engineering.
Demirci, I., Erdoǧan, E., Candansayar, M.E., 2012, Two-dimensional inversion of direct current resistivity data incorporating topography by using finite difference techniques with triangle cells: Investigation of Kera fault zone in western Crete. Geophysics, 77.
Erdoğan, E., Demirci, I., Candansayar, M.E., 2008, Incorporating topography into 2D resistivity modeling using finite-element and finite-difference approaches.
 Kamranzad, F., Mohasel Afshar, E., Mojarab, M., Memrian, H., 2016, Landslide hazard zonation in Tehran province using data-driven and AHP methods. Geoscience, 25:101–114.
Highland, L.M., Bobrowsky, P., 2008, The landslide Handbook - A guide to understanding landslides. US Geol Surv Circ, 1–147.
Jeshvaghani, M.S., Darijani, M., 2014, Two-dimensional geomagnetic forward modeling using adaptive finite element method and investigation of the topographic effect. J Appl Geophys, 105:169–179.
Key, K., 2016, MARE2DEM: A 2-D inversion code for controlled-source electromagnetic and magnetotelluric data. Geophys J Int, 207:571–588.
Loke, M.H., 2015, Tutorial: 2D and 3D electrical imaging surveys.
Mita, M., Glazer, M., Kaczmarzyk, R., Dabrowski, M., Mita, K, 2018, Case study of electrical resistivity tomography measurements used in landslides investigation, Southern Poland. Contemp Trends Geosci, 7:110–126.
Pasierb, B., Grodecki, M., Gwóźdź, R., 2019, Geophysical and geotechnical approach to a landslide stability assessment: a case study. Acta Geophys, 67:1823–1834.
Ren, Z., Tang, J., 2010, 3D direct current resistivity modeling with unstructured mesh by adaptive finite-element method. Geophysics, 75:6–17.
Report of BZP consult engineers, 2018.
Rücker, C., Günther, T., Wagner, F.M., 2017, pyGIMLi: An open-source library for modelling and inversion in geophysics. Comput Geosci, 109:106–123.
Stucchi, E., Ribolini, A., Anfuso, A., 2014, High-resolution reflection seismic survey at the Patigno landslide, Northern Apennines, Italy. Near Surf Geophys, 12:559–571.
Thomas, G., Carsten, R., 2011, Boundless Electrical Resistivity Tomography BERT – the user tutorial. Interface 1–28.