Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.1998, Qupperneq 298

296 Ritrýndar greinar
Yfirborðsbylgjumælingar — SASW-aðferð
Lýsing aðferðar: SASW-aðferðin byggist á því að nota Rayleigh-bylgjur til að ákvarða
skúfbylgjuhraða í jarðefnum sem fall af dýpi. Rayleigh-bylgja er yfirborðsbylgja og hefur
þá sveiflueiginleika að bylgjusveifillinn hreyfist í sveiflufleti sem er hornréttur á yfirborðið
og samsíða yfirborðinu. Bylgjuhreyfingin er sterkust við yfirborðið og deyfist niður á við. Á
dýpi sem svarar til u.þ.b. einnar bylgjulengdar er bylgjuhreyfingin orðin nánast engin. Sam-
bandi bylgjulengdar, A, bylgjutíðni,/ og Rayleigh-bylgjuhraða, CR, er lýst sem:
Hf)=CÁff) (3)
Þetta þýðir að hátíðnibylgja sem hefur litla bylgjulengd breiðist fyrst og fremst út í efstu
jarðlögunum en lágtíðnibylgja fer dýpra. Stífni og eðlismassi jarðlaganna sem bylgjumar
breiðast út í stjórna útbreiðsluhraðanum. I lagskiptum jarðlögum eða fyllingum þar sem
þessir stuðlar eru breytilegir milli laga eða breytast með dýpi má segja að útbreiðsluhraði
Rayleigh-bylgju, með ákveðna tíðni og bylgjulengd, ráðist af meðaltalseiginleikum jarð-
vegslagsins sem bylgjan berst um. Bylgjur með mismunandi tíðni sem fara misdjúpt fá því
mismunandi útbreiðsluhraða og endurspegla þannig hvernig jarðvegseiginleikarnir breytast
með auknu dýpi. Sagt er að bylgjur sem hafa útbreiðsluhraða sem er háður tíðni tvístrist
(dispersive waves). Ferill sem lýsir sambandi bylgjulengdar og útbreiðsluhraða er kallaður
tvístrunarferill. Þessir tvístrunareiginleikar eru grunnvöllurinn fyrir yfirborðsbylgjumæl-
ingum.
Með aðferðinni má ákvarða skúfbylgjuhraða, sem fall af dvpi, niður á allt að 60 m dýpi.
Hins vegar er erfitt með aðferðinni að ákvarða nákvæmlega þykkt og eiginleika einstakra
jarðlaga, sjá t.d. [16]. Þegar gera á jarðtæknilega könnun á tilteknum stað getur verið nauð-
synlegt samhliða SASW-mælingum að beita öðrum mælingum við að ákvarða dýpt á klöpp
og fleiri kennistærðir. Hægt er að tala um þrjú meginskref þegar gerðar eru yfirborðsbylgju-
mælingar, það er vettvangsmælingu, gagnaúrvinnslu og hermun með reiknilíkani. Þessum
skrefum verður nú nánar lýst hér á eftir.
Vettvangsmæling: Þegar framkvæma á SASW-mælingar á vettvangi er byrjað á því að
koma hraðanemum fyrir í nokkrum mælipunktum sem mynda beina línu á yfirborði jarðlag-
anna sem ætlunin er að kanna. Nemarnir mæla eingöngu hreyfingu í lóðrétta stefnu. Fjar-
lægðin milli nema ræðst af því hvers konar jarðlög er verið að mæla og hversu djúpt ætlunin
er að mæla. I þeim mælingum sem fram til þessa hafa verið framkvæmdar hér á landi hafa
verið notaðir 10 hraðanemar af gerðinni SM-6 frá Sensor í Hollandi. Nemarnir hafa náttúru-
legu eigintíðnina 4,5 Hz og deyfihlutfallið 0,7. Sama fjarlægð milli nemanna innbyrðis hefur
verið notuð í öllum mælingunum. Uppsetningin er sýnd á mynd 1. Heildarlengd mæliferils-
ins er 20 m. Nemarnir eru tengdir safnstöð af gerðinni HP 3852A sem er stýrt af Pentium-
tölvu með hugbúnaði sem er þróaður með HP-VEE forritunarmáli. Þegar nemunum og mæli-
tækjunum hefur verið komið fyrir er framkölluð bylgjuhreyfing við enda mæliferilsins með
höggálagi og útbreiðsla bylgnanna eftir ferlinum mæld með hraðanemunum og skráð í söfn-
unarstöðina. Höggálagið er framkallað með hoppi, sleggju, sandpoka og 60 kg stállóði sem
látið er falla úr eins til tveggja metra hæð. Stállóðið hefur að jafnaði reynst best. Hver mæl-
ing varir í tvær sekúndur og er söfnunartíðni 2000 Hz á hverri rás. Á mynd 2 er sýnt dæmi
um mælingu. Af myndinni sést greinilega hvernig bylgjuútbreiðslan mælist. Bylgjurnar