كنترل كيفيت بلوك‌هاي سنگ ساختماني با استفاده از روش رادار نفوذي به زمين (GPR)

Application of Ground-Penetrating Radar (GPR) method to evaluate and control the quality of dimension stone blocks

سنگ‌هاي ساختماني ذخاير معدني با ارزش هستند و صنعت سنگ‌ساختماني نيز به‌عنوان صنعت اقتصادي مهم به‌شمار مي‌رود. اين صنعت به‌صورت يك زنجيره است و كنترل كيفيت، حلقۀ گم شده اين زنجيره در ايران است كه موجب كاهش بهره‌وري اين صنعت شده است. كيفيت سنگ ساختماني تابع عوامل مختلفي است و وجود ناپيوستگي‌ها، حفره‌ها، فضاهاي خالي و لايه‌بندي‌هاي ظريف روي كيفيت سنگ تأثير منفي دارند. در پژوهش حاضر از روش ژئوفيزيكي غيرمخرب رادار نفوذي به زمين (GPR) براي ارزيابي و كنترل كيفيت بلوك‌هاي استخراجي تراورتن مجتمع معدني حاجي‌آباد محلات در استان مركزي، قبل از عمليات فرآوري، استفاده شده است. براي اين منظور ابتدا با استفاده از برنامه مدل‌سازي عددي پيش‌رو، به‌روش تفاضل محدود دوبعدي بهبود يافته در حوزۀ فركانس در محيط نرم‌افزار MATLAB، پاسخ GPR دوبعدي مدل‌هاي مصنوعي فرضي به‌شكل مكعب مستطيل (معرف كوپ‌هاي سنگي) شامل لايه‌بندي‌هاي ظريف و ناپيوستگي در جهت‌هاي مختلف، شبيه‌سازي شد تا از نتايج آن‌ها براي تفسير نگاشت‌هاي راداري واقعي استفاده شود. نتايج مدل‌سازي نشان مي‌دهد كه پاسخ GPR مرزهاي مشترك لايه‌ها (ناشي از وجود لايه‌بندي‌هاي ظريف) و ناپيوستگي‌هاي برجسته درون بلوك سنگ، در نگاشت‌هاي راداري به‌وضوح قابل تشخيص هستند. بررسي نتايج حاصل از تفسير نگاشت‌هاي راداري واقعي، پس از اعمال فيلترهاي مختلف نيز حاكي از قابليت بالاي روش GPR در شناسايي لايه‌بندي‌هاي ظريف و ناپيوستگي‌هاي درون بلوك‌هاي سنگي و در نتيجه تعيين كيفيت آن‌ها در محدودۀ بررسي شده است. در هر صورت در مورد داده‌هاي واقعي به‌دليل ناهمگني لايه‌هاي ظريف، وجود انواع مختلف نوفه‌ها و بازتاب‌هاي چندگانه، پاسخ ناپيوستگي‌هاي ساختاري كوچك واقع در زير ناپيوستگي‌هاي برجستۀ كم عمق، با پاسخ‌هاي ديگر پوشش داده شده و قابل شناسايي نيستند

Introduction Dimension stones market is considered as an important and profitable sector of mineral deposit business due to their share in national economic performance. There exist a number of technical reports highlighting a lack of rock quality control in the sequence of quarrying and dimension stones production procedures, which has lowered the production efficiency and consequently the profitability of this strategic mineral industry in Iran. The quality of dimension stones depends on several factors which fractures, joints, voids and fine beddings are the most important factors that down-grade the quality. Therefore, foremost the quality and desirability of the building stone must be precisely determined by sampling, compressive strength testing and preparing microscopic sections. All of the mentioned evaluation methods are destructive. Moreover, sampling and performing multiple tests on all parts of a quarry or on all quarried stone blocks, is not possible. Detection of fractures hidden into the dimension stone blocks is achievable using fast, low-cost, accurate and non-destructive ground-penetrating radar (GPR) method. GPR is a high-resolution geophysical method which uses electromagnetic waves with high-frequency in order to map structures and detect buried objects in subsurface without coring or any destruction of the medium.