Uitkomsten
Richtlijnen om de horizontale variabiliteit van de bodem beter in kaart te brengen. Het doel van dit project was om statistische methoden te ontwikkelen om geofysica te integreren in de karakterisering van de bodemheterogeniteit. De aspecten van heterogeniteit die aan bod zijn gekomen, zijn de geometrie van bodemlagen en de variabiliteit van materiaaleigenschappen op kleine en grote schaal.
Figuur 1. Geofysisch onderzoek in dijken en bijbehorende instrumentatie (foto's door Juan Chavez Olalla).
Motivatie en uitdagingen
Traditionele grondonderzoek methoden meten de horizontale variabiliteit van de bodem vaak onvoldoende. Als gevolg, geofysische methoden worden steeds populairder voor geotechnische toepassingen zoals dijken en wegen omdat ze de bodem in horizontaal ononderbroken manier in kaart brengen. Echter, de operationele inspanning die voor veel geofysische methoden vereist is, loont echter niet altijd. De verwachtingen liggen in sommige gevallen buiten de fysische grenzen van de methoden. De praktische uitdaging is daarom om de schaal van heterogeniteit te vinden die geofysische methoden kunnen opsporen en die tegelijkertijd waardevolle informatie opleveren voor geotechnische berekeningen.
Doel van het onderzoek
Ik formuleer methoden om de vraag te beantwoorden: hoe kunnen geofysische gegevens worden opgenomen om de bodemvariabiliteit beter in kaart te brengen? Concreet werk ik aan onzekerheden met betrekking tot de geometrie van bodemlagen en materiaaleigenschappen.
Figuur 2. Combinatie van geofysische gegevens en puntgegevensmetingen om de schematisering van de ondergrond onder de dijken te verbeteren (bron: linkerfiguur aangepast van van Beek (2015), rechterfiguur gebaseerd op schema opgesteld door Richard Marijnissen en onderste figuur geleverd door Juan Chavez Olalla ).
Innovatieve componenten
Ik kijk naar het type bodemvariabiliteit dat een rol speelt bij faalmechanismen van dijken(Figuur 2, linksboven). Bij bijvoorbeeld klei-op-zanddijken zorgt de dikte van de kleilaag aan de landzijde voor weerstand tegen piping (Figuur 2, rechtsboven). Dijken zijn longitudinale structuren, dus het is een uitdaging om variabiliteit in kaart te brengen met puntgegevens, zoals sonderingen. Een onderdeel van mijn onderzoek is het bestuderen van de geometrische variabiliteit van lagen met geofysische methoden (Figuur 2, onder). Ik besteed speciale aandacht aan elektromagnetische methoden die snel grote afstanden kunnen onderzoeken zoals Electrical Resistivity Tomography (ERT), Frequency Domain
Electromagnetics (FDEM), en Ground Penetrating Radar (GPR) data. Het innovatieve aspect is de statistische combinatie van geofysische gegevens en puntgegevens. Eerdere benaderingen gebruiken alleen puntgegevens, dus ze houden niet expliciet rekening met de geometrische variabiliteit tussen gegevenspunten. Een ander onderdeel van dit onderzoek houdt verband met complexer geofysische methoden, zoals seismische verkenning, die grote operationele inspanningen vergen. Ik bestudeer de gevallen waarin deze methoden nuttige informatie kunnen opleveren voor geologische schematisering.
Relevant voor wie en waar?
De output van dit onderzoek is relevant voor adviseurs die dijkveiligheid beoordelen waar de horizontale variabiliteit van geologische lagen zeer onzeker is.
In samenwerking met de groep Fysische geografie van de Universiteit Utrecht wordt een test site in Montfoort onderzocht.
Progress and practical application
Voorlopige onderzoeken op testlocaties tonen aan dat geologische architectuur is vastgelegd in geofysische gegevens. Het verticale detailniveau waarmee het wordt vastgelegd, is kleiner dan dat van sonderingen. De horizontale detailniveau is echter groter. Door de patronen in geofysische gegevens te bestuderen, is het mogelijk om complex geologische architectuur te beschrijven. In dit onderzoek wordt een aanpak geformuleerd om geologische kennis, puntgegevens en geofysica te combineren. Een deel van deze aanpak is gericht op het ophalen van geometrische variabiliteit uit tomogrammen. Een ander onderdeel van deze aanpak is gericht op het correleren van geofysische en geotechnische eigenschappen. De elektrische weerstand is bijvoorbeeld sterk gecorreleerd met de conusweerstand van een sondering. Voor details over de resultaten, zie de gerelateerde outputs.
Aanbevelingen voor de praktijk
- Gebruik een sequentiële aanpak voor geofysisch onderzoek van grof detail (goedkoop en snel) tot fijn detail (duur en langzaam)
- Geofysische gegevens interpreteren binnen een grotere geologische context
- Geofysische gegevens op een consistente en reproduceerbare manier interpreteren
- Definieer de beoogde geologische kenmerken die in kaart moeten worden gebracht met geofysica vóór het inmeten
- Kwantitatieve relaties leggen tussen geofysische en geotechnische eigenschappen
Last modified: 23/12/2021
Contributing researchers
Juan Chavez Olalla
TU Delft Universiteit
Project outputs
Geophysical tomography as a tool to estimate the geometry of soil layers: Relevance for the reliability assessment of dikes
Een gecombineerde benadering om de geometrie van bodemlagen te schatten wordt voorgesteld. De aanpak combineert lokale puntgegevens, d.w.z. gegevens verkregen uit een sondeerapparaat of een boorgatlog, en geofysische tomografie in een universeel co-kriging raamwerk.
05/09/2021 by Juan Chavez Olalla et al.
Bevat: Publication open access journal
Main research outputs are under preparation, currently the following abstract is available:
- Chavez-Olalla, J. (2020) Layer interpolation with tomographic aid. Athens, Third European Regional Conference of IAEG, 20-24 September 2020.
