آزمایش لرزه نگاری سطحی   MASW (Multi-Channel Analysis of Surface Waves)

آزمایش لرزه نگاری سطحی  MASW یکی از روش‌های غیرمخرب و پیشرفته در ژئوفیزیک مهندسی و ژئوتکنیک است که به منظور بررسی مشخصات دینامیکی خاک و لایه‌های زیرسطحی به کار می‌رود. این روش با تحلیل امواج سطحی (Surface Waves) به‌ویژه موج ریلی (Rayleigh Wave) به ما امکان می‌دهد تا پروفایل سرعت موج برشی (Vs) خاک را تا اعماق قابل توجهی با دقت بالا استخراج کنیم.

در پروژه‌های عمرانی و ساختمانی، به‌خصوص در طراحی سازه‌های حساس مانند سدها، برج‌ها، پل‌ها و ساختمان‌های بلند، شناخت دقیق پارامترهای دینامیکی خاک اهمیت بسیار زیادی دارد. آزمایش MASW ابزار بسیار قدرتمندی برای تحلیل پایداری، تعیین کلاس سایت و تیپ خاک، برآورد ضریب برشی و طراحی مقاوم در برابر زلزله است.

مبنای علمی آزمایش MASW امواج لرزه‌ای به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: امواج حجمی (طولی و برشی) و امواج سطحی. امواج سطحی در مقایسه با دو نوع دیگر، به علت انتشار در سطح زمین و کاهش انرژی کمتر، اطلاعات بیشتری از لایه‌های سطحی ارائه می‌دهند. MASW با بهره‌گیری از چند گیرنده (Geophone) و تحلیل چندکاناله، سرعت فاز امواج ریلی را در فرکانس‌های مختلف ثبت کرده و سپس با استفاده از تکنیک معکوس‌سازی (Inversion) به پروفایل Vs می‌رسد.

مراحل اجرای آزمایش MASW

طراحی آرایه: تعیین فاصله بین ژئوفون‌ها (معمولاً بین ۱ تا ۵ متر) و تعداد کانال‌ها (۱۲ تا ۲۴ کانال رایج است).

نصب تجهیزات: قرار دادن ژئوفون‌ها روی زمین با عمق کم و اتصال به دستگاه لرزه‌نگار.

تحریک زمین: استفاده از منبع ضربه‌ای مانند پتک یا صفحه لرزه‌ای برای تولید موج.

ثبت داده‌ها: ضبط امواج از طریق ژئوفون‌ها و انتقال به نرم‌افزارهای تحلیل.

تحلیل داده‌ها: ترسیم نمودارهای Dispersion Curve و انجام فرآیند Inversion برای استخراج پروفایل سرعت موج برشی.

کاربردهای MASW در مهندسی عمران و ژئوتکنیک

تعیین کلاس سایت و تیپ خاک بر اساس آیین‌نامه2800 و UBC

طراحی پی و فونداسیون سازه‌ها

بررسی پتانسیل روانگرایی خاک

ارزیابی پایداری شیب‌ها و ترانشه‌ها

مدل‌سازی عددی پیشرفته

بررسی تغییرات عمقی خاک در پروژه‌های راه، تونل و سدسازی

مزایای آزمایش  لرزه نگاری سطحی MASW

غیرمخرب و قابل اجرا در مناطق شهری

دقت بالا در تعیین سرعت موج برشی

پوشش عمق زیاد تا ۳۰ متر یا بیشتر

امکان ترکیب با دیگر روش‌های لرزه نگاری مانند ReMi و SPAC

قابل اجرا در زمین‌های سخت، نرم، و مناطق پر ترافیک

نکات کلیدی برای اجرای صحیح آزمایش

کالیبراسیون منظم دستگاه‌ها و ژئوفون‌ها

انتخاب صحیح فاصله ژئوفون‌ها بر اساس عمق هدف

دقت در تحریک زمین برای دریافت امواج تمیز

استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی مانند SurfSeis، Geopsy و SeisImager

تهیه گزارش جامع شامل Dispersion Curve، پروفایل Vs و تحلیل لایه‌بندی

مقایسه MASW با سایر روش‌ها

روشمزایامحدودیت ها
MASWدقت بالا، اجرای سریع، غیرمخربنیاز به سطح نسبتاً یکنواخت
PS Loggingبسیار دقیقگران، نیاز به حفاری
Downhole/ Crossholeعمق بیشترپرهزینه، نیاز به چاه

جمع‌بندی آزمایش MASW یکی از کارآمدترین و محبوب‌ترین روش‌های بررسی لایه‌های زیرسطحی و تحلیل ویژگی‌های دینامیکی خاک در پروژه‌های مهندسی عمران است. سرعت بالا، دقت مناسب، غیرمخرب بودن و امکان اجرا در شرایط مختلف از جمله مزایای کلیدی این روش هستند. با بهره‌گیری صحیح از این آزمایش، می‌توان اطلاعات ارزشمندی برای طراحی بهینه سازه‌ها به‌ویژه در برابر زلزله به‌دست آورد.

این آزمایش به دو روش 12 و 24 کاناله در آزمایشگاه مهندسین مشاور ترازآب الوند قابل انجام میباشد.