آزمایش دانهول (Downhole Test) یک آزمایش صحرایی ژئوفیزیکی است که برای تعیین سرعت امواج لرزه‌ای (اولیه یا فشاری – P و ثانویه یا برشی – S) در لایه‌های مختلف خاک و سنگ در عمق‌های مختلف زمین انجام می‌شود. این آزمایش به منظور ارزیابی خواص دینامیکی و الاستیک مصالح زیرسطحی به کار می‌رود.
به طور خلاصه، روش کار به این صورت است:
- ایجاد چاه: ابتدا یک گمانه (چاه) با قطر مشخص در زمین حفر می‌شود.
- قرار دادن گیرنده (Geophone): یک یا چند گیرنده لرزه‌ای (ژئوفون) سه محوری در داخل گمانه و در عمق‌های مورد نظر قرار داده می‌شوند. این گیرنده‌ها قادر به ثبت ارتعاشات در سه جهت فضایی هستند.
- ایجاد منبع لرزه‌ای: یک منبع لرزه‌ای (مانند ضربه زدن به یک صفحه فلزی یا چوبی روی سطح زمین در نزدیکی دهانه گمانه) در سطح زمین و در فاصله مشخصی از دهانه گمانه ایجاد می‌شود. این ضربه امواج لرزه‌ای P و S را به داخل زمین می‌فرستد. برای تولید موج S با کیفیت، معمولاً ضربه به صورت افقی و با تغییر جهت انجام می‌شود تا قطبیت موج برشی تغییر کند.
- ثبت زمان رسیدن امواج: گیرنده‌های داخل گمانه زمان رسیدن اولین امواج P و S را در هر عمق ثبت می‌کنند.
- محاسبه سرعت امواج: با دانستن فاصله بین منبع لرزه‌ای و گیرنده در هر عمق و زمان رسیدن امواج، سرعت انتشار امواج P و S در لایه‌های مختلف خاک و سنگ محاسبه می‌شود.
کاربردهای آزمایش دانهول در مهندسی عمران:
- تعیین مشخصات دینامیکی خاک: محاسبه سرعت امواج برشی (Vs) و فشاری (Vp) که برای تحلیل پاسخ لرزه‌ای زمین، طراحی سازه‌های مقاوم در برابر زلزله و ارزیابی خطر روانگرایی خاک بسیار مهم هستند.
- تعیین مدول‌های الاستیک خاک: از سرعت امواج می‌توان برای محاسبه مدول برشی (G)، مدول یانگ (E)، نسبت پواسون (ν) و مدول حجمی (K) خاک استفاده کرد. این پارامترها در تحلیل نشست، پایداری شیب‌ها و طراحی پی‌ها کاربرد دارند.
- تعیین لایه‌بندی زیرسطحی: تغییرات سرعت امواج با عمق می‌تواند به تشخیص مرز بین لایه‌های مختلف خاک و سنگ کمک کند.
- ارزیابی کیفیت بستر: سرعت بالای امواج معمولاً نشان‌دهنده مصالح متراکم و مقاوم‌تر است.
- مطالعات میکروترمور (Microtremor): در برخی موارد، از گیرنده‌های دانهول برای ثبت ارتعاشات محیطی (میکروترمور) و تخمین فرکانس طبیعی زمین استفاده می‌شود.
مزایای آزمایش دانهول:
- روش نسبتاً سریع و مقرون به صرفه در مقایسه با برخی دیگر از روش‌های ژئوفیزیکی.
- ارائه اطلاعات مستقیم از عمق‌های مختلف زمین.
- قابلیت تعیین سرعت امواج P و S به طور جداگانه.
- دقت نسبتاً خوب در تعیین سرعت امواج در مقایسه با برخی روش‌های سطحی.
محدودیت‌های آزمایش دانهول:
- نیاز به حفر گمانه، که می‌تواند هزینه‌بر و زمان‌بر باشد.
- کیفیت نتایج به تماس خوب بین گیرنده و دیواره گمانه بستگی دارد.
- فرض همگن و ایزوتروپیک بودن لایه‌های خاک، که همیشه صادق نیست.
- دقت ممکن است در خاک‌های بسیار نرم یا دارای لایه‌های نازک کاهش یابد.
در مجموع، آزمایش دانهول یک ابزار ارزشمند در مهندسی ژئوتکنیک و لرزه‌شناسی مهندسی است که اطلاعات مهمی در مورد خواص دینامیکی و الاستیک زمین در عمق ارائه می‌دهد.
