Terreinonderzoek - Grondmechanisch en geo-hydrologisch onderzoek

Een graot aantal karakteristieke kenmerken van de ondergrand in geologische, grond­ mechanische en hydralogische zin kan met speciale onderzoeksmethoden in het terrein warden vastgesteld. De meest gangbare methoden warden in deze paragraaf behan­ deld: het geo-elektrisch en elektro-magnetisch onderzoek van de bodem, sonderingen, boringen, de vinpraef, pomp- en putpraeven en infiltratiepraeven.

Het verdient aanbeveling een onderzoekspragramma op te stellen in overleg met een grandmechanisch adviseur, zodat zonodig ook minder gangbare specialistische onder-. zoeksmethoden bij het onderzoek kunnen warden betrakken.

9.5.1 Geo-elektrisch en e/ektro-magnetisch onderzoek

Geo-elektrisch en elektro-magnetisch onderzoek zijn beide geo-fysische methoden voor het verkennen van de opbouw van de ondergrand.

Bij dit onderzoek wordt een goed meetbare fysische graotheid bepaald, namelijk de schijn­ bare specifieke elektrische weerstand van de grand. De relatie tussen de elektrische weer­ stand en de grondsamenstelling opent de weg om gemeten verschillen in elektrische weer­ stand uit te leggen als verschillen in de samenstelling en opbouw van de grond.

Voor de theoretische achtergronden en voor de verschillende meetsystemen wordt ver­ wezen naar de literatuur (lit. 41 en 42). Hier wordt volstaan met een korte beschrijving van de geo-elektrische meting volgens de Schlumberger-meetopstelling (figuur 9.4).

figuur 9.4

Deze meetopstelling wordt veel gebruikt, omdat de spanningselektroden bij het verzet­ ten van de stroomelektroden op hun plaats kunnen blijven.

Voor bet bepalen van de elektrische weerstand van de ondergrond wordt door middel van twee stroomelektroden, S1en S2 , een kunstmatig spanningsveld tot standgebracht. Met twee andere elektroden, P1en P2 , wordt het potentiaalverschil gemeten tussen twee willekeurige equipotentiaalvlakken. Uit de gemeten stroomsterkte I, bet poten­ tiaalverschil ll Uen de geometrie van de meetopstelling, Len a, is de specifieke elektri­ sche weerstand van de grond dan met onderstaande formule te berekenen.

Het dieptebereik wordt bepaald door de onderlinge afstand van de stroomelektroden. Als kenmerkende maat voor het dieptebereik wordt de halve afstand tussen de elektro­ den gehanteerd. In homogene grond wordt onathankelijk van de elektrode-afstand tel­ kens dezelfde weerstand gevonden, namelij k de specifieke elektrische weerstand Q1van deze formatie. Bij een profiel, dat is opgebouwd uit verschillende grondlagen,

wordt de elektrische weerstand mede bepaald door de onderlinge verhoudingen van de specifieke weerstanden ecy.de dikte van de verschillende lagen. In dat geval wordt ge­ sproken van de schijnbare specifieke weerstand (},.

De grootte van de specifieke elektrische bodemweerstand hangt afvan de geleidende eigenschappen van de drie samenstellende componenten van grond: gas, vloeistof en vaste stof, en van bun onderlinge verhouding. Van genoemde drie componenten heeft de gasvormige een oneindig hoge weerstand. De vaste component heeft doorgaans een zeer hoge weerstand, athankelijk van de aard van bet gesteente ofhet sediment, dat bij­ voorbeeld al dan niet ertshoudend kan zijn.

De vloeibare component, het water, is doorgaans bet meest geleidend; <lat hangt nauw samen met bet ionengehalte. Water met een hoog zoutgehalte is goed geleidend; zeer zoet grondwater geleidt slecht.

Met de toename van bet zoutgehalte in bet grondwater neemt de specifieke weerstand af. In een gebied met brak of zout grondwater word en daarom de absolute waarde en de verschillen in elektrische weerstand kleiner; de interpretatie van de meetgegevens vraagt dan meer aandacht en vakkennis.

Daar de geo-elektrische methode gebaseerd is op bet bepalen van de elektrische weer­ stand van de grond, zullen in de grond aanwezige geleiders, zoals kabels en leidingen, de meetresultaten bei·nvloeden. Bij bet voorbereiden van de metingen is het nodig zorg­ vuldig na te gaan of er zulke objecten in de grond aanwezig zijn en zoja, daar bij de keu­ ze van de meetlocaties rekening mee te houden.

Twee belangrijke toepassingen van het geo-elektrisch onderzoek zijn de geo-elektri­

sche profilering en de geo-elektrische sondering. Vergelijkbaar met de geo-elektrische profilering is de recentelijk ontwikkelde elektro-magnetische profilering.

• Geo-elektrische profilering

  Bij geo-elektrische profilering wordt de schijnbare specifieke weerstand van de grond

  73

  bepaald op korte onderlinge afstanden, bijvoorbeeld 50 m. Door de gemeten weer­ standen in een lengteprofiel uit te zetten kan zonder al te ingewikkelde interpretatie­ technieken snel informatie warden verkregen over de laterale verschillen in de grondgesteldheid. Meet men met meer dan een elektrode-afstand, dan kan oak een indicatie warden verkregen ovtr de verschillen in grondsoort over de diepte.

  Met behulp van een geo-elektrische profilering als voorverkenning wordt de kans op onvolledigheid in het grondonderzoek tot een minimum beperkt, omdat het detail­ onderzoek in de vorm van sonderingen en boringen, nu doelgericht wordt uitge­ voerd.

  In een aantal gevallen, afhankelijk van de meetresultaten, kan tevens het detail­

  onderzoek warden opgezet met enige mate van vrijheid ten aanzien van de te kiezen boor- ofsondeerlocatie. In moeilijk toegankelijk en slecht begaanbaar terrein kan dit belangrijk zijn.

  Figuur 9.5 geeft een voorbeeld van een geo-elektrische profilering, waarbij per meet­ locatie met drie verschillende elektrode-afstanden is gemeten. Hiermee wordt ge tl­ lustreerd hoe de bodemopbouw tot uitdrukking komt door het weerstandprofiel.

  100 .

  

• Geo-elektrische sondering

Geo-elektrische sondering wordt voornamelijk uitgevoerd om de dikte en diepte van de verschillende grondlagen te bepalen. In dit geval moet op elke meetlocatie veel inten­ siever gemeten warden. De meting wordt telkens met grotere elektrode-afstand en dus grater dieptebereik herhaald. De meetresultaten warden in een meetcurve verwerkt. Hieruit kunnen de laagovergangen warden bepaald en oak de specifieke elektrische weerstand van de verschillende lagen.

74

Het afleiden van een bodemprofiel uit een weerstandskromme is geen eenvoudige zaak; eenzelfde gemeten kromme laat vaak verschillende interpretaties toe. Daaruit zal dan een keuze moeten warden gemaakt op grand van kennis van de bodem uit boringen of andere metingen.

Een geo-elektrische sondering is te vergelijken met een boring. Weliswaar wordt er

geen detailinformatie over de laagopbouw verkregen, maar toch kan op deze wijze zonder het inzetten van zwaar materieel voldoende zekerheid warden verkregen over de aanwezigheid en dikte van relevante watervoerende en slecht doorlatende, pak­ ketten.

- Elektro-magnetische profilering

Bij het elektro-magnetisch onderzoek wordt de elektrische weerstand van de grond bepaald door middel vaµ elektro-magnetische inductie. Een voordeel in vergelijking met geo-elektrisch onderzoek is dat bij deze methode geen direkt contact met de grond. behoeft te warden gemaakt, dus er kan aanzienlijk sneller warden gewerkt.