Homojen Yapay Ortam modellemesi ve Elektriksel Rezistivite Ölçümler

Homojen olarak karıştırılmış bir ortamın cam bir dikdörtgenler prizması içinde hazırlanması, model olarak homojen sedimenter katmanların durumunu göstermesi açısından ilginç olmuştur. Şekil 3.1’de verilen deney düzeneğinde de görüldüğü gibi cam hacim içerisine aynı boyut özelliklerine sahip aynı kaynaktan inşaat kumu konulmuştur. Bu düzeneğin hazırlanmasındaki prensip amaç, arazide elektriksel yerdirenci ölçümleri sırasında karşımıza çıkabilecek homojen bir zemin ortamının elektriksel rezistivite davranışı konusunda deneyim kazanmaktır. Yapay olarak

hazırlanan ortam içindeki nem oranı değiştirilerek ortaya çıkan elektriksel rezistivite farklılıkları incelenmiştir.

Hazırlanan cam hacimde oluşturulan ilk ortam ince toprak malzemeden oluşturulmuştur. Ortamın hazırlanması tamamlandıktan sonra, yapay olarak hazırlanan bu ortama sıkıştırılma işlemi yapılmadan, modelin DES okumaları alınmıştır. Daha sonra ortamın sıkıştırılma işlemi gerçekleştirilmekte ve sonuçta model üzerinde yapılacak DES ölçümleri, homojen yapay ortamların sıkışma işlemi öncesi ve sonrasında elektriksel rezistivite değişimi olup olmadığı görülmüştür (Şekil 3.3).

Bu model çalışmasının diğer aşamalarında da sıkıştırılmış zemin içerisine eşit zaman aralıklarıyla eşit miktarlarda su veriler, suyun ne kadar derinlere kadar ilerlediği okumalarla tespit edilmiştir (Şekil 3.4). deney uygulaması yapılırken deney düzeneği üzerine su tam merkezden eşit miktar ve eşit zamanlarda verilmiştir. Her yarım saat aralıklarla bir çay bardağı su sisteme beslenmiş ve okumalar gerçekleştirilmiştir. Su ilavesi sonrası direnç değerlerinde düşüş meydana gelmiştir. Çünkü nemlilik elektriksel rezistivite değerlerini etkileyen en önemli faktörlerden birisidir.

Yapay ortam model çalışması sırasında uygulanan bir diğer test, kontaminasyon deneyidir. Bu model uygulamasında hazırlanan yapay ortam içine modelin orta noktasından su yerine mazot akıtılmıştır. Mazot deney modeli içine aynı su deneylerinde olduğu gibi eşit zaman aralıklarında, eşit miktarlarda verilmiştir. Amaç sudan farklı bir yoğunluk ve hidrokarbon yapıya sahip olan mazotun, yapay ortam modelinin elektriksel rezistivite değişimini nasıl etkilediğinin tespitidir. Yapılan çalışmalar sonucu elde edilen veriler mazotun model içinde derinliklere göre yayılımının izlenebildiğini göstermektedir (Şekil 3.5). Deney düzeneği üzerine mazot su beslemesinde olduğu gibi yarım saat aralıklarla yapılmıştır. Deney düzeneği üzerine her seferinde merkezden 100 cc mazot ilavesi gerçekleştirilmiştir. Mazot beslemesi sonucu su beslemesinin aksine direnç değerlerinde yükseliş gözlemlenmiştir. Bunun sebebi hidrokarbon yapılarının farklı olması ve mazot içerisindeki hidrokarbon yapısının direnç değerini artırması olmuştur.

DES Ölçümü 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 5 10 15 20 25 30 35 Di re n ç Derinlik Direnç (Ω m) Derinlik (cm)

Şekil 3.3. Yapay zemin modelinin sıkışma öncesi Düşey Elektrik Sondaj (DES) ölçüm sonuçları. DES Ölçümü 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 0 5 10 15 20 25 30 35 Derinlik Di re n ç Direnç (Ω m) Derinlik (cm)

DES Ölçümü 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 5 10 15 20 25 30 35 Derinlik ç Di re n Mazot Öncesi Mazot Sonrası Direnç (Ω m) Derinlik (cm)

Şekil 3.5. Yapay zemin modelinde yüzeyden verilen mazot kontaminasyonunun etkisi.

Laboratuar ortamında gerçekleştirmiş olduğumuz elektriksel rezistivite ölçümleri SEW 6212A IN cihazıyla yapılmıştır. Bu cihazın iki farklı okuma ucu arasındaki rezistivite cihazın bu iki elektrotundan elektrik geçirmesine dayanmaktadır. Cihaz elektronik olarak en geçerli sonuca ulaşana kadar direnç ölçme işlemini tekrarlamakta ve sonuçta okuduğu elektriksel rezistivite değerini ekranında göstermektedir.

Yukarıda bahsedilen yapay zemin model çalışmalarından sonra, cam hacim içerisine yeraltında açılan tünelleri temsil etmek üzere dairesel tünel modeli yerleştirilmiştir. Yerleştirilen tünel düzeneği okuma hattına dik gelecek şekilde deney düzeneğinin alt kısımlarına yerleştirilmiş ve üzeri tekrar aynı malzeme ile beslenmiştir. Amaç yeraltında oluşturulmuş olan bir maden galerisinin, ulaşım amaçlı açılmış bir karayolu tünelinin, tıbbi atık veya özel depo amaçlı kullanılan yeraltı boşluklarının etrafında oluşan elektriksel rezistivite değişimlerinin fiziksel model üzerinde denenmesidir. Kartondan yapılan 10 cm çapındaki tünel modeli içine, dairesel olarak elektrotlar yerleştirilmiştir. Eşit aralıklarla tünel içinden dışarıya doğru uzanan çelik elektrotlar model malzeme içine saplanmıştır. Bu elektrotlardan can hacim dışına uzanan kablolar sayesinde, elektrotlar arasındaki dirençler ölçülmeye hazır hale getirilmiştir. Oluşturulan bu tünel yapay zemin modeline yerleştirildikten sonra üzeri can hacim dolana kadar yapay ortam yapıcı

malzemeyle (toprak) doldurulmuştur. İlk rezistivite okumaları modelin normal oluşturulmasından sonra yapılmıştır. Daha sonra yapay zemin biraz sıkıştırılarak temsili tünel üzerine baskı oluşturması sağlanmıştır. Bu sıkışma sırasında ortamın boşlukları da azalarak ortamı oluşturan tanelerin birbirine daha iyi teması da sağlanmıştır. Bu işlemlerin uygulanmasında ki amaç; yeraltı boşlukları çevresindeki ortam özelliklerinin (çevresel kayaç veya zemin malzeme özellikleri sabit kalmak şartıyla) değişimi acaba ölçülen elektriksel rezistivite değerlerini değiştirecek midir sorusuna cevap aranmasıdır (Şekil 3.6). Sıkışma sonrası direnç değerlerinde düşüşler meydana gelmiştir. Bunun sebebi sıkışma sonrası mevcut hava boşlukları dolmuş ve deney düzeneği daha kompakt bir hal almıştır.

Bir önceki model çalışmasında olduğu gibi tünelli yapay model üzerine orta noktadan su verilerek (eşit zaman aralıklarında eşit miktarlarda su verilmiştir), tünel etrafındaki elektriksel rezistivite değişimi tünel içerisine yerleştirilen elektrotlar yardımıyla ölçülmüştür (Şekil 3.7). Su ilavesi direnç değerlerini düşürmüş ve net bir görünüm elde edilmiştir.

Bu model çalışmaları elektriksel rezistivite ölçümünün çok etkili bir algılama tekniği olduğunu vurgulamıştır. Yapay modeller üzerinde ölçülen dirençler, yatay ortamın malzeme özelliği değişikliklerine göre, ortama eklenen su ve hidrokarbon gibi sıvılarla değişime uğramıştır. Doğal arazi çalışmalarında yüzey altındaki malzemelerin farklılığı, bunların doğal nem içeriklerindeki farklılıklar elektriksel rezistivite ölçümlerinde farklılıklara neden olacağı açıktır. Fakat bu model çalışmalarından sonra, kayaçlar ve zemini oluşturan sedimanlar ele alındığında bu farklılıkların yorumlanabileceği kanaatine varılmıştır.

DES Ölçümü 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 2 3 4 5 6 7 Okuma noktası Di re n ç _{Sıkışmamış Hali} Sıkışmış Hali Direnç (Ω m)

Şekil 3.6. Yapay zemin modeli içinde temsil edilen tünel etrafında malzeme sıkışmasına bağlı elektriksel rezistivite değişimi.

DES ölçümleri 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1 2 3 4 5 6 7 Okuma noktası Di re n ç _{Susuz okuma} Su verilmiş Direnç (Ω m)

Şekil 3.7. Yapay zemin modeli içinde temsil edilen tünel etrafında su içeriği farklılığına göre elektriksel rezistivite değişimi.