Maaradariuuringud

Maaradar (ingl. keeles GPR e. Ground Penetrating Radar e. georadar) on geofüüsikaline seade, mis võimaldab saada informatsiooni maapinna alla jääva keskkonna, nt. teekihtide, pinnaste või tehnovõrkude kohta pideva profiilina.

Teede Tehnokeskus teeb maaradarimõõtmisi alates aastast 2000, mil koostöös Soome ettevõttega Roadscanners OY alustati uuringuid USA-s spetsiaalselt maanteede mõõtmiseks välja töötatud ning Eesti tingimustele kohandatud seadmega GSSI SIR 10H.

Täna teeme maaradarimõõtmisi uue põlvkonna seadmetega – Geophysical Survey Systems Inc poolt toodetud kaasaegseima maanteede mõõtmisteks kohandatud maaradariga, mis võimaldab teha mõõtmist liiklust takistamata ning mille komplekti kuuluvad mõõteantennid sagedusega 100, 400 ja 1000 MHz ja Rootsi maaradariga Mala GeoScience GPR ProEx, mis on varustatud 500 MHz ja 2300 MHz mõõteantennidega. Kasutatavad seadmed võimaldavad teha 3D-mõõtmisi. Sõltuvalt kasutatavast seadmest ja töö eesmärgist kasutatame spetsiaalseid maaradari andmete töötlemise tarkvarasid.

Peamised teenused


Oluline!
Maaradariga mõõtmisi kavandades tuleb arvestada mitmete keskkonnast tingitud iseärasustega. Nt. mitmed pinnased on signaali neelavad ehk sellised, milles radari signaal sumbub ja ei peegeldu seadmesse tagasi. Samuti võib mõõtmistulemuste saamist takistada mitmesuguse päritoluga keskkonnamüra, nt. paljud töödeldud/tehnogeensed pinnased või mõõtmised tugevate raadiosignaalide piirkonnas. Sageli võivad otsitavad objektid anda muude objektidega sarnase signaali ning paljude otsitavate objektide elektromagnetilised karakteristikud ei pruugi erineda pinnaste omadest ja ei ole seetõttu  maaradarile nähtavad. Siiski on paljudel juhtudel võimalik ebasoovitavate tegurite mõju viia miinimumini seadme konfigureerimise ja läbimõeldud mõõtmisplaaniga. Samuti on paljudel juhtudel vajalik teha mõõtmisandmete järeltöötlust. Seetõttu on oluline mõõtjale mõõtmisülesannet ja eesmärki ning teadaolevaid keskkonnatingimusi võimalikult täpselt kirjeldada. Mida rohkem on asjassepuutuvat infot, seda suurema tõenäosusega saadakse soovitud tulemus.

 

Teetööde kvaliteedi kontroll
Katte jäävpoorsuse ja tihendustegurite mõõtmine

Uute katete rajamisel põhjamaises kliimas on tee püsimise seisukohast äärmiselt oluline veenduda, et teekate on tihe (tihendatus) ja teekatte jäävpoorsus (õhupooride maht) piisavalt madal. Traditsioonilise meetodi kohaselt tehakse jäävpoorsuse teadasaamiseks kattesse kuni 12 puurauku tee kilomeetri kohta, kuid see on aeganõudev, kahjustab uut katet ning mis peamine – kirjeldab uuritavat katet vaid ca 500 m sammuga. Maaradariga tehakse nt. kahesuunalisel teel mõõtmised tüüpiliselt kolmel mõõtmisrajal – mõlema sõidusuuna nn välimisel rattajäljel ning katte vuugil teeteljel. Erinevalt traditsioonilisest kvaliteedi kontrollil võetavate puurkehadega kontrollimisest, saadakse radariga mõõtmisel katkematu info kontrollitava asfaltbetoonkatte jäävpoorsuste väärtustest mõõtmisrajal, mis vähendab oluliselt suurt juhuslikkuse komponenti tihendusteguri ja jäävpoorsuse määrangutes ning määratleda täpselt probleemsed kohad. Mahaarvamiste mõjuala vähendatakse sadu kordi ühe kontrollitud jäävpoorsuse sektori kohta. Mõõtmistulemuste kalibreerimiseks võetakse kontrollitavalt lõigult ainult 8 puurkeha, mistõttu uut katet kahjustavate kontrollpuuraukude arv väheneb kümnetes kordades. Piiranguks selle meetodi puhul on, et mõõtmisi ei saa teha siis, kui kate on niiske või külmunud. Samuti ei saa usaldusväärselt mõõta jäävpoorsust kattekihtide puhul, millel on kasutatud naatriumkloriidi vm. libedusetõrjekemikaale.

Teekatete ja muude kihtide paksuste hindamine

Katte paksusel on teekonstruktsiooni kandevõime seiskohalt määrav roll. Olles tüüpiliselt teekonstruktsiooni kõige kallimaks komponendiks, on oluline veenduda, et kvaliteetselt rajatud aluskihtide peale on paigaldatud kvaliteetne ning projekteeritud paksusega kate. Traditsiooniliselt määratakse katte paksust puurimisega, mis on aeganõudev ning lõhub teekatet, mistõttu neid tehakse väga hõreda sammuga – paaris kohas tee 1 km kohta. Maaradariga seevastu tehakse mõõtmised pideva profiilina ning tulemused esitatakse tüüpiliselt iga meetri kohta. Usaldusväärsete tulemuste saamiseks peab kihipaksus olema vähemalt 6 cm, mistõttu on maaradarit soovitatav kasutada paksuse määramiseks, kui katte paksus on vähemalt 8 cm. Spetsiaalseid meetmeid rakendades on võimalik paksust määrata ka õhematel kihtidel.


Teede ehituse- ja rekonstrueerimiseelsed uuringud
Geoloogiliste puurimiste optimeerimine

Teede rekonstrueerimisel on oluline saada rekonstrueeritava tee kihtidest ja aluspinnastest võimalikult kattev ülevaade. Traditsiooniline, ainult puuraukudel põhinev meetod võimaldab küll täpselt kindlaks teha kihid ja nende omadused, kuid meetodi suureks puuduseks on töö aeglus, liiklust takistav ja teed lõhkuv iseloom ning maksumus, mistõttu ei ole praktikas mõistlik teha geoloogilisi puurimisi tihemini kui 50m (erandkorras väiksem) sammuga. Maaradar võimaldab mõõtmised teha pideva profiilina ning seeläbi tuvastada sarnased e. homogeensed lõigud. Sõltuvalt tegelikust olukorrast võivad need olla väga erinevate pikkustega, kuid iga homogeense lõigu usaldusväärseks kirjeldamiseks piisab üldjuhul ühest geoloogilisest puurimisest. Radariprofiilide põhjal planeeritakse teele optimaalne arv puurauke ning vajadusel muid mõõtmisi (nt. kandevõime), mis võimaldavad piisava detailsusega radariprofiili andmete tõlgendamise ja tee läbilõike kindlaksmääramise.

Katte ja pinnasekihtide paksuste määramine

Tänu mõõtmise pidevusele võimaldab kombineeritud meetodi (maaradar+puuraugud) kasutamine saada tee kohta tunduvalt kvaliteetsemat geoloogilist andmestikku võrreldes traditsiooniliselt kasutatava ainult puuraukudel põhineva uuringuga ning määrata ka kihtide paksused pidevalt (tüüpiliselt iga meeter).

Maa-aluste tehnovõrkude kaardistamine
Maa-aluste objektide otsimiseks ja lokaliseerimiseks tehakse maaradarimõõtmised 3D-mõõtmistena e. paralleelselt või ristuvalt paiknevatest mõõtmisradadest moodustuva uuringuvõrguga või 3D-maaradariga. Selliselt mõõtes on võimalik kontuurida otsitav objekt või avastada huvi pakkuda võivad objektid (torud, kaablikogumid, truubid, kollektorid jms) ja andmete töötlemisel saab objekti orienteeruvad piirjooned kanda plaanile.

Arheoloogilised uuringud

Vanadel asustatud aladel on ehitamise ja rekostrueerimise käigus vaja sageli täpsustada olemasolevate arheoloogiliste andmete, nt. vanadele kaartidele kantud objektide (nt alusmüüride) paiknemist tee trassil.

Jääteede paksuse uuringud
Maaradariga mõõtmisel on võimalik saada pidevandmed jää paksuse kohta. Jää paksuse mõõtmine võimaldab teha jää eelluuret enne jäätrassi avamist. Maaradariga mõõdistatakse sel juhul laiem koridor uuritava koridori servade vahel mööda sik-sakilist profiilijoont. Selliselt mõõtes eristuvad uuritavas koridoris suurema ja õhema jääpaksusega piirkonnad. Samuti on võimalik kontrollida juba rajatud jäätee paksust ning tuvastada potentsiaalsed õhema jää piirkonnad.

Teedealuste anomaaliate tuvastamine
Katkematu profiilina mõõtmine teeb maaradari eelkõige võimasaks tööriistaks kas sarnaste omadustega kihtide paksuste või nö „anomaaliate“ otsimisel. „Anomaaliate“ ostimisest on kasu, kui otsitakse muust pinnasest eristuvaid objekte – muinsuskaitselisi objekte, maa-aluseid reservuaare, karstist või muudest põhjustest tingitud tingitud tühimikke vm eristuvaid vorme või lekkeid.

  EAS-regionaalareng

Pildid

Lisateave

Marek Truu

Osakonna juhataja

Mob: +(372) 506 8809

Võta ühendust

Lisateave

Marek Truu

Osakonna juhataja

Mob: +(372) 506 8809

Email: marek.truu@teed.ee