TNO-Milieu en Energie

TNO-rapportdecember1993

Alle rechter: voorbehouden,NietS iJit dele uitgave mag won:len\I~ldigd eruolOpilnOiaargemaaktdoor middel van druk Ictciko"ie, miCrof!;F:'

ol 00 welka andere ",ijze dan zonaal~algaa"<3e too$temmi1"l9 van TNO

"nd''en àlt rapper: in opdrad1! werduilgi'!!bfacl1:l,word! voor de rachten erveFipiic!hll!'1ig<er: ';/an opdfacr:~ge\lef enopdrachl."!El1l'1er\Ierwezen naar deA~e VOOl'N'aardenvoor Onoerzoexs-~achten aan TNO', oan wei de~nde terzaketussenpartijengeSl~n overeenkomstH$Ilef vanhe!TNO-rapportaaf', is loegestaan,

ZTNO

~~~VOOt~aikondlilrloek

~ en EnergjG~ zich ten 00ei cm. ~d opde~ ~nn~~J<ke{lng yande~,d!lt:lfmidálli1fOOc~ cm~"9 bljle~üf\gengoedfl'~, een~~e<".er~il< en een bel"_ ij'" gebf'"ik var. <lOl:)t"~"!?r'f1i~~S':?

instituut voor Grondwater enGeo-Energie TNO (IGG)~i<ef$traat 91Postbus 00122600JA Delft

Telex 38071 zptno rnFax 015·56 48 00T eietOOl1 015 • 69 69 00

Scheurdetectie in proefput gevuld metzand m.b.v. de symmetrische elektroden-opstelling

Auteur:drs G.J. Nijdeken

Opdrachtgever:Bouwdienst Rijkswaterstaat Utrecht

Op opdrlldl1llln lUl'" TNO ZIjn van ~ de AJgem;';!1e\l00lW~ voor onde~~' aan TNO,

bij dGArrondissemllln'lSred'l!l:lan'B'n "]Çj' -~a~K:()C(tl"';ar'd~::~e >'5;-GraVe11il'1.a,?~

Rapportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina2

INHOUD

LIJST VAN FIGUREN 3

1. INLEIDING 7

2. DOEL VAN HET ONDERZOEK 9

3. 10

4. UITGEVOERDE METINGEN 13

5. BESCHRIJVING VAN DE MEETRESULTATEN 15

6. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 20

7. REFERENTIES 22

J

Figuurl.: StroolIlijnen ..tn'zandput ' indien· strooelelttrode 11••• n betoPPét'Vlak.bOven•• cheur seplaatst is. I)ë stroo.lijnenver-

deling U s~trlscb rondOmIl' Er Is geen potentiaalver-

scbil···tüasen'te'r:1'a'Figuurlb: StroolIlijnen in ····~•.ndpUt· indien strooaélelttrode 11aan bet

o'p~t'Vl.. >maèrrifet> boven de sebew:geplaatst is. DesttOOÎllijnenverdelingis 1d.etsjllmetd.scb rondom11, Er 18een potentlaahrerschlltussen 'i en····.:.·...•.het teltènvan bet

pot:ent:iaa.lverschl1w!sselt bovendescbeur.

Figuur 2:tekènwisse 1fnglangs tvefa lOodrechte meetliJnen bepaaltde lokatie van desêftêur.

Figuur3a: As~td.$che strooalijnénvëtdelingbijeen scheur in folieopbodêll. <11is niet boven de scheur geplaatst.

Figuur 3b: SYJIlIIIHtriscbestroomlijnenverdelingron4 ·11' 11 is boven descbeurgeplaatst Het ..•telten vanhetpotentiaa.lverscbilwlsseltboven de seheurdOör OÎIkeringvan de stroomrlch-

tl:ng.Figuur4a:Asyullletrbche sttoomlijhênverdeling ron4 11 ten gevolge van

scheur··in folie langs wand.

Figuur 4b: Asymmetrbchestrooalijnenverdellng r0n4 11 ten gevolge vanscheur iri>folielèngswand .l)ëstroolllllijnenverdelingbllj ft

as~t:rbch rondl! la.ngsmeêtlljnenlooorecht op de wand.

Figuur Sa: As~trische stroomlijnemèrdeling· rond ten gevolge vanwaM.···Strooulèk.tróde 12 is ·lfnk.s in

figuurgepl<tatst. De !z{buiten de put) heeftgeen invloed op desttoomUjnenvèrdel1.ng in de put.

Figuur5b: Zie figuur Sa.···DestroomlljnènVerdeling is dezel.fde als in

figuur 4b.

I.apportnr.OS 93-84 B

december1993

'iguut~: Iov.naanzlcht van deproefput< •• "'nlld•met Jttlnd)·.••• t eenOi(erzicb~y~.leltklllll3.4ell ~&.de hori%",n.taleas

~lJn de_llltp\ltl~etl •• eJ'&e&.'\1!'~diee9rt'esponderen met den~eriaa in de figuren •• ri.n4er •• t.û.t4f.teDvermeld stUl'l.

·1)!t·1s..!~tieJ)1j •• tiaaill<le~t"'zui.s rleb~i.. Inde (;lC),t--we.trb::~ht!aaliu.n>de •• etp\Qlten laaas de vertl-

eal... .•}nde.etl!j~!l1.~ss.b~rJ.zontale as.Foto van·de proet"putoPdete.tlocatle i.llJ)elft.

Flguut' 8:: ~ntC)t.tt'Plot:van...tllllèn inde .Mord....zu1dricbting. de,~d'standb.1ssen is 2Jl.l>elobtie van u drie

8cbeurenzijn l11&et:lll~tt4.Contout'plot:yatade. Q,letlllSen deoost~est riebting, de.-fst.-ndtl1.$sell Pi en !'a 1s 2 1l.Délokat1e van u drie

scbet.tretl<zijn .ingetekend.Figuu.i:lO;: Contol,.trPlotvQzovel de metingetl inde .noord-zuid als 1n

.seoost~strtcht!ng(1)lP2 182.). i Slechts de O. 5 en -5contourUjnen zijn getekend. Dé lokatie van de drie scheu-

i:enzl.jn .••ingeteitenci.i !ietkruisPiJflt:Y~de> nul"""Conto\lt'lij nenin de oost-west ennoorq...zutdrlcbtlaa ligt op de lokatie

vanscl'uaur

FiguurJ.l; c:ontot;rplot van .•·.de·Mtingen in·••de. nO:Qrd7'"'zuidrichting. deefstatld •...t~sen> Pl(~n '2 is 311. .Delobtie van de drie

scbeure1;izljn inget~kElnci.12:: Ç(~tl~:9t:lrpilot .tingeJ\ in deoost...-west richting. de

afst.nd t~~sen f2 is 3 Dé van de drie

sd:~.~l,l~flnzijJ\ingEltfSk!nd.~ovel de metios!n>in deno0l"ltr-zui.(\a.ls in

de oost-vest dcht:l:ni (l11Pais 3~) .••Slechts de O. 5 en -5contcurU.jnen zijn geteke~. Dé lobtie van de drie scheu-

ren zijn ingetekend. Het kruispunt van de nul-eontourlijnenin de oost-west en noord-zuld richtios lilt op de lokatie

van scheur 5.

bpportnr.OS 93·84 I

december1993

Pagina·4

Rapportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina5

Figuur14a: De noOrd-zuid lijnen lSen 12 (P1Pr2.) zijnafgelleeld.Scheur5wroorzaakt eenanOlllal.ieop .lijn 15 ter hoogte van

meetpUnt 13 (nulpuntsdOorgangr.Deanomalie is ook zicht-

bul' optie lijneri 14. ··15. 16·· en 17 (nteta.fgebeeld).

Figuui14b: De we5t-005t lIjnen 15···en20 (P1Pr 2.) zijn afgebeeld.Scheut 5 veroorzaakt eenanomaU.éop lijnl5 ter boogte vanmeetpunt 14 (nulpuntsdoorgangr.. oe· anoaal1e is ook zicht-

baar op de lijnen 12, 13, 14 en 16 (niet afgebeeld).

Flpur15a:Dèn6ord-zuid lijnen 21 en 22 (P1'2-2 .) ziJna.fpbeeld .•Scheur 3 veroorzaakt een anomalie op lijn 21 ter hoogte van

meetpunt 21, 22 en 23. De anomalie is ook zichtbaar op de

lijnen 23 en 24 (niet afgebeeld) en niet op lijn 22.Figuur l5b: Deoost-west lijnen 23 en 24 (P1P2- 2 m) zijn afgebeeld.

Scheur 3 vero·orzaakt een anomalie op lijn 23 ter hoogte van

meetpunt 18 t/ll 23.De anomalie is ook zichtbaar op de lijnen 21 en 22 (niet

afgebeeld).Figuur 16: Vectorplot waarin de metingen in de noord-zuid richting

(horizontale component) en de metingen in de oost-west

richting (verticale component)gecombineerdzijn. De lengte

van de vector is een maat voor de stroomsterkte en de

richting van de vector stemt overeen met de stroomrichting.

De lokatie van de drie scheuren zijn weergegeven. Allevectoren wijzen in de richting van scheur 5, deze ligt. daarwa.arde vectoren op elkaar botsen. Op de lokatie van scheur3 is er een kleine spreiding in de richting van de vecto-

ren"

Rapportnr.OS 93-84 iS

december1993

Pagina6

Figuur 11: Vergroting van figuur 16.l.ond lokatt. van scheur 5i8 een

spr.idlng inde ..Jengte .v",n..cle~ectoren.De lengte van demet rood geaarke'r'dé vect':9ren (dus$trOOlSlSterkte) neemt toe

l"llbiJ ..de ••scheUI"'.Vlak boVell-:de.·acheUI"~dert de lengte tot1\91. .ijde oyerlgevectoren ia ~teffect van het t.wl~ opde str~terktegroterdanbeteffectvan de com.rergentieVtt), .de strooll. bljnad.erlng van de scheur.

FigllqrJ8: l)eaetingen langa de cli",gonul van noorclwestnaar zuldoost.f

-------------------------' ,.,-_._-----------------

bpportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina1

L

De Bouwdlenst Rijkswaterstaat gebruikt kunststoffolies als waterkering

. Tijdens de bouwraakt deze folie vaak Msehadigd.Er situaties waarbij besebadig1'ngoptJ:eedt:

~bréngenop folie.

situatie gevuldlDetwater en in de tweede

dit onderzoek zal de bouwput voor deze~

respectiëveUjkwaterPut enzandput genoe8d wordén.in een zandput ziJn in nove8lber 1992 testae-

metingen staan gerapporteerd in geo-elektrischescheuren in kunststoffolies (Csonb. e.a., 1993).

zijn:

proefp\lt gevuld met water is lIOge-élektrooenop oe . folie. De meest

configuratie is ·'NOIMAL'.

de .proefput gevUld met zand is alleen

aogel k met de geteste configuratie 'MOlUQL' als de zandvuU1.ng

een geringe dikte heeft.

Naar aanleiding van de resultaten van deze testmetingen, is in het

kader TNo-speurwerknader onderzoek uitgevoerd op de lokatie. Het

doel deze testmetingen was tweeledig.1) Is er een methode waarmeewel scheuren in een zandput gedetec-

teerd kunnen worden?

Is er een alternatief voor de detectie van scheuren in een

waterput?De methode met behulp van de tot: nu toe toegepaste geo-elektri-

sche methode is arbeidsintensief. Dit heeft twee redenen. Oe

eeetdlchtheld is groot, ca. 6 metingen per r. De metingen worden

op de bode. verricht; dit geeft meer problemen indien de diepte

en oEVangvan de bouwput toenemen. In aeft praktijk situatie zijn

Rapportnr.OS 93·8·4 B

december1993

Pagina8

de afmetingen van een bouwputgroot; het oppervlak is

ca. (3Ox60)~ en de diepte is ca. 13 D.

Gat:esçe l.Iethoden in bet kader ._ TNO·speurwerk

Er zijn t:weemethodengetestln het kader van 'fBO-speurwedt.De eerste

methode is gebaseerd op elektro-aaptlsme. Met deze methode bleek hetniet •mogelijk scheuren in een zandputte de~teren (Intern rapportTNO).

~ij metbode!s ge_ten met een aangepaste geo-elektrlsche•~..De potenti,lUllelftkti~P2 1s verpla.tst '\t'tmoneindig

configu.ratienaar een afstand van 11 dle gelijk is aan

en Pl' De.meetopstell1ng staat afgebeeld inen wordts)l'1'$letriscbe el:ektrodenopstelllnggenoea<t.

()md.atpe resultaten '\t'ande~etesttlaetipgen veelbelovend waren. zijn in

0Pf!racllt v!'n de SQuwdienst.•1Ujks"..aterstaat.111 septeaber 1993 aanvullen-de mettngep verricbt Mt s~trische elektrodenopstelling. De

zijn. verricht in dezelfde proefput: gevuld met zand (figuur 6

als in novel1lper 1992 .gebr\likt is (Csonkae.a .• 1993). De resulta-ten van deze metingen wordenbesprokep in dit: rapport.

Rapportnr.OS 93-84 IS

december1993

Pagina9

2.

Ir. het onderzoek zijn .etingen verricht in een· Zandput _t de symmetri-scne.•.•lêktroaenopste lU.ng.ls aanvulling op testmetiugen uitgevoerd in

van ·1'M().'.speurwerk_t:dilte elektrOdeaó,stelU.ng.

van dezeaanvullendemetlngènis tweeleC:U.g:

l)hêtmogelijkmet desyametriscbe elektrodenopstelling scheurendet:ecteren·inkunststoffoliesln een·zançut?

2) ls>deMestoptiuaa.le elektrodenafstand om deze metingen te~

.Indlenbet mogelijk 15 met· deze methode scheuren. op te sporen In een

zandput, is deze methode tevens een goed alternathf voor de gee-

elektrische configuratie NORKAL(Csonka e.a., 1993) Oll scheuren teineen waterput:. Ëen.•••.groot voorde~l hiervan is, dat de

mêtlnpn aan het wateroppervlak verricht ta.tnnenworden. 1.p. v.op debodem van de DOuwpût·enda.twaarschijnllJk ..het aan.tal mêtlngèndet

verrlchtmoet wordert(nahet opdOeri·van·ënige ervarin.g) veminderd kan

----------~._--------------------------------_._-

Rapportnr.OS 93~84 B

december1993

Pagina10

3.

Geo-elfJktrische~etingen lenen zich vo()r bIJt detecteren van sche",;,en in

afg~~~lÛten..•.kupststoffolies.B1J ...•.~.t04)palJsing vafl.ze_~ voorfolle-onder'zoelc wcrrdt&ebrui~tl~t van de isol.u·$n4e eip.çhappenvan de folie. welke....dA!...ondetgronclseb.idt v_het wat$t'of'<zatJd <utwatet) boven de .folie. De ève~~leUl'l'llfezlgbe~d< 'Vç sd'teuren kanaangetoond wordendoQr éép. stroc.melekttë0cle..ln •..••de. put .:en een tweedebuit.i.'l.de putte plaatsen. Als def'j311e onbeseha4igd is. dan zal er

igeen stroom lopen cusaen de elektroden. Is er eehter wel een scheut'aanwezig. dan is er een elekttëiscbe verbinding tussen de put en zijn

O$gey;p&wat resulteert inee.q, I'lfJetbare stroomsterk«,:e(Csonkae .s. .•

1993).

Hierogder volgt eera.beschrijvillg.va.n de s~trische elekt;'~nopstel-lingfJn bet __.etprlncipe<.tatd,aaF1:>lj t.04!lgfJp.st~rdt~ De_thode 15

geïJl.'l"l$treerd .__etbehu,lp.vanelÛtelelBOdelberekertlragen.

s~etrisehe elektrodenopstfJllingstaat ScheD&atischweetgegeveninfiguur la en b. In beide figuren zijn twee stroolDelektrodengetekend(11 en 12), In figuur lb is stroomelektrode 11 in de zandput links van

de scheur geplaatst; de stroomlijnenverdeling is aS)l"lllletr15chrond 11,

In figuur la is stroomelektrode 11 boven de scheur geplaatst; de

stroomlijnen verdeling is symmetrisch rond 11, In de situatie in figuur

lb zal er een potentiaalverschil zijn tussen P1 en P2 en in de situatiein figuur la niet. Het potentiaalverschil wisselt van teken boven de

scheur.De potentiaalelektroden zijn symmetrisch geplaatst e .e ,v . 11, Voor

iedere meting wordt deze vaste uetopstelling verplaatst en kulmen in

theorie lekken opgespoordworden. Deverplaatsing van de aeetopstellingvindt plaatst door telkens andere elektroden van een vaste bbel te

selecteren. Als één raai gemeten is. wordt de gehele kabel verschoven

en wordt wederomde gehele kabel gescanned.

Rapportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina11

De meetWaarden langs lijnen parallel On een lijn door de scheur

varii:ren weinig enwrdenhoofdzakelijk bepaàld dOor de ·geoaetd.e van

de put. de aanwezigheid van .eerdere scheuren en e'Ventuele inbomogenl-telten lnde weerstandSverdélirtg van.het zand inde put. De tekenwisse-

ling van. het potentiaalverschil tussen PI en Pa zal·""p ongeveer de-zelfde lokati.e plaatsvinden langS: dezeparaUellemeetlljun. Doormiddel vanmetirig van.instens twee loodrechte lijnen kin····. lOkatie

van de scheur bepaald worden (zie figuur 2).

~Het principe van bovenstaande meetmethode zal waarschijnlijk ook

toepasbaar zijn aan het wateroppervlak van een waterput. Het enige

verschil .et de zandput is, dat de weerstand van het water lager is dan

van het zand. Indien er scheuren in het folie langs de wand aanwezigzijn, zullen er met behulp van de geo-elektrische NORKALconfiguratieof met de symmetrische elektrodenconfi.guratle aanvullende metingen op

die lokatie nodig zijn. Demetingen aoeten in de verticale richting op

het folie langs de wandverricht worden.

Een voorwaarde voor de hierboven beschreven methode is dat de bouwput

volledig elektrisch geïsoleerd moet zijn van zijn omgeving; ditbetekent in de praktiJk dat alle wandenvan een bouwputbedekt moeten

zijn met kunststoffolie.

Mode lberekeningen ten behoeve van :meetmet:bode in zandput

Er zijn een aantal modelberekeningengedaan. die van toepassi.ng zijn

voor de seetmethode in een zandput.

In figuur 3a en b zijn berekeningen uitgevoerd met een seheur in defolie op de bodem. De zandput is echter vergroot, zodat de stroom-lijnemerdeling in de zandput nauwkeuriger is dan in figuur 1. Verdar

is de stroomelektrode 12 op korte afstand van de folie geplaatst,

vergelijkbaar met een damwandin een bouwput:. De asyametrle van de

strOOll'terdelilll in figuur la blijft zichtbaar in fiauw: 3a.In fisuur Iq en b is de stroomlijnenverdellng berekend indien er een

Rapportnr.OS 93~84 B

decemoer1993

Pagina12

scheur de folie op de wand ls~ I)e hierboven beschreven tekenw15-

selln&~aloptr:eden voor meetlijnen parallel aan de wand. De e.kenwis-

s.,liP8 freedt niet op voorlijnen l()Odrechtop de wand. Bet 15 niet

ilM)ge;Lijkdediepte van de sçheur lalllsde'!l1and te bepalen uitslecbts

oppe1:Y+!-ktemetJngen.Fl~uI'$a~n b tonen aan dat het .:nietul~t: Vaar (bulten ••de put:)

stroomelektrode 12 geplaatst wor~t. I)e stroomlijnenveJ:dellng in de putis hetzelfde als in figuur 4aen b;

Rapportnr.OS 93~84 B

decellber1993

Pagina13

4.

Op 21ên22 septembat1993z:ijner metingen uttgêvoerd met de s~tri-seheelc!l1c::trodènopstelllng.in eendOör delk>WdienstlliJkswaterstut in

Delffterbesehlkkirig geste ldeproefput.De proefput is dezelfde als in

het ortderzoek in TNO~rapport'Geo-elektrische detectie van scheuren inkunststoffoHes' gebrUikt Is (Csorika e. a , 1993).1n figuur 6 is een

bo·venaanzicht van de proefput getekend, met daarin aangegeven delokatie van de scheuren die tijdens de INtingen aanwezig varen. De put

iheeft aan alle vier de zijden talud (zie Csonkae.a. 1993, figuur 3.1).De proefput is geroteerd afgebeeld c.e .v . de weergave in bovengenoemd.

rapport, omdat dit de presentatie van de metingen in dit onderzoek

vereenvoudigde. Langs de assen is de nuumeringweergegeven overeenkom-

stig de figuren van de resultaten in dit verslag. In figuur 1 is eenfoto van de proefput afgebeeld.

In totaal zijn langs 30 lijnen in de noord-zuid richting en langs 33lijnen in de oost-west richting INeingen verricht. De afstand tussen

twee opeenvolgendemeetlijnen is 0.5 BI in beide r Icht Lngen. Demeetlij-

nen bedekken de gehele proefput.In beide richtingen zijn met versch.illende afstanden tussen de potenti-

aalelektroden P1 en P2 gemeten. Dit is respectievelijk 2, 3 en 4 m.

Langs een meetlijn is iedere 0.5 a een meting verricht.

Het totaal aantal verrichte metingen bedraagt ruwweg5670. De metingen

zijn uitgevoerd m.b.v. de CU-SS. Dit 1s een door IGG-TNOontworpen

computergestuurd geo-elej(trisch meetinstruaent, dat een automatische

kabelscannlng kan uitvoeren (VanOvermeeren,1990).Verder is er in de noordwest-zuidoost diagonaal een INetlljn gemeten

met eveneens alle drie de elektrodenafstanden.

De reden voor het verrichten van metingen met verschillende elektroden-

afst:anden was te onderzoeken hoe dit de INtingen betnvloedt. Bet is

duidelijk dat des te groter de elektrodenafstand, des te kleiner bet

hpportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina14

oplossend vermogen. Daarentegen Meiltde relatieve ll6etnauwkeuriabeidtoe omdat:een groter potentiaalverschil gemetenwordt.Er een grc,lteaeetdichtbeidgell6ten _. devc>lgende redenen:

1) verloopt de tekenvisselinain ...~lde ..l'ichtingen langa het9Ppervlak van de put.WQrdt deze beinvloed>~rde~zi&hef.d

meerdere scheuren?

2) de lokaties van de kleinere scheuren te detectere:p.?

-----_._-- '~----------------------------,--------------

Rapportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina15

5.

De res.ûltaten van de aetlngen die op 21 en 22 september 1993 zijnuitgevoerd staan hieronder beschreven. De aeetr.sultaten 'VOrden

hieronder op twee verschillende manieren gepresenteerd; cUt is ten

eerste d.m.v. contourplots en ten tweede d.m.v. vectorplots. Verder

zijn langs deU.jnen dleoversche'ur 5 en 3 lopen in aparte

graflekeri "weergegeven.

, , ,',',.',', ',' .. ' "

Hieronder volgteerat een beschrijving voor de presentatie d.m.v.contoutplots . In' de eontourplotles is de geool'1NU.see'rde spanning

(potent:laalversehUtussen '1 en '2 gedeeld door de stroomsterkte)weergegeven. Op deze manIer is de lokatle van de tekemdsse11ng(contourUj O) 'eenduidig te bepalen. De'_tingen van twee loodrechte

richtIngen (noord"zuid en oost-west) zijn in aparte contoûrplotsweergegeven. Zoals beschrevén in het hoofdstuk •BeschrijVing van de

meetaethode/ geeft de.kruls1ng van de teunwfsseltngin tWee loodrechtemeetrichtlngen de lokäde va.nde scheut (zIe figuur 2). Eentekenwisse-

ling 'geeft aandst de stroomrichting omkeert tengevolge van een

scheur.. In het geval van' de proefputdomineert scheur 5 (de grootste

scheur) verreweg het strooabeeld volledig.

In figuur 8 en 9 zijn respectf~v~liJk de metingen weergegeven in de

noord·z:uid en oost-west ~t een afstand tussen de spanni.ngs-

erf '2 beide figuren zijn delouties van dedrie gestippelde (tontourlijnen gelden voor

.De (contourUj n 0)

scbeur5.In· beide figuren staande contourllJnen ongeveer loOdreehtO'p deaeetriehting. In flguur8en 9zijnrespectleveU.jk tussen meetpunt 8

en 26 en aeetpunt 6 en 23 veel onregelutigheden zichtbaar in het

verloop van de contourU.jnen. De afstand tussen de spanningselektrodenP1 en '2 (2 m) is zodanig dat veel detail geaeten kan wor4en. In

Rapportnr.OS 93·84 B

december1993

Pagina16

figuur 9 vindt langs •.de noordzijde (meetlijn 1) op verschillendelokaties een tekenwisseling plaatst. Op de lokatie Van meetpunt 22 is

opderatldvan de waterspiegel tijdens de mettIllen. een scbe1.1rtje

geco~~a.teerd.Het is nIet uitgesloten dat dit op.eerdere ..lokatieslang~lljnl het $eva.1is.

In figuur 10 zijn zpvelde noord-zuid als west-oostlR4!tInaenafgebeeld.Slechts de contourlijnen die de begrenzing aangeven t\1Ssenmeetwaardenvan 0, 5 en -5 zijn weergegeven. Zoals theoretisch verwacht werd, valt

ihet kl?'ispunt van detekenvisseUngen (contourl1jnO) ln~noord-zuiden west-o()stri<:h~in.gs~nme t de lokatie van scheur 5. .1>$ ••scbe~ ligt

n.1et,~a.ct (lil de.tek,~~sseling, .dit is teverklaF~nuithet feit datde l()~t1e van de .scheuren inde proefput niet .8.b501uutbekend is, maar

gekoppeld is aan de platltsbepaling van demetin.gen in mee·tfase I(Cso~ e .• 1993). Verder is het Van belan.g op te merken dat de

sche\il'."n.niet ..lj'erkelijk de. re<:hte.lijnen ziJn., zoal.. ze zijn .afgebeeld.

s~ha.al wa,arin.desçlleuren zijn weergegevensç'ifjt deveergave alseen rechte lijn het beste overeen liet de.werke1.iJkbeid.

Op de lokatie van scheur 3 .is in beide meetrichtingen (noord-zuid en

oost-liest) afwijkin.g inde contourlIjnen zichtbaar. Echter in de

gehele plot zijn afwijkingen zichtbaar in de co:nto;ul'.'liJnen,enll.b. v .deze presentatie is de lokatie van scheur 3 nauwelijks te bepalen. De

van scheur.4 belemaal niet te bepalen.

12 en zijn de resultaten afgebeeld (overeenitomstig

fi~ur 8 en met eenelektro<lenaf~tat1dPlfa van 3 11. Door deze

grot:er~Lelektr<X1ena(!it:~~neellt de resolutie a!. ..~. het le •• tenpotentiaalverschil naeat t(lEl, lIil'aardooI'de...relatieve ..uaeet.foutkleineri8. Delobtie van scheur 5 ligt op het snljJ>unt v$,n denul-eont.ourU.j-

nen; 4e.lokatie sche~l:'3 1sInlet.te bepalen.

Rapportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina17

In figuur 14a en b zijn de metingen in respectievelijk de noord-zuidrichting (langs meetlijn 12 en 15) en O()st-west richting (langs

meetU.,.fn15 en 20) weergeven. In figuren lla en b is op respectievelijk

meetlijn 12 (nöord-zuid) en IS (oost-west) een anomelie zichtbaar rond

respeêt:ievel1jk eeetpunt 13 en 14 (de nu1puntadoorlans> ten gevolge vanscheur ·5.·De .andere twee lij~n in de figuren zijn weergeleven als

referentleliJnen, op deze lijnen zijn geen enomalieên. zichtbaar. DeariêNl1ê is öok zichtbaar op de noord-zuid lijnen 14, 16 en 11 en op de

oost-west U.}nen12, 13, 14 en 16; deze zijn niet afgebeeld. De scheurf

de proefput tussen meetlijn 12 en 11 (meetpunt 12 en 17) en

12 en 15 (meetlijn 12 en 15) in de noord-zuid (oost-west)riëht:1rig. De lokatIe van de anomalie stemt overeen met de lokatie vanscheu.rS.

De anOfÜli.e ten gevolge van scheur 5 is duidelijker zichtbaar in de

oost-wes.t d.êht1ng. Hiervoor is geen duidelijke verklaring olKlat de

scheur ongeveer een hoek van 45 graden maakt met beide meetrichtingen.Een mogelijke verklaring is dat dit verschil veroorzaakt wordt door devormvan de scheur (slechts benadering een rechte lijn).

De vönrf van de anomalle stemt overeen met wat theoretisch verwacht kan

worden:1) neemt toe bij nadering van de scheur omdat de stroom-

convergeert naar de scheur.

de nul omdat de hoofdzakelij k lood-

rechte stroming vrij abrupt verticaal gaat lopen. Het potentiaal

verschil wordt namelijk gemeten in horizontale richting.

3) VerVolgens neemt de uOiRlle omdezelfde reden. ~f bij verwijde-van de scheur door divergentie van de stroOlllijnen.

Het is gesuperponeerd op de invloed. van het talud op de metin-

gen. ge_ten pOtenti.alvers.ëhU neeat toe (of sterk af bij omge-keerde stroomrichtIng) naanete d.eproefput ondieper wordt.

Rapportnr.OS 93-64 B

december1993

P.glna18

15a en b zijn de aetingen in respectievelijk de nQOrd-zuid

(langs méetliJn 21 en 22) en oost-west richting (langs

23 en 24) weergeven. In figuren Ua en b 1s op res,.cti4lveU.Jken 23 een anomalie zichtbaar rond _etpunt 21 t/m 23enJ' tI.

van scheur 3. De andere tliee lijnen in de fleuren zijn

referent;iélijnen, op deze lijnen zijn geen an~alieênanomalié is ook zichtbaar op de noord-zuId .1i.jnen23 en

lijnen 21 en 22. Deze zijn nIeta.fl.~.lc;t. Dede proefput op meetlijn <_etpunt 23)én.tu.ssen

•en 23 (méetpunt 21 en 23) in de noord~zuid (OOSt;-west)

lokatie van de anomalh i:o beide. _etrlcntilllen.!iitemt

met delokatié van scheur 3. D. anomalie H.gtop ·c;lé·~edljnlangs diagonaal eveneens rond meetpunt 21. op de dlagon.a.••.:1stemtdeze lokatie niet overeen met de lokatie van de scheur. Of sche.ur 3 de

is van de anomalie op de hierboven beschreven ti.jnenwordtonzeker (zh Resultaten van de .metingen 18.11&8 d~ dl,«sonaal

meetresultaten zijn vervolgens nog d.m.v. vectorplots 1feel'gegeven.

In de vectorplots is de informatie uit de 005t-we5t raet~ngelle-n.noord-

zuid metingen gecombineerd. De oost-west data zijn de bo{i~ontale

cOllIponentenvan de vectoren en de noord-zuid data zijn .~-.'verticale

componentenvan de vectoren. tw.e cOllpOnéntenvan de aanname van een

de bak.

de

~.de de$cbaalvergrotlni in t.s~~~lijk

zicbtbor. dat de met rood gemarkeerdevectoren groter zija dan d1e watverder van de scheur verwijdert zijn. dit Is in overeenstemm1nsmet vat

tussen deis

Rapportnr.OS 9)-84 B

december1993

Pagina19

verwacht wordt bij het naderen van een scheur. 0. vectoren aan de randvan de tekening zijn het grootst; dit wordt wederomveroorzaakt door

het effe·ct talud op de metingen. Vlakbij de grootste scheur(scheur 3) zijn de vectoren klein; dit wordt veroorzaakt doordat de

stroom in de verticale richting gaat lopen en de horizontale gradientvan de· stroomsterkte gemetenwordt.

0'0_ •••• " •• ' •. " '.

'Ioorde afstanden van 3 en 4 • tUssen de. spannlnpelektrod.en zijn geenvect:or.plot:s afgebeeld omdat het resultaat vergelijkbaar is met een

ele'kt:rodenafstand van 2 m. Het enige verschil is det er bij scheur 3:: :00:" "; ::: :' .•

geen afwijking in de richting van de vectoren zichtbaar is.

De resultaten van de meting langs de diagonaal noordwest-zuidoost

fIguur 18 zijn de resultaten weergegevenvan de metingen langs de.d1agona.a1noordwest-zuidoost. Scheur 5 snijdt de diagonaal niet, maar

loopt parallel aan de lijn tussen .eetpunt 11 en 18. 0. lokatie van de

tekenwlsseling stellt overeen met de lokatie van schew:' 5. Scheur 3snijdt de .eetlljn bij meetpunt 27. De&nOulie rond meetpunt 21 valt

niet samen.et de lokatie van scheur 3. Het is niet uitgesloten det de

anomalIe ontstaat door zowel de invloed van scheur 5 als scheur 3. Het

is opvallend det de anomalie bij dezelfde meetpunten ligt als de

anomaltelangs de noord-zuid enoost-west lijnen die scheur sniJdén(zie figuur 15). Hierdoor wordt: hetlllnder \tI'aarschijnliJk dat de

ie op deze lijnen veroorzaakt: wordt door scheur 3, waardoor deanomalie wel veroorzaakt wordt is niet

de

seheur bepaald kan wo:rÓ4m. Uit

110gelijk ls. stro~tlngen

Ilapportnr.OS 93·84 B

december1993

',ag!na20

6.

Hieronder staan eerst ..dé conclusies vermeld en vervolgens de ~ve-

lingen.

Het de s)"DlDlétrischeelektrodenopstelll:ng_t het

meetprlnçipe van de tekenwisseling de lokatie van sche~en nauwk.eurig....... " .. , ..... ,.

te det~cteren in een zandput. De meetresultaten zijn afgebeeld door

middel van contourplots en vectorplots. Ket name de vectotp.lt\tsgeven•••• > . ...• .•.. •.... .• . .. .•.... .. ,

een duidelijk beeld van de lokatie van de scheur; dit ls ~lijk de

lokatie waarin alle vectoren vijzen.

drie afst·anden tussen <le spanningselektrodenl'1enPz g~tenalle drie de afstandenkanmetbehulpv4n veetor-

vanseheur 5 ..bepaald~rden. Sleehtsvan 2m is de lokatie van scheur :3 te

te tonen. veroorzaakt omdathet

ge<lOllaineerdwordt door scheur 5 (de grootste scheur).

bouwput~ waarin meerdere seheuren aanwezlgd.jn (,lp een

van elkaar wordt vervacht dat seheurenwelafzonde~lljk

dóor middel van meerdere tekenwtssellngenof afname

vectoren. Verder onderzoek lIIlOetdit uitwijzen.

Met van grafieken de lijnen over scheur 5 van de metingenmet een elektrodenafstand van 2 in is de grootte van de scheur min

of meer te bepalen. Het is niet duidelijk of de anomalie in de grafiek

lanssde noord-zuid en oost-west lijnen over scl~\Jlt' 21verkel.!jkveroorzaakt wordt door de scheur, OlIK"t meetpunt 21 op de

meetlijn i~sde diagonaal noordwest-zuidoost eVi$n4lU,nlS meetpunt

èenanomalie zichtba&t:' is. Deze lutste stemt niet overeen.met de

lokatie 'Vanscheur 3.

Ilapportnr.OS 93-84 B

december1993

Pagina21

Voor verder onderzoek wordt het volgende aanbevolen:

Een redelijke grote •• etdichtheid aan te houden (een meetintervalvan 1 tot 2 m) 1n brèèloodrecht:e meetrichtingen. zodat eend1.d.del1jkbeeld van ••. stro01lllU.jnenverdeling verkregen wordt.

Nadat ervaring is opgedaan kan waarsêhijnlljk de meetdlchtheid

omlaag, waarbij lokaal op de scheur een grotere meetdichtbeidgehandhaafd kan worden.

geadVIseerd om mmdelberekenlngenuit te voeren waarbij

een· bOÛW'putvan ware grootte lemodelleerd,worden. Hierdoor is het mogelijk en optimale afstand tussen de

spanningselektroden Pi en P2 te kiezen en tussen de opeenvolgendeIleetlijnen en lH.etpunten. Deze afstand is afhankelijk van dediepte de bOmfp\1tenbepaalelde slg'M.al..o.rUisverbouding en

het oplossend vemogen. Verder kan bepaald worden bij welkeafstand tussen scheuren, deze nog afzonderlijk waargenomenkunnen

""orden, omdat er voor iedere scheur (en tussen iedere scheur) eentekenwisseling of vermindering van de meetwaardeplaatsvindt.

Het berekenen van de divergentie in de vectorplots (bij een putvan constante diepte), omdat het misschien mogelijk is op deze

manier de grootte en richting van de scheur te bepalen. Dit is

niet uitgevoerd in de huldige metingen omdat het effect van een

scheur op de spanning vrijwel geheel overschaduwdwordt door het

van het talud op de ge•• ten spanning.

Indien er metingen worden uitgevoerd in een put waar eveneens

talud aanwezig is, wordt er aanbevolen berekeningen uit te voerenomhiervoor te corrigeren. Hierdoor kan een meer zuiver beeld van

de anomalieën ten gevolge van scheuren verkregen worden.

Bij metingen in en bouwput van ware grote zal na reparatie van de

gedetecteerde scheur. opnieuw gemeten moeten worden. Op deze

manier 15 het waarschijnlijk mogelijk de lokatie van kleinere

scheuren eveneens te bepalen.

------_.~-----_._------------_._-----------------

RapportnI',OS 93·84 B

december1993

P•.glna22

1. UFD.DTIU

Cs()nka. J.. , va!JKuiJk. J .K.J . en.Nij~kE!n, G.J. (1993)Ge~lektrtsebe dE!tee tie van sc,beuren in 'kunststoffolies. TNO-

#~pport os 93-07A.

Overmeeren , a.A. Van (1990)

.'1'tll!•...geo-eleetriealGf'.A-58systelli. forbllb resolutlonsubsurface~llmgingand contlnuoussounèln&. TNp-rapport,Ï'N 9()..-()8 .••.A.

Wijn, P. (1993)

l~ternTNo-rapport

~lectromagnetlsme toegepast voor det;ectie vanscbeuren in kunst-stoffolies.

!'1

folie

. ,

Figuur 1a: Stroomlijnen in 'zandput' indien stroomelektrode 11 aan het oppervlak

boven de scheur geplaatst is. De stroomlijnenverdeiing is symmetrischrondom 11-Er is geen potentiaalverschil tussen Pl en P2'

fobe

.. ,.t

Figuur 1b: Stroomlijnen in 'zandput' indien stroomeäektrode 11 aan het oppervlak, maar

nret boven de scheur geplaatst is. De stroomlijnenverdeling is nietsymmetrnch rondom '1' Er is een potentiaalverscml tussen P1en P2. Het

teken van het potentiaaiverschil wisselt boven de scheur door omkering vande stroomrichting.

Figuur 2:

+++++++++++++++++

+

+1- _

I meetlijn

De tekenwisseling van twee loodrechte meetiijnen bepaalt de lokatie van de scheur.

Figuur 3a: Asymmetrische stroom!ijnenverdeling bij scheur een in folie op bodem.11is niet boven de scheur geplaatst

Figuur 3b: Sy'mrl'letriS(;hestroom~ijnenverdelingrond 11is boven de scheurgeplaatst. Het teken van het potentiaalverschil wisselt boven de scheurdoor omkering van de stroomrichting.

Figuur 4a: Asymmetrische stroomtijnenverdeling rond 11ten gevolge van

scheur in folie langs wand.

Figuur 4b: Asymmetrische stroomlijnen'lJerdeUng rond 8t ten gevolge van

scheur in folie langs wand. De strcomlljnenverdeling blijftasymmetrisch rond 11langs meetlijnen loodrecht op de wand.

Figuur 58: Asymmetris::he stroomlijnenverdeling rond 11 ten gevolge van

scheur in folie langs wand. StroomeJektrode 12is links in figuur

geplaatst. De lokatie van 12(buiten de put) heeft geen invloed

op de stroomlijnenverdeiing in de put.

Figuur Sb: Zie figuur Sa. De stroomlijnenverdeiimg is dezelfde als in figuur 4b.

Noord Zuid

5

30

25

10

0 {I

0 5 10 15 20 25 30 (P1P2 =2 m)

34 39 44 49 54 59 64 (P1P2 =3 m)

Figuur 6: Bovenaanzicht van de proefput (gevuld met zand) met een owrzicht van de lekken3, 4 en 5. Langs de horizootale as zijn de meetpuntan weergegeven diecorresponderenmet de n~ in de figurenwaarinde resuttatenvenneIdstaan. Dit is de situatie bij meting in de noord-zuid rid'lting. In de oost-west richtingBiggen de meetpunten langs de verticaie as en de meetlijnen langs de horizontale as.

Figuur 7: Foto van de proefput op de testlokatie in Dem.

jE

15

Figuur 8:

25

20

10

5

5 10 25 302015meetpunt

Cootourplol van de metingen in noord-zuid richting, deafstend tussen P1 enP2 is 2 m, De lokatie van de drie scheuren zijn ingetekend.

Figuul" 9:

25

20

15

10

5

5 10 2515meetijn

20

Contourplot van de metingen in oost~west richting. de afstand tussen Pt enP2 is 2 m. De lokatie van de drie scheuren zijn ingetekend.

5

Figuur 10:

*

CootoorpJot Yal'l zowef de metingen in de noord~zuid als in de oost-west richting(P1Pr:2 m).Skdlts de Q. 5 en -5 oom~ zijn~. De lokatie vandedrie scheuren zijn ingetekend. Het kruispunt WIn de nukxmtourlijnen in de oost-west en nooro-zuid richting ligt op de Ickatie van scheur 5.

5

~

....",' " \. \ . . . . ,'\"" .•..... " ," ,." "-, ,.""\,,, .. .. " ,.," """ I Hl " , , , , , ," """"I I "''','' ,,, ,'" •• ' ••• 11 \ ••I , "... ," \' " ••• , \ \ ,'I. ,

el 0. , ,,,, , ë» \ \ " ,\'.. \ ,"\ " .... \ ,"\ ,\ , " .\\. ", ,,,,,,~\~ •••.' ,,'\ -11,00, ' •.\\',' ••...•••" ,'I " •.,'",..\. , '"I ' , ",'" ';1: • 'rf' 00\, " "," \.2~ •. , '.' ,'" '1\\\ ,I,',

'" \\\. \\ tI, , , -, • '" ,I I , t \1"I I' """ ,.", .""" I' 1 I'" \' \' ,I, ,

" ,. • l •• \ \ ••••• "I, '" , I '" , •• , ,I,'"',,, _.' 't', \", ,.'," / , I I I' l' I" 1, '....',1',.,.', , "", «:»

, -1.S0' •• ,l ,I ,1,• ' ", l , .,., '" , I' :' ,~IOO,\" "", ,.,'.,,"" ' "" ,,","\'" . ",,;,,".. ,', ',\.,,',

, ,'\ •. ,,-) .2S , , 1 " ',: 11

\"," """'.", \ \ I J I 1 I I I " ."\ , I' l , I , .:.)'" I , 1'11,,\ , ',,11 ',lUI I I' •• , 11 I' ','18I I ••••.•••• I I' " I,'"

I •• I "'" " ','"I 'I J' I " , I ,,'", I I , ,',' , 1 I I " ,/11 II I , , " , 1 , I, I, A,~I I , I ",' ,,' , I ,,"',,~I , , , , I' " , " , ',;r" ",4I I ", I" ", , , "" , I ,, 1" , I ' " "" Ii, " ,"",,, ," , """, I"",1' , ,',',1'" I ,"" I','" ,1:", I 1

25

20

10

35 40 45 50 55 60

Figuur 11: Contourplot van de metingen in de noord-zuid richting, de afstand tussen p~ en P2is 3 m. De lokatie van de drie scheuren zijn ingetekend. '

60

55§Q.Q)

~50

45

40

35

Figuur 12:

5 15meetlijn

20 3025

Contourpiot van de metingen in oost-west richting, de afstand tussen P1 enP2 is 3 m. Oe lokatie van de drie scheuren zijn ingetekend.

25

c=--m 15E

10

•....##,

.,- ..•. --..--'-5.06......,....

\

\\"

~ t.,}-) ie:

~oo

\

\I

•I

•

.o~\: -,~

.'~

I35

,40 45meetpunt

.55 6050

Figuur 13: Contourpiot van zowel de metingen in de noord-zuid ais in de oost-west I'ichting(P"Pr3 m). Shachts de 0.5 en -5comourfijnen zijn getekend. De lokatie van dedrie scheuren zijn inGetekend.Het kruispunt van de ~jnen in de 008t-west en noord-zuid richting Igt op de lokatie van scheur 5.

1520meetpunt

Figuur 148: De noord-zuid lijnen 15 en 12 (P,P2 ::: 2 m}'*zijrlafgebeeld. SCheur 5 veroorzaakteen anomalie op lijn 15 ter hoogte van meetpunt 13 (nulpuntsdoorgang). Deanomalie is ook zichtbaar op de lijnen 14, 15, 16 en 11(nièt afgèbeeld).

54

~ 3è.Ol 2c"ëi 1á.(/)

0

-1

-2

-3

-4

·50

o 5 3025

5 10 15 20 30meetpunt

Figuur 148: De west-oost fijnen 15en 20 (P1P2 :::2 m) zijn afgebeeld. Scheur 5 veroorzaakteenanomaileop.HJn15ter~·ven ~14l~. Deanomalie is ook zichtbaar op de lijnen 12, 13, 14 en 16 (niet.aflêbeeJd).

5

4

~ 32:-en 2c'ë€i 10.(Ij

~ 0

I -17GE -2•...0cil)

-3en

-4

-5

0 5 10 15 20 30meetpunt

Figuur 15a: De noord-zuid lijnen 21 en 22(Pl P2 = 2 rq>.zijn afgebeeld. SCheur 3 varoorzaakteen anomafie op ~jfl 21 ter hoogte van méetpUflt 21, 22 en 23. Oe anomalie isook zichtbaar op de lijnen 23 en 24 (niet afgebeeld) en niet op lijn.22.

5

4

~ 32:-

2

1

0-

-1~-

-2 ---3

.;

.;

-4

-5

0

• 23" 24

15 20 25 305

Figuur 150: De west -oost lijnen 23 en 24 (P,P 2 = 2m) Zijn afgebeeld. SCheur 3 wroorzaakteen anomalie op lijn 23 ter hoogte van meetpunt 18 tlm 23. Oe anomalie is ookzichtbaar op de fijnen 21 en 22 (niet afgébeeld).

Figuur 16:

25

5

5 10 3020 25.•m~~tliil'1(oost-west)

Vectorplot waarin de metingen in de noord-addrichting ~tecomponent) ende metingen in de oost-west richting (yettic.componentl~t.ijn.DeI$ngtevan de vector is een ·maat voor de st~ •• de richting van de vectorstemt OV~ met destrocmriChting. oe lOkatie van de drie ~ Zijnw~. Ale ~ •.wijzen in de richting van schut 5. dea·Ugt daar warde vectoreR op elkaar botsen. Op de Iokati$. van sehaIr 3 is er een· kfetne ~in de richting \tin de vectoren.

:215:JN-0

!

25

5

5 15 20 25••meetlijn (oost-west)

10 30

11: Vergroting van figuur 16.Rond de .Iokatie· van··~ 5 is eenspreldingin àetengtevan de vectoren. De lengte van de zwattewctoten(dus stroomsterkte) neemt toenabijde SCheur. Vlak bovende $Cheurnad$rtde~tot nul Bij.de overigevectoren is .het effect van het .tab:I op de stroomat.fllfkte grot. dan het effect WJ"l deconvergentie "'0 de stroom bij nadering van de scheur.

Figuur 18: Oe metingen langs de diagonaal van noordwest naar zuädoost.