Afgangsprojekt Januar 2008 Panínguak` Petersen

Transkript

1 Afgangsprojekt Januar 2008 Panínguak` Petersen Arktisk Ingeniør studerende Studienummer

2 Forord Formålet med denne rapport er at undersøge mulighederne med at få bedre vejmaterialer i Grønland, især i Nuuk. Nuuk er hovedstaden i Grønland. Herunder undersøges om der er tilgængelige materialer i Grønland til vejbygning. Projektet udgør 20 ECTS point, svarende til et eksamensprojekt til afslutning af Arktisk diplomingeniør studiet, udført i efterårssemestret 2007, ved Center for. Grønlands Hjemmestyre har støttet projektet da min fri rejse/ hjemmerejse var under feltundersøgelser, derfor billetten er brugt til rejsen, mens resten af udgifterne er dækket af Center for. Professor og Centerleder Arne Villumsen er vejleder på projektet, og som ekstern vejleder Kristian Lennert som er direktør for et rådgivende Ingeniør firma i Nuuk, Inuplan A/S omkring stort hjælp med dækning af undersøgelser og midlertidig udgifter. Ved udarbejdelse og hjælp af projektet, som jeg har skrevet alene, er der personer som jeg skal sige mange tak til. Medstuderende Ane Pedersen og Lars Peter Lennert, som har været med til feltundersøgelserne for deres specielkursus, da det har mindsket min tid og kræfter til at lave undersøgelserne. Nuup Kommunea, Forvaltning for Teknik og Miljø, Infrastruktur- og Miljøafdelingen. Narsap Kommune, Forvaltningen for boliger, teknik og miljø. Steen-Ole Jensen, for at have sendt materialerne for Kvart fra Narsaq til Center for. Asiaq i Nuuk som har sendt nogle boreprofiler og Ortofoto af Nuuk. Mittarfeqarfiit, Mike Høegh som har sendt nogle rapporter. Også tak til mine forældre, som har støttet mig under hele uddannelsesforløbet, og ikke mindst mine venner og bekendte, samt alle dem der har hjulpet mig. En afsluttende tak, vil jeg sige til Arne Villumsen som har vist stor interesse i projektet og været en inspirerende vejleder. Paninguak Petersen I

3 Resume Der er blevet foretaget nogle Georadar undersøgelse i Nuuk, hovedstaden i Grønland, i 3 områder for at kunne sammenligne og se hvad der er i det forskellige lag på vejene. Georadarmetoden giver mulighed for at kigge ned i det forskellige lag af vejen. Dette medfører at man kan se de forskellige lag, og hvis man kender hastigheden på materialet, kan man så finde dybden på de forskellige lag. Undersøgelser af vejens forskellige lag med Georadar har ikke været super gode, da det er svært at vise det i Georadar profilerne. Rapporten giver et overblik i hvordan vejbefæstelsen og materialerne på vejen skal se ud. Mens indblik af forskellige problemstillinger indenfor overflade af vejene og vejbyggeri i de arktiske veje. Laboratorieundersøgelser foretages, med Los Angeles metoden. For at kunne se hvordan materialerne fra Nuuk område og Narsaq Kvartsit. Samt teoretiske og læsning af kvalifikationer af materialerne foretages, for at kunne vurdere kvaliteten af materialerne. Et resultat af Kvartsit er en god og stabil til at kunne anvende til at lave veje på slidlag. II

4 Abstract There has been some investigation with some ground penetrating radar in Nuuk, capital of Greenland, in three areas to compare and see the difference for some road layers. Ground penetrating radar method gives an opportunity to see down in different layers of a road. Accordingly that is bringing to see the different layers, and if you know the velocity of the materiel, you can find the depth of the different of layers. The studying of roads in different layer with Ground penetrating radar has been not so good that it is difficult to show in ground penetrating profiles. The report gives an overview in how road consolidation and how materiel s in road is looking. While insight of different issue within surface of road, and road building in the Arctic roads. Making laboratory testing with Los Angeles, so you can see how materials from Nuuk area and Narsaq quartzite. Making a theoretic studying and reading of qualification of materials. And to judge the quality of materials. A result of Quaternary is good and stable to use to make a top of a road. III

5 Indholdsfortegnelse FORORD... I RESUME...II ABSTRACT... III INDLEDNING... 1 FORMÅL... 2 VEJE:... 3 Grønlandske veje:... 3 NUUK... 8 VEJBEFÆSTELSE...10 Slidlag:...10 Bærelag:...11 Bundsikringslag:...12 GEORADAR METODEN...13 Teori...17 Bestemmelse af dybde...19 Opstilling af Georadar DATABEHANDLING...24 Gain...25 Processering af reflex programmet...25 IV

6 Band pass frequency...25 Baggrundsstøj...28 Running average...30 Move start time...31 RESULTATER...32 ANALYSE OG FORTOLKNING AF DATA...35 LABORATORIEUNDERSØGELSER:...38 Resultater:...39 MATERIALER...41 Kvarts og Hårdhed...44 FORSLAG TIL FORBEDRINGER AF VEJE...47 Andre forslag...49 KONKLUSION...50 LITTERATURLISTE...51 BILAG... 1 Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag 4a...5 Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag V

7 Indledning Vejbyggeriet startede da GTO (Grønlands Teknisk Organisation) havde stor indflydelse af den store bebyggelse af veje i 60erne. Det arktiske vejbyggeri er vanskeligt og dyrt. Det barske vejr, tætte befolkning og tunge trafik, med pigdæk på bilerne, medført at vejene i det arktiske land, så som Nuuk, har sporkøringer på vejene. Grundene kan være dårlig dimensionering af vejene. Dårlig dræning af vejene, da der falder meget sne under vinter tiden. Og mest måske ustabile vejmaterialer. Under projektet blev der lavet feltundersøgelser i Nuuk, og lavet laboratorieundersøgelse for at kunne se kvaliteten på 2 materialer, en fra Nuuk Gnejs som bruges til vejmateriale, en fra Narsaq Kvart. Efter det teoretiske og det praktiske arbejde er der blevet lavet nogle forslag til et anvendeligt vejmateriale i Nuuk, da det viste sig at der er spordannelser/ sporkøringer på slidelag i en bestemt vej i Aqqusinersuaq Nuuk, og sænkning af bærelaget som mindsker bæreevnen. 1

8 Formål Formålet med rapporten er at undersøge og bestemme hvad der er kvalitativt vejmateriale og analyse af bestemte bjergarter som kan bruges for et bestemt materiel, som kan være anvendelig til et vejbyggeri. Dette skal ske med laboratorieundersøgelser og opmåling af georadarmetoden, som bagefter profilerne analyseres. 2

9 Veje: I hele verden har man brug for at blive transporteret, eller har brug for veje som skal lede til det sted hvor man vil hen. Veje er en vigtig del af verden, især nu til dage da vi har mange forskellige transporter. De nye teknologiske krav gør at man skal have veje for at blive transporteret, da det kan være lettere køre med bil end nogen anden form for transport. Et eller andet sted er det altid ens betydet med at man skal have veje. Når et samfund eller et land skal kunne fungere, og skal have kontakt med alle ting, er det vigtigt at have en vej. Hvis det skal være let at komme det sted, man vil med bil, eller anden form for transport, er veje vigtige også i forhold til infrastrukturen. Grønlandske veje: Nedenfor på figuren vises hvordan man bygger veje i Grønland. Der vises en vej som skal bygges ovenpå jord som ikke har permafrost. Vejen har grøfter i begge sider, mens det hælder et par grader mod grøfterne, for at vandet kunne sive ud til siderne til grøfterne. Det vises også at lagene på vejen har en lidt anderledes opbygning en den Danske generelle vejbefæstelse. Lagene er også vist i det næste billede. Der kan være forskellige belægninger. Eksempelvis en med macadan afdækket med grus. Normalt bruger man asfalt nu til dage, især når vejen skal bruges til tungere transport. 3

10 Paninguak Petersen Vejmaterialer I Grønland Januar 2008 Vejbefæstelse i Grønland. Figuren er fra 60erne. Anvisning i projektering og Her forneden visesafhvordan vejen ser ud over permafrosten. Forskellen på lagene ses at der er udførelse veje i byer, 1987 tyk bundsikring med sand og grus. Og et Fibertex i forhold til den første figur ovenfor. 4

11 Her ses nedenfor på figur af en bundsikring. Og under den er underbund, som er eden eksisterende undergrund. 5

12 De Arktiske veje er meget forskellige. Det kommer an på hvor du er i det arktiske område. Hvis man nu tager Grønland som et eksempel, ser man at der ikke er veje alle vegne. Der er ingen veje imellem byerne, der er kun veje i det lokale områder og landingsbaner i de større byer i hele Grønland. Når man skal sammenligne Danmark og Grønland med hensyn til vejene, er der ikke motorveje i Grønland, ligesom i Danmark. Og man kan ikke lige komme til den næste by bare ved at tage en vej. Når man rejser rundt i Grønland kan man enten flyve eller sejle. Men Grønland har ofte et barskt vejr, derfor skal man have tålmodighed når man skal rejse rundt i Grønland. Om sommeren, forår og efteråret sejler man med et passagerskib, hvor det normalt tager ca. 9 timer til den næste by. Men hvis man skal rejse fra vest Grønland til øst Grønland bruges kun fly. I det nordligste steder bruges hundeslæder og snescooter som transport. Der er indbyggere i Grønland( jan. 2007). Der er 18 byer og 60 bygder. Herunder på figuren vises et eksempel hvordan veje og stier ser ud til de forskellige boliger i hovedstaden Nuuk i Grønland. Billedet er et ortofoto (Asiaq). Et større ortofoto vises i Bilag 1. 6

13 Vejene i byerne er opdelt i klasser; bydelsveje, kvarterveje, lokalveje og boligveje ifølge Grønlands Hjemmestyres anvisning i projektering og udførelse, Veje i Grønlandske byer oktober Bydelsveje forbinder den enkelte bydel og hvor der er meget tung trafik. Mens kvarterveje forbinder de enkelte kvarter indenfor bydel, og som er ikke er præget af så meget tung trafik. Lokalvejene forbinder de enkelte boliggrupper indenfor et kvarter, hvor der er moderat trafik. Til sidst er der boligvejene der forbinder de enkelte boliger, hvor der er ringe trafik. Størrelsen af vejene bestemmes af politikerne, samt sammensætning og økonomisk. Derfor er det vanskeligt at skabe en realistisk forestilling om udvikling af vejene. Bygderne i Grønland er opdelt lidt anderledes i forhold til byerne. Bygderne har adgangsveje og stier. Adgangsvejene fører til de forskellige boligområder. Vejene benyttes normalt til fodgængere og transporter så som traktor, transporter til gods og vare. Derfor er det også meget sjældent at de bruges som veje til personlig transport da vejene har et mindre bæreevne og stabilitet. Stierne bruges til de forskellige boligområder og gangstier til beboerne. Stierne er ikke egnet til køretøjer med motor, da det har en lille bredde som er mere egnet til gående personer. Alle oplysninger er taget fra en anvisning Bygdeveje i Grønland, Vejledning i udførelse af Grønlands Tekniske Organisation, juli

14 Nuuk Undersøgelserne af projektet foregår i Nuuk, hovedstaden i Grønland. Nuuk ligger ca. 240 km syd for den nordlige polarkreds, og har et indbyggertal på per 1. januar 2007, Grønlands statistik ( I december står solen op ved 10-tiden og går ned ved tiden. Til gengæld er der fra slutningen af maj og til begyndelsen af august lyst hele døgnet. Klimaet er lavarktisk med gennemsnitstemperaturer på syv grader i juli, og minus otte grader celsius i januar. Nuuk har et areal på omkring ca km 2. Hvis man skal tænke på permafrosten i Grønland og ikke mindst i Nuuk, kan man sige at der er permafrost i den del af Grønland, fra Sisimiut og op til den nordlige del, om sommeren. Der plejer ikke være permafrost i den sydlige del af grønland om sommeren. Figuren nedenfor viser hvor der er Sporadisk permafrost, sammenhængende permafrost og Indlandsis/Gletscher. Sporadisk permafrost er at der egentligt er lidt for varmt område, men der er stadigvæk Permafrost, hvor vandet kan komme ned i jorden i vandløb, og har små øer med permafrost, og som generelt ikke har permafrost i bakken, se næste side figur 2. I det Arktiske egne og store dele af jorden er der permafrost, som tør op om sommeren. Det lag der tør op sommeren kaldes det aktive lag, hvor den tør op på et par centimeter tykt i de nordligste vådområder, og plejer at være et par meter dyb. Der hvor der er sammenhængende permafrost er det hele under jorden der er jorden der er frosset til. Hvis man kan forestille sig at permafrosten er en jord som skål, og da jorden er ikke frosset til om sommeren, og når det regner, eller når sneen og smelter, så er det lige som at skålen får vand, så bliver jorden flydende, det vil også sige at jorden er hele tiden ujævnt, og er nærmest hele tiden flydende og som bevæger hele tiden i længere tider, og det medfører at der kan være jordskred. 8

15 Områder på perfrosten I det Arktiske lande. Tilstandsrapport om det arktiske miljø,1997. Grundvand I permafrostområde. Tilstandsrapport om det arktiske miljø,

16 Vejbefæstelse Opsætning: Vejbefæstelse er en konstruktion på en vej. Når man har et vejbefæstelse er dens opgave at optage trafikkens belastninger og fordele til den jord som vejen bygget på. Slidlag: Den øverste del af vejen kaldes slidlag. Det er den trafikanterne ser og køre på. Slidlagets egenskab er at vejen skal være behagelig og køre på og generes ikke af omgivelserne, da det også er vigtigt at bruge en behagelig farve som ikke reflektere lys, derfor er det normalt at veje på den øverste lag er mørk farve. Men det vigtigste er at der ikke siver vand ned til det andre vejbelægninger. Normalt bruger man ubunde grus der hvor der er mindre trafik, mens der er større og tungere trafik bruges der asfalt, og nogle steder hvor der meget tung trafik kan der bruges cementbeton, fungere som et slidlag og bærelag. Kravene på slidlag er man helst skal bruge grus som materialer. Gruset må ikke være for groft og skal have mm størrelse. Ellers kan der bruges finkornede materialer til de øverste lag. Ikke mindst er det også vigtigt at materialet ikke er støvplage som ofte opleves i tørt vejr. Som også 10

17 ofte ses i den grønlandske vej i de forskellige byer. Her kan så være løsningen at man bruger vand til at mindske støvgenerne, som har en opløsning af kalciumklorid. Bærelag: Bærelagets funktion er at belastningerne af trafikken ikke overlaster bundsikringslaget og underbunden. Det vil sige at bærelaget fordeler trafikkens belastninger. Bærelaget kan have en til 3 forskellige lag. F.eks. Ubunde sten som bruges mest. Asfalt og grusmaterialer, og ikke mindst cementbeton i udlandet. Kravene på bærelagsgrus som også kaldes stabilt grus, skal have 2 forskellige kvaliteter, kvalitet I, eller kvalitet II. Hvis kravene skal overholdes skal kornene kunne aflæses på den graf der vises nedenfor. For kvalitet I må højst skære to af punkterede kurver, og skal mindst være 34 % for sandækvivalenten. Mens kvalitet II må højst skære tre punktere kurver, og mindst har 30 % sandækvivalent. Og som alle kravene skal materialet være rent, det vil sige at den ikke skal indeholde planterester, muld, ler og siltklumper. Kornkurvegræ nse for stabilt grus, Veje og Stier, Bent Thagesen, En Fullerkurve ligning: Hvor: 11

18 P = masseprocent korn mindre end d, D = maskimalkornstørrelsen, n = en eksponent mellem og Bundsikringslag: Bundsikringslaget fordeler belastningerne videre til underbunden. Og fungerer også som et fladedræn mod vand, og udleder til grøfter eller dræn. Og det er der hvor der plejer at være frostfarlig jord, derfor er det meget vigtigt at der ikke kommer vand, dermed at der helst skal være en grøft eller et dræn. Laget opbygges med sand, grus og slagge. Standardkraven på sandet og grus: Når man sigter skal gennemfaldet være 0,075 mm mindre end eller lig 9 % SE (Sandækvivalenten) skal være større end eller lig 30 % Der må ikke indeholde planterester, muld, ler og siltklumper. Den maksimalkornstørrelse skal være mindre eller lig med 90 mm. Gennemfaldet på sigte 0,075 mm skal sikre at materialet er frostsikkert. Da fillerindholdet skal sikre at materialet frostsikret, hvis partiklerne er mindre end 20µm og 3 %. Med hensyn til sandækvivalenten er kraven at materialet ikke taber stabilitet ved stigende vandindholdet, da plastiske partikler er vandbindende, det vil sige at vandet virker som et smøremiddel. Jo større SE, jo mindre plasticitet i det materiale man undersøger. Bestemmelse af sandækvivalent, Bestemmelse af sandækvivalent, Veje og Stier. 12

19 Georadar metoden Georadar, som også kaldes Ground Penetrating Radar (GPR), er en metode til undersøgelser af undergrunden ved hjælp af radiobølger. Det er også et værktøj som bruges til kortlægning af deltaljerede geologiske struktur. Kortlægning af begravede objekter. Kortlægning af overfladenær geologi, arktiske anlægsundersøgelser, f.eks. kortlægning af aktiv-laget og/eller dybden til grundfjeldet, lokalisering af armering eller forspænding i betonkonstruktioner, lokalisering af hulrum, f.eks. i forbindelse med udvaskning pga. utætte kloakledninger, belægningsundersøgelser, f.eks. delarmering af asfalt, kortlægning af tilsiltning af jernbane ballast ( Georadar-målinger sender radiobølger som sendes lodret ned i jorden, og derefter reflekteres tilbage og modtager målinger som tegnes på en papirstrimmel ved hjælp af en skriver, en radargram. Men nu til dage tegnes målingerne på en compurter da man har en bedre teknologisk udvikling. Derefter kan man skelne nogle fysiske forhold, f.eks. overgange mellem lag af forskellige materialer, sten/blokke, rørledninger, kabler, tanke og forstyrret/uforstyrret jord (f.eks. tankgrav). Det radiobølger som sendes ned i jorden reflekteres tilbage fra nogle flader. For hver materiale har en bølgeenergi, fordi materialerne har forskellige konduktive og dielektriske egenskaber. Resten af bølgerne fortsætter ned og rammer en materiale og fremdeles. Bølgerne som er sendt ned reflekteres tilbage til en computer hvor den laver radargram. Målinger med georadar har begrænsninger. Målingerne kan dog forstyrres på mange måder, hvoraf andre geotekniske målemetoder må tages i brug. Hvis målingerne bliver udført på et lerlag kan radarbølgerne ikke nødvendigvis gennemtrænge indtil den ønskede dybde. Hvis der er større genstande gemt i jordlaget, så som stenblokker eller nedgravet metalgenstande kan målingerne heller ikke yderlige komme til dybder som man muligvis ønskede. Dette skyldes at georadar metoden ikke kan anvendes på ler eller andre elektrisk ledende materialer, da ler kan indeholde vand i porene. Endvidere kan der også være problemer med målinger i jord med saltholdigt porevand. Yderligere giver grundfjeld stærkt 13

20 sløret profil, og man kan forvente at signalet mindskes hurtigt efter mødet med grundfjeldet. 14

21 Figureret nedenfor viser hvordan man kan opstille instrumenterne og hvordan bølgerne sendes ned og tilbage, fra og tilbage til instrumenterne. Antenneopstilling med sender- og modtagerantenne, x er afstanden mellem antennerne og d er dybden til reflektoren. Antennernes længdeakse er vinkelret på profillinien. (Figur fra Annan 1998) 15

22 På figureret vises hvordan profilet ser ud efter man har målt med georadar. 16

23 Teori Elektromagnetisk bølge, som georadaren udsender, består af elektriske og magnetiske felt. Begge to står vinkelret på hinanden med elektromagnetiske bølge, som udbredelsesretning. E er elektriske felt, H er det magnetiske felt. Elektromagnetisk bølge. Beskrives som noget af det første i Maxwells ligning, jf. Ole Frits Nielsen, Dielektrisk permittivitet, ε, er den som angiver hvor godt et elektrisk felt som ledes i en materiel. Bølgehastigheden i et dielektrisk materiale udregnes som funktion af lysets hastighed i vakuum og den relative permittivitet i materialet som bølgen udbreder sig i. For vakuum er (Ole Frit Nielsen, 2001, s 43). v = c ε r Hvor c er lysets hastighed ν = 0,3 m/ns, ε r er den relative dielektricitet. For det forskellige værdier kan i se det udvalgte materialer, blandt andet for granit som er ε r = 5-8, og har en hastighed mellem 0,106-0,120 m/ns, det forskellige værdier kan findes i bilag 2. Magnetisk permeabilitet, μ, er e mål for mediets reaktion på magnetisk energi. Permeabilitet er defineret i vakuum. Nærmere forklaring (Ole Friits Nielsen, 2001, s. 23). 17

24 Udførelse af profil af georadar i opmålte område, flyttes antennerne stepvist med en bestemt afstand samtidig med der udsendes radiobølger. Hvert step illustreres ved et radargram. Hver enkelt måling afbilledes som en bestemt afstand fra udgangspunktet i x-aksen, mens y- aksen angiver 2-vejs-rejsetiden. 2-vejs-rejsetiden er den tid som signalet er om at nå fra antennen ned i jorden, og tilbage igen til modtagere. Her er den defineret: d = vt 2 2 x 2 Hvor ν er bølgeudbredelseshastighed [m/ns], t er tiden [ns], og hvor x er afstanden mellem afsender og modtager. 18

25 Bestemmelse af dybde t to vejs 2 x = 4 + d 2 1 = V x d V 2 d = ( t V ) to vejs 2 2 x 2 X er i denne forbindelse afstanden mellem afsender og modtager. Idet x er meget mindre end dybden d, dvs. x <<d kan antages at x lig med nul, og dermed fås følgende: d t to vejs 2 V Dybden bestemmes til at være d t to vejs 2 V V c ε =, hvor ε r = 5 idet der i dette projekt antages, at samtlige lag i profilerne er af ε ε r vakuum granit. Derudover er c kendt til at være følgende: heraf fås: 3m V = ns = 0, 134 m 5 ns Dybden til 10 ns. 10ns 0,134 m d ns 0, 67m 2 c = 0, 3 m ns 19

26 Opstilling af Georadar. For at kunne lave målinger med georadar er det vigtigt at have de rigtig instrumenter og skal bestemt hvad for et instrument man skal bruge for at lave målingerne. Da der er mange forskellige instrumenter med forskellige frekvenser er der mange muligheder. Jo højere frekvens, kan man måle mere præcis men med mindre eller kortere målinger i bestemt afstand. Og hvis man vil måle dybere bruger man mindre frekvens. Jo dybere målingerne kommer, uddør signalet af georadaren, og hvis lagdelingen består af en eller flere gode elektriskledere uddør signalet relativt hurtigt. Man brugte 2 forskellige antenner i den her projekt, da man kun vil se nogle profiler i bestemte dybder. Udstyr, som er anvendt til projektet omfatter: GPS Digitalt kamera, som kan tilsluttes en pc. Georadar instrument af mærket SIR-20 fra GSSI. SIR-20 er en toughbook bærbar PC. Antenne. GSSI, model 5103, 400 MHz Antenne. GSSI, model 3101D, 900 MHz Software: Roaddoctor til opsamling af video- og GPS data. Software: Radan til opsamling af Georadar data. 20

27 Kabler: Coaxialkabler til Georadar dataopsamling. Bilbatteri. Målestok. Trækasse til at slæbe med, samt en snor som er bundet på kassen. Neden for figuren vises hvordan opstillingen ser ud under opmålingen. I den første ses nr. 1 et compurter som tegner profilerne, mens man måler steppe vis. Nr. 2 er et transformator fra bil batteriet som har et større volt, da computeren skal have mindre volt. Nr. 3 er en kasse til computeren som her bruges til at slæbe instrumenterne mens bil batteriet ligger i kassen. Kassen har nogle hjule som er anvendelig til at køre med den. Opstilling af computeren. Med kassen som kan rulle langs vejen. Kassen indeholder et bilbatteri for at holde strømmen på instrumenterne. 21

28 I den anden billede ses hvordan antennen er opstillet. Nr. 1 er et antenne på 400 Mhz, som har nogle kabler til computeren og et trykke instrument til at lave opmålingerne. Man flytter i bestemte afstand, hvor man brugte 5-10 cm af gangen. Nr. 2 er et kasse til antennen da det ikke er så smart at køre lige på, da antennen kan blive slidt. Kassen er lavet i træ med slidelag af plastik, og et snor til at trække med den. Nr. 3 luft mellem kassen og vejen. Nr. 4 er et målebånd til at måle hvor man stopper. Opstilling antennerne. 22

29 Antenne på 900 Mhz. Som bruges til at måle tværs vejen Hele opstillingen instrumenterne. Her måler man langs vejen. 23

30 Databehandling Her beskrives kort nogle af de muligheder programmet REFLEXW giver til behandling af georadar profiler. For at indsamle anvendelige data skal georadaren indstilles til at kunne modtage og forstærke de signaler som kommer tilbage fra de undersøgte område. Signalet skal renses for uønskede frekvenser og tilfældig fordelt støj. Stacking: Ved at indsamle data på samme sted flere gange og så summere dataene og udregne gennemsnittet fjernes den tilfældige fordelte støj. Jf. REFLEXW manualen. 1D filtrering: Som under data behandlingen filtreres signalet for uønskede frekvenser. Her kan man tillade sig at gå lidt hårdere til værks end i felten, da det er muligt at fjerne et for kraftigt filter og pålægge et nyt, og på den måde frembringe så mange relevante oplysninger som muligt. 2D filtrering: Anvendes til at fjerne støj, som ses som vandrette linjer i profilet. Det kan være refleksioner fra ledninger, køretøjer eller signaler som slår imellem antennerne. Metoden kaldes substracting average og foregår ved at tage et center trace og vælge et antal traces til hver side og beregne gennemsnittet og trække det fra. Dette er mere effektivt jo færre traces der vælges. Ellers mister man det horisontale lag grænser. 24

31 Gain Den oprindelige gainfunktion kan i programmet fjernes og der pålægges en bedre funktion. Man arbejder sig frem til en funktion som viser de ting man ønsker at fremhæve i profilet. Processering af reflex programmet Formålet med processering af data er, at forbedre signal/støjforhold i radargrammet. Under processering af data i Reflex benyttes 5 filtre. De enkelt processeringstrin gennemgås i de følgende afsnit. Band pass frequency Dette filter anvendes for at fjerne frekvenser, der ikke stammer fra det udsendte signal og derved pr definition er støj. Bånd-pas filter indeholder 2 separate filter. Et høj-pas filter og et lav-pas filter. Et høj-pas filter fjerner alle lavere frekvenser fra under en given frekvens. Et lav-pas filter, filtrerer alle frekvenser der er højere end en given frekvens. Anvendelsen af denne filtrering bemærkes at her behøves at være opmærksom på at man ikke fjerne det ønskede støj fra de brugbare signaler. Signaler afhænger af flere faktorer Frekvens indholdet i instrumentet Den tilførte støj fra instrumentet Eksterne støjkilder Den filtrering der er sket i jorden Den frekvens, dvs. samling af signal. 25

32 Under opsamling af data benyttes 2 instrumenter med forskellige frekvenser. Til længdeprofilering benyttes 400 MHz og til tværs profilering anvendes 900MHz. Heraf filtreres data ved at anvende de 2 filtrer af band pass frequency. Hertil benyttes kendskab sandsynligheds betragtninger, hvori nedenstående grænser benyttes: For 400 MHz georadar antenne. Lower cutoff 150MHz Lower plateau 300MHz Upper plateau 500MHz Upper cutout 600MHz For 900 MHz georadar antenne Lower cutoff 300MHz Lower plateau 700MHz Upper plateau 1000MHz Upper cutout 1600MHz 26

33 Filtrering før og efter af de støj der fjernes ses på de 2 figur nedenfor. Før Efter 27

34 Baggrundsstøj For at modhjælpe at signalet dæmpes påføres signalet en tidsafhængig Gain funktion. Dvs. jo senere signalet ankommer jo mere forstærkes det. Dette kan man gøre indtil baggrundsstøjen bliver så kraftig at den fremstår tydeligere end signalet. Indstilling af en god gainfunktion er vigtig for at få så opløselige data med hjem som muligt. Denne filter benyttes for at fjerne støj, der optræder konstant tid i radargrammet. Filtreret virker sådan at den laver gennemsnittrace og fratrækker gennemsnittet fra alle trace. Herved kommer man af med ringning skabt fra støjkilder der har været der hele tiden under målingen. I vores tilfælde vælger vi at beholde fra 1 til 4 ns. Dermed starter fra 5 ns til bunden og hele vejen i gennem profilet. På figurene nedenfor vises før og efter filtrering af baggrundsstøj Før 28

35 Efter 29

36 Running average En anden form for 2D filtrering er running average, her tages igen et centertrace og et vis spektre omkring det. Her udregnes gennemsnittet også men centertracet tildeles nu den gennemsnitlige værdi. Dette forstærker laggrænser og reducere støj. Kan anvendes hvis den oprindelige stacking ikke har fjernet al den tilfældige støj. Running average er et filter der kører et horisontalt midling over antal traces (selv defineres). Under behandling af data benyttes running average med et gennemsnit på 3. Figurene nedenfor viser forskellen før midling og efter. Efter filtrering ses at reflektorernes ujævnheder udglattes, for at opnå et mere overskueligt radargram. Før Efter 30

37 Move start time Uanset hvor langt man kørte er der en ret linje øverst radargrammet, denne rette linje er bølgen der bevæger sig gennem luften og reflekteres fra jordoverfladen og er det første retursignal der opfanges af georadaren. For at simplificere databehandling er 1 ns fjernet øverst på radargrammet. På figurerne nedenfor vises fjernelse af start time. Før Efter 31

38 Resultater Profilerne målt med georadar findes et sted i Nuuk. Områderne som er markeret med tallene 1, 2 og 3 ses områderne. De 3 målinger er målt langs vejene på ca. 100 meter, og for meter hver for langs vejen som tværs. Målingerne er taget sommer 2007, sidst på august måned, i 3 dage. Måleområde 1 ligger på den nordligste sted i byen, den ligger imellem byen Nuuk og Nuussuaq. Området hedder Qernertunnguit, som er bygget omkring 90erne, hvor lokalevejen har den tilladte køre hastighed på 40 km/t. Vejen har beliggenhed vestligdel er et grundfjeld, mens den anden side ligger der en sø længere fremme. Billederne vises i bilag 11. Desværre kunne man ikke få nogen boreprofiler da området er et nybyggeri. Måleområde 2 ligger i byen Nuuk. Vejen hedder Aqqusinersuaq, som har strækning helt hen til en rundkørsel til 400-ertalik (400 meter vejen). Området ligger mod byen som er en hovedvej. Vejen ligger også imellem nogle boligblokke som kaldes blok 4 og 5. Vejen har en beliggenhed som har været et sumpområde med siltholdigt sand og ret fedt ler da vejen blev lavet. Det viser boring nr i 1966 fra Geotekniks Institut. Dokumenterne af boringerne er fra Asiaq (Bilag3). Boreprofil en fortæller også at boringen er taget helt ned til 8 meter. Som der også ses at der ikke er et grundfjeld. Under målinger har der også været en renovering af nogle vandrør som er bygget under jorden, derfor var vi heldigt med at lave målingerne da vejen var spæret under målingerne, da der var risiko for skred på hullet. Derfor kunne man også dokumenter det forskellige lag og det fysiske udsender. (Bilag 12). Måleområde 3 ligger også i Nuuk. Vejen hedder 400-ertalik som har en rundkørsel som forbinder vejen til byen og havnen. Vejen er også bygget i 60érne. Den tilladte hastighed ligger på 60 km/t. Områdets beliggenhed er ca. 5 meters grundfjeld, og da vejen ligger imellem nogle fjeld, er det ikke så meget man kan tage fjeld af at den ligger meget tæt på fjeldet. På 32