Sesi tersine çevirerek tünel buldular
ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda (ORNL) görevli bilim insanları, yol ve demiryollarının altında çökme riski oluşturan gizli tünel ve boşlukları tespit etmek amacıyla yeni bir akustik yöntem geliştirdi. Geleneksel yöntemlerin aksine, ses sinyalinin yüzeyden aşağıya değil, hedefin altından yukarıya doğru gönderildiği bu sistemle, gizli yapıların yarattığı sismik değişimler başarıyla kaydedildi.
Mühendisler, yeraltındaki boşlukları tespit etmek için onlarca yıldır yüzeyden aşağıya sinyal gönderen tarama yöntemlerini kullanıyor ancak uzmanlar, özellikle killi toprak yapılarında veya yeraltı katmanlarının karmaşık olduğu durumlarda bu sinyallerin saptığını ya da zayıfladığını belirtti. Yüksek frekanslı sinyaller küçük boşlukları yakalayabilse de toprakta ilerlerken hızla gücünü kaybediyor; düşük frekanslı dalgalar ise daha derine inebilmesine rağmen ince detayları kaçırıyor.
Geliştirilen yeni akustik yöntem, ses dalgalarının bir tünel ya da boşluğun etrafından bükülürken oluşturduğu "subharmonik" (alt harmonik) adı verilen düşük frekanslı sinyalleri yakalamayı hedefliyor.
Projede, petrol ve gaz endüstrisinde yaygın olarak kullanılan "dikey sismik profilleme" yöntemi temel alındı. Enerjinin yüzeyde üretilip yer altındaki sensörlerle kaydedildiği geleneksel uygulamanın aksine ORNL ekibi, düzeneği tersine çevirerek akustik ses kaynağını yer altına yerleştirdi, sensörleri ise yüzeye dizdi.
Yöntemi gerçek saha koşullarında test etmek amacıyla ORNL kampüsünde yerin yaklaşık 3 metre altına 12 metre uzunluğunda çelik bir tünel inşa edildi. Ardından tünelin çevresindeki sondaj kuyularına, yerin 9 metre derinliğine inecek şekilde akustik ses kaynakları yerleştirildi. Yüzeye kurulan hassas titreşim sensörleri (jeofonlar), tünel yerleştirilmeden önce ve sonra zemindeki sismik hareketleri kayıt altına aldı.
Yapılan testlerde, jeofonların net bir subharmonik sinyal algıladığı, bu sinyalin yalnızca tünel mevcut olduğunda ve ses kaynağı tünelin altından sinyal gönderdiğinde ortaya çıktığı belirlendi.
Araştırma heyeti, yöntemin özellikle karayolu, demiryolu ve kritik tesislerin altındaki zemin hareketlerini önceden belirleyebilmek açısından önem taşıdığını ifade ediyor. Gizli boşlukların zamanla zemin stabilitesini bozarak çökme ve ray kayması gibi riskler barındırdığı; erken tespit sayesinde maliyetli acil onarımların ve yol kapatmalarının önüne geçilebileceği kaydediliyor.
Teknik raporda yer alan bilgilere göre, geliştirilen yöntem şu an için yapıların varlığını kesin olarak ayırt edebiliyor ancak derinlik, şekil ve tam konum haritalandırması için sistem üzerinde çalışılmaya devam ediliyor. Araştırma ekibi bir sonraki aşamada, yöntemi farklı toprak tiplerinde test etmeyi ve sinyal analizi algoritmalarını geliştirmeyi planlıyor.