Blijven snuffelen!

Tijdens een snuffelronde een week eerder kwam ik tot de vaststelling dat er nog iets te forceren moet zijn in de FAO. Achteraan R. du Rève zitten we met een gevaarlijk blokkenstort met daarachter een vervolg. Dankzij een tip van Jos B. kwam daar een alternatief voor de moordende blokken aan het licht.

Vooraleer we daar naartoe trokken hebben we eerst een spleet aangepakt in de Gardiens of de ingangszaal. Hoog boven de Ascenceur in diezelfde spleet kwamen we langzaam maar zeker dichter bij een blok dat een vervolg versperde. Eerst werd de spleet grondig opgekuist om problemen en haperingen te vermijden. Speleopakken zijn niet goedkoop tegenwoordig ;-) De passage was snel omgevormd, en we kwamen terecht in een comfortabele spleet van een 8m lang. De meeste tocht leek uit een blokkenstort te komen. Echter, naar onder toe loopt alles dicht, jammer, maar niet ontevreden van de nieuwe meters.
Snel naar achter.


Explo regio


Het gangetje naar het alternatief werd in gereedheid gebracht. Het vervolg, met een beetje tocht is 10 bij 10 cm en dat voor enkele meter ver. Tunnelwerken dus. Op termijn, als we daar naar beneden willen, zeker de verstandigste optie. We zullen zien. We lieten het er stinken en zijn dan gevlucht in een bovenniveau met een kleiopvulling en...tocht?! 4m moet er verbreed worden voor een verdict...

Met een goed gevoel zijn we dan ook uit de grot afgedropen.
Er moet toch nog...waar zou het zijn...hoe zullen we...Het blijft toch nog steeds leuk he!
Tot een volgende 'hol van de beer'.

Ergens nabij de ingangszaal

ERT, een nieuw wapen in de zoektocht naar onbekende grotten?

Het nieuwste Spelerpes magazine wekte, techneut zijnde, mijn bijzondere aandacht omdat er meerdere technische artikels werden opgenomen.

De ondergrondse beeldvorming via de meting van de elektrische weerstand (resistiviteit) van de grond heeft ook bij mij interesse opgewekt, en neemt ongeveer 10 strekkende cm boekenkast in beslag. Na korte tijd ben ik gestopt met dit project wegens het vele werk dat er in kruipt.

Hierbij enkele weetjes die extra informatie geven omtrent dit onderwerp. Je kan best eerst het artikel van Ivan Herbots in de Spelerpes 2011-1 p.35-39 raadplegen vooraleer het onderstaande te lezen.

In de Engelstalige literatuur wordt deze beeldvormingsmethode meestal aangeduid als ERT - Electrical Resistivity Tomography. Het principe van deze beeldvorming is vergelijkbaar met de scanners die gebruikt worden in de medische beeldvorming. Het is uiteindelijk een wiskundig probleem van vergelijkingen en onbekenden dat tot een oplossing leidt in de vorm van een 2D verticale doorsnede van de ondergrond.

De input van de software is dus de resistiviteit op verschillende plaatsen, en op verschillende afstanden, die allen op één lijn liggen.

Hoe wordt nu juist de resistiviteit van de grond gemeten? Het principe is erg eenvoudig; je stuurt een stroom door de grond, en meet de spanningsval over een sectie van het stroompad. Er worden dus 4 grondstaven (probes, electroden) gebruikt, twee om de stroom door de grond te laten vloeien, en twee om de spanningsval te meten.
De eenvoudigste methode is het gebruik van gelijkstroom (DC), maar hierbij treden een aantal problemen op:
- Wanneer een staaf in contact komt met de grond, dan treedt er een batterijwerking op, waardoor de staaf zelf een spanning opwekt.
- Doordat er stroom loopt door de staven, treedt er een elektrolyse op van het vocht rondom de staaf, en dat geeft een veranderende contactweerstand. (We weten uit onze fysicales dat, wanneer we gelijkstroom door geleidend water sturen, er een ontbinding is in waterstof en zuurstof)
- Door de grond kunnen zwerfstromen lopen die de metingen ernstig kunnen verstoren, 50Hz (AC) netstromen, maar ook gelijkstroom kan optreden (DC) (onze treinen en trams rijden op gelijkstroom).

Daarom werken eigenlijk alle aardresistiviteitsmeters met een wisselstroom, en met een frequentie die niet gerefereerd is aan onze 50Hz. Zodoende worden zwerfstromen in DC en AC er uit gefilterd en is een storingsvrije meting mogelijk. De meeste aardresistiviteitsmeters wekken bovendien geen constante spanning op, maar hebben wel een constante (wissel)stoombron. Dit heft ineens het probleem op van de contactweerstand tussen een staaf en de grond, een overgangsweerstand die erg kan verschillen van staaf tot staaf. De eigenlijke meting blijft dan beperkt tot het meten van de spanningsval tussen de twee spanningsprobes. Het resultaat is de meting van de schijnbare resistiviteit van de grond.

De meeste onder ons kennen de aardingsweerstand enkel van de beschermingsgeleider in onze huisinstallaties. De weerstand mag er niet hoger zijn dan x ohm. Dit is dus niet de resistiviteit van de grond (die bij ons in Vlaanderen zeer klein is, nabij de 0 ohm-m), maar het betreft wel de contactweerstand van de aardingspin (elektrode) met de grond. Deze meting gebeurt met hetzelfde type aardresistiviteitsmeter, doch in een lichtjes andere opstelling.

Maar nu terug naar de beeldvormingsmethode. Vele profesionele ERT toestellen doen eveneens een meting van de capaciteitswaarde van de gemeten ondergrond. Het is zo dat de grond tussen de twee meetelektroden niet zuiver resistief (ohms, weerstand) is, maar dat er ook een capaciteitswaarde is (een opslag van energie). Een aangelegde constante stroom zal dus niet direct voor een maximale spanningsval over de elektrode zorgen, maar er is een zeker tijdsverloop vooraleer die de maximale waarde bereikt. Uit dit tijdsverloop kan de capaciteitswaarde van de tussenliggende grond worden bepaald. Het is duidelijk dat een holte (lucht, grot) het dielectricum is van een capaciteit, en dat die verschillend is van de rotsen of water. Sommige materialen zouden ook accumulatieeigenschappen hebben (batterij). Uit deze metingen kan bijkomende informatie worden afgeleid die erg nuttig is in de beeldvorming. Het is gebruikelijk om een blokvormige wisselstroom door de grond te sturen, en te zien hoe die grondcapaciteit ontlaadt eenmaal de stoombron wordt uitgeschakeld. De ontlaadtijdsduur is maatgevend voor de capaciteit.

Ik bouwde de meetelektronica volgens het ontwerp van Robert Beck (Everyday Practical Electronics - Jan 1997). Het meettoestel heeft een stroominstelling van 0,1 / 1 / 10mA en levert max. 36Vpp bij 137Hz.
Het ontwerp benodigd wel enkele aanpassingen om het geschikt te maken voor ERT. De opamps worden best vervangen door een type voor meetdoeleinden (lagere offset en ruis). De spanning van de vermogensversterker is wat laag, waardoor er beperkingen zijn bij meting van hoogohmige situaties. Je kan natuurlijk batterijen blijven in serie zetten, maar het best wordt er een voeding op 230V gebouwd, en gebruik gemaakt van een omvormer 12V=/230V zodat alles uit één batterij van 12V kan gevoed worden. De spanninguitgang is niet galvanisch gescheiden, waardoor er problemen kunnen ontstaan bij gebruik van een computer (grondlussen en spanningsverschillen). Best een isolatieversterker gebruiken, of een andere galvanische scheiding die voldoende groot is (gescheiden voedingen, opto-coupling,..). Kennis van elektriciteit en de gevaren van hoge spanningen zijn hier belangrijk !!!

Bijgaande een foto van de elektronica met constante stroombron en een synchroon (in fase) gestuurde wisselspanningsmeter, dit om de beste storingsonderdrukking te bekomen.

Zie details op : http://www.geotech1.com/cgi-bin/pages/common/index.pl?page=geo&file=projects/erm1/index.dat
Over ERT is veel informatie beschikbaar op het web. Linken die ik heb van een 7-tal jaren geleden werken echter niet meer. Dus effe zoeken met de juiste codewoorden. Wie meer wil weten over de software bv. op http://www.eos.ubc.ca/ubcgif/

Het is onweerlegbaar dat deze methode ondergrondse ruimtes in beeld kan brengen. Het zal echter niet altijd mogelijk zijn om die ruimtes ook te bereiken, we kunnen nu eenmaal niet overal gaten beginnen boren. Maar een dergelijke beeldvormingstechniek kan op z'n minst een belangrijke bijdragen leveren in de kennis van de lokale karstopbouw en vele mogelijkheden openen tot bijkomende studies.
G.