การวัดรอยร้าวบนหน้าผาหินด้วย Total Station แบบไม่ใช้ปริซึม

การวัดรอยร้าวบนหน้าผาหินด้วย Total Station แบบไม่ใช้ปริซึม

การทำแผนที่รอยร้าว (Fracture Mapping) บนหน้าผาหินเป็นขั้นตอนที่สำคัญยิ่งในงานวิศวกรรมธรณีวิทยา เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างภายในของมวลหิน การศึกษาลักษณะรอยร้าวเหล่านี้มีความจำเป็นต่อการออกแบบและการจำลองโครงสร้างทางวิศวกรรม เช่น ฐานรากของอาคาร คันดิน หรือการขุดเจาะอุโมงค์ในบริเวณหินแตกร้าว พารามิเตอร์ที่สำคัญที่ต้องวัดได้แก่ ทิศทางของรอยร้าว (Orientation), ความยาวของแนวรอยร้าว (Trace Length) และระยะห่างระหว่างรอยร้าว (Spacing) โดยในจำนวนนี้ แนวระนาบของรอยร้าว (Orientation) ซึ่งประกอบด้วยมุมเอียง (Dip Angle) และทิศทางเอียง (Dip Direction) นับเป็นข้อมูลที่มีความสำคัญสูงสุด

ข้อจำกัดของวิธีการวัดแบบดั้งเดิม

วิธีการที่ใช้ในการวัดแนวระนาบรอยร้าวบนหน้าผาหินที่เปิดเผยโดยทั่วไปคือการใช้เข็มทิศและเครื่องวัดความเอียง (Compass-Inclinometer) ซึ่งผู้ปฏิบัติงานต้องเข้าถึงพื้นที่โดยตรง อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้มีข้อจำกัดหลายประการ:

• ใช้เวลานาน: การวัดรอยร้าวจำนวนมากด้วยวิธีนี้ใช้เวลานานและต้องใช้แรงงานมาก
• ความเสี่ยงและข้อจำกัดการเข้าถึง: ในกรณีที่หน้าผาหินมีความสูงชันหรือเป็นอันตราย การเข้าถึงพื้นที่เพื่อทำการวัดโดยตรงอาจเป็นไปไม่ได้ หรือมีความเสี่ยงสูงต่อความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน
• ความแม่นยำที่จำกัด: พื้นผิวหินที่ขรุขระหรือไม่เรียบสม่ำเสมออาจทำให้การวางอุปกรณ์สัมผัสกับผิวหินทำได้ไม่มั่นคง ส่งผลให้ข้อมูลที่ได้มีความคลาดเคลื่อน
• การพึ่งพาการประมาณด้วยสายตา: การกำหนดแนวเอียงที่ชันที่สุด (Steepest Dip) ของรอยร้าวต้องอาศัยการประเมินด้วยสายตา ซึ่งอาจไม่เที่ยงตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับรอยร้าวที่มีมุมเอียงน้อยกว่า 25° มีโอกาสเกิดความคลาดเคลื่อนสูง
• ความน่าเชื่อถือของข้อมูล: งานวิจัยบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าความคลาดเคลื่อนของ "แนวขวาง (Strike)" ที่วัดได้อาจสูงถึง 2030° แม้จะทำการวัดจุดเดิมซ้ำหลายครั้งก็ตาม

จากข้อจำกัดเหล่านี้ จึงเกิดความต้องการในการพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ที่สามารถหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรง และเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการเก็บข้อมูลรอยร้าว

นวัตกรรม: การวัดรอยร้าวด้วย Total Station แบบไม่ใช้ปริซึม

บทความนี้ได้นำเสนอวิธีการอันเป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับการวัดแนวระนาบรอยร้าวบนหน้าผาหิน โดยใช้ประโยชน์จาก กล้อง Total Station แบบไม่ใช้ปริซึม (Non-Reflector Total Station) กล้องชนิดนี้สามารถวัดพิกัดสามมิติ (X, Y, Z) ของจุดต่างๆ บนพื้นผิวรอยร้าวได้จากระยะห่าง โดยไม่จำเป็นต้องใช้เป้าสะท้อนแสง (ปริซึม) หรือสัมผัสพื้นผิวหินโดยตรง

กระบวนการทำงานโดยสรุป:

• การเก็บข้อมูลพิกัด: ผู้ปฏิบัติงานจะใช้กล้อง Total Station แบบไม่ใช้ปริซึมวัดพิกัดของชุดจุดจำนวนหนึ่งที่อยู่บนแนวระนาบรอยร้าวที่ต้องการศึกษา โดยสามารถทำการวัดได้จากระยะไกลอย่างปลอดภัย
• การสร้างระนาบที่เหมาะสมที่สุด: พิกัดสามมิติที่ได้จะถูกบันทึกลงในคอมพิวเตอร์ จากนั้นนำไปประมวลผลด้วยซอฟต์แวร์เฉพาะทางเพื่อคำนวณหา ระนาบที่เหมาะสมที่สุด (Best-fit Plane) ที่แสดงถึงแนวระนาบของรอยร้าว
• การกำหนดแนวรอยร้าว: ระนาบที่คำนวณได้นี้จะแสดงถึงแนวของรอยร้าวได้อย่างแม่นยำ ซึ่งรวมถึง มุมเอียง (Dip Angle) และ ทิศเอียง (Dip Direction) ของรอยร้าว

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของวิธีการนี้:

• ความปลอดภัยและการเข้าถึง: ผู้ปฏิบัติงานไม่ต้องเข้าใกล้หน้าผาหินหรือปีนป่ายไปยังบริเวณอันตราย สามารถเก็บข้อมูลได้จากระยะไกลอย่างปลอดภัย ทำให้เข้าถึงพื้นที่ที่เคยเป็นไปไม่ได้
• การวัดแบบไม่สัมผัส: ลดความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวรอยร้าว และเพิ่มความแม่นยำโดยไม่ได้รับผลกระทบจากพื้นผิวที่ขรุขระ
• การประมวลผลอัตโนมัติ: การคำนวณแนวระนาบรอยร้าวเป็นไปโดยอัตโนมัติด้วยซอฟต์แวร์ ทำให้ลดการใช้การประเมินด้วยสายตาและลดความคลาดเคลื่อนจากมนุษย์
• เพิ่มประสิทธิภาพ: วิธีนี้ให้ผลลัพธ์ที่มีความแม่นยำสูงกว่าวิธีการแบบดั้งเดิม และช่วยประหยัดเวลาและกำลังคนอย่างมากเมื่อต้องทำการวัดรอยร้าวจำนวนมาก

งานวิจัยนี้ยังได้นำเสนอรายละเอียดกระบวนการทางเทคนิค รวมถึงชุดเครื่องมือแบบพกพาที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานภาคสนาม และได้แสดงผลการทดลองจริงในพื้นที่หน้าผาหิน เพื่อยืนยันถึงประสิทธิภาพและความแม่นยำของวิธีการที่นำเสนอเมื่อเทียบกับวิธีการดั้งเดิม

cr. https://doi.org/10.1515/jag-2016-0028

ยินดีให้คำปรึกษาแนะนำ กล้องระดับ กล้องวัดมุม กล้องประมวลผลรวม และบริการหลังการขาย : บริษัท พี นัมเบอร์วัน อินสตรูเม้นท์ จำกัด