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. Bu yöntemin temelinde, ses sinyalinin yüzeyden aşağıya değil, hedefin altından yukarıya doğru gönderilmesi yer alıyor. Böylece, geleneksel yöntemlerin aksine, gizli yapıların yarattığı sismik değişimler başarıyla kaydedilebiliyor.
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 belirtiyorlar. Yüksek frekanslı sinyaller küçük boşlukları yakalayabilse de, toprakta ilerlerken hızla gücünü kaybediyor; düşük frekanslı dalgalar ise daha derine inebilmesine rağmen ince detayları kaçırabiliyor.
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.
‘Bu yöntem, özellikle karayolu, demiryolu ve kritik tesislerin altındaki zemin hareketlerini önceden belirleyebilmek açısından önem taşıyor. 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.’
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.