Metodologi Survey Downhole dan Crosshole Seismic

Survey seismik downhole dan crosshole merupakan salah satu metode geofisika yang digunakan untuk memperoleh informasi mengenai kecepatan gelombang pada batuan bawah permukaan, dengan tujuan untuk mendapatkan parameter fisik dari batuan tersebut.

Prinsip dasar dari survey downhole dan crosshole seismik adalah menempatkan sensor getaran (geophone) di dalam lubang bor dan membuat sumber getaran / benturan di permukaan tanah. Kecepatan gelombang dari atas ke bawah diukur secara bertahap dengan memasang geophone pada bagian kedalaman yang di inginkan, yaitu setiap satu meter di dalam lubang bor.

Geophone terdiri dari 3 sensor sumbu, dengan arah tegak lurus (triaxial geophone). Tujuan penggunaan geophone triaksial adalah untuk memudahkan dalam menentukan waktu datangnya gelombang Shear yang berada di ekor gelombang Pressure. Gelombang Shear adalah gelombang terpolarisasi, dimana karakter tersebut digunakan untuk menentukan waktu kedatangan yang lebih akurat dengan merekam dari sumber gelombang yang berbeda dengan arah pengukuran yang berbeda. Dengan melihat perubahan fasa gelombang yang masuk, kita dapat menentukan waktu kedatangan gelombang Shear yang tepat yang berada di ekor gelombang Tekanan.

 

Tujuan dan Fungsi Survey Downhole dan Crosshole Seismic

Tujuan pengumpulan data crosshole dan downhole bisa bermacam-macam, diantaranya yaitu:

• hasil kecepatan seismik yang diperoleh dapat digunakan untuk mengevaluasi kontinuitas material secara lateral dan vertikal
• melakukan analisis likuifaksi
• melakukan studi deformasi
• menyelidiki amplifikasi atau redaman gerakan tanah kuat.

Survei downhole dan crosshole seismic biasanya digunakan sebagai instrumen geofisika untuk eksplorasi selama investigasi lapangan tahap dua (investigasi tahap pertama biasanya meliputi survey topografi, survei geofisika permukaan, pengeboran geoteknik, sondir dan CPTu, pembuatan parit, dan pengambilan sampel material in situ). Selama eksplorasi lapangan tahap kedua, informasi yang diperoleh semakin penting untuk karakterisasi analitis spesifik lokasi. Meskipun hasil tahap pertama dan tahap kedua sama-sama signifikan, kedua hasil data dari tahapan tersebut harus digabungkan dalam analisis akhir.

 

Seismic crosshole (crosswell) test adalah pengukuran kecepatan gelombang seismik pada suatu medium dengan menggunakan dua atau lebih lubang bor. Aplikasi Pengukuran Seismic Crosshole digunakan pada analisis:

• Analisis Jembatan dan Pondasi
• Soil and Rock Mechanics
• Earthquake Engineering
• Liquefaction Analysis
• Fracture Detection
• Reservoir Monitoring

Kelebihan Metode Crosshole Seismic dibanding Downhole Seismic

1. Mampu memetakan layer geologi secara akurat meskipun layer yang lebih dalam memiliki kecepatan gelombang yang lebih rendah
2. Pada metode seismic permukaan, untuk menjangkau lapisan yang dalam dibutuhkan sumber seismic yang semakin besar, sedangkan pada crosshole tidak
3. S/N ratio yang lebih besar karena menggunakan gelombang langsung

 

Standar Pedoman Dokumen dalam Pelaksanaan Survey Downhole dan Crosshole Seismic

Pengujian crosshole seismik dalam kasus engineering atau lingkungan harus dilakukan sesuai dengan prosedur yang ditetapkan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM) untuk memastikan hasil yang kuantitatif dan berkualitas. Standar uji ASTM D4428/D4428M-14 (2014) menetapkan protokol uji crosshole seismik. Untuk downhole seismic menggunakan ASTM D7400/D7400M-19 (2019).

Dokumen ASTM menguraikan pedoman khusus untuk persiapan lubang bor, pengumpulan data, dan reduksi/interpretasi data. Berdasarkan pengalaman sepuluh tahun sejak diperkenalkannya standar ASTM pada tahun 1984, survei geofisika crosshole seismic menjadi lebih sering digunakan dan diterima untuk aplikasi teknik dan lingkungan. Standar-standar ini menggunakan korelasi empiris untuk likuifaksi serta parameter masukan spesifik untuk analisis deformasi atau gerakan tanah.

Di Indonesia, salah satu pedoman umum perencanaan bangunan struktur tinggi (high rise building) adalah SNI 8460:2017. Mengacu pada regulasi ini, kelas tanah diklasifikasikan berdasarkan parameter yang diperoleh dari penyelidikan tanah.

 

Akuisisi Data Uji Downhole Seismic

Pengambilan data lapangan dilakukan pada lubang bor geoteknik yang sudah disiapkan di lokasiAkuisisi data seismik downhole dilakukan setiap 1 meter, dengan menggunakan minimal 5 sumber dampak untuk masing-masing gelombang P, S +, dan S. Untuk gelombang tekanan (Pressure wave), sumber tumbukan diarahkan secara vertikal ke arah permukaan bumi. Untuk gelombang geser (Shear wave), sumber tumbukan diarahkan ke lubang bor untuk S + dan menjauh dari lubang bor untuk S-.

 

Akuisisi Data Uji Crosshole Seismic

1. Pengambilan data dilakukan pada lubang bor yang telah diberi casing dan di grouting
2. Dilakukan pengukuran pada 2 pasang lubang bor (total 4 lubang) untuk mendapatkan 2 penampang seismic dengan kedalaman maksimal 30 meter
3. Data seismic diambil dengan interval shot dan receiver setiap 1 meter kedalaman
4. Spesifikasi lubang Seismic Crosshole:
5. Ukuran CASING lubang bor 3 – 3 1/4 inch (diameter probe 2 3/4 inch)
   • Grouting sampai tidak ad rongga diantara lubang bor -> casing
   • Kedalaman yang di casing harus sampai 31 meter
   • Dasar lubang bor kalau bisa ditutup agar tidak masuk air dari tanah
   • Jarak antar lubang tidak lebih dari 10 meter

Akuisisi data downhole dan crosshole seismic dilakukan oleh tim yang terdiri dari tenaga ahli geofisika, operator, dan helper (tenaga lokal). Durasi survey adalah setiap 1 titik biasanya antara 1-3 hari.

 

Alat yang digunakan Konsultan Jasa Survey Downhole dan Crosshole Seismic

Alat yang digunakan untuk downhole dan crosshole seismic yaitu PASI dan sensor geophone vertical dan horizontal. Berikut ini detail peralatan yang digunakan oleh Geochem Survey Konsultan – Geofisika dan Geoteknik.

PASI GFA

Number of geophones = 3 geophones with nat.freq. 10Hz+/-5% (1 vert.+ 2 horiz.), high sensitivity (100V/m/sec +/-5%)
Cable length = 50m , graduation in meters, mounted on cable reel with probe support
Probe dimensions = Ø 2.1 inch, length 0.57 m (anodised aluminium case)
Borehole diameter = Min. 2.5 inch, max. 5 inch (with standard spacer block; larger diameters upon request)
Cable reel dimensions = 540x400x250mm
Weight = GFA-50 ~12kg

PASI CHE

Probe Material = Galvanised iron
Cable length = 50 / 100 m (on cable reel)
Probe Diameter = 70mm
Probe Length = 600mm
Hole diameter with standard spring Min. 70mm, max. 80mm (> with optional adapter)
Probe Weight = 3,5kg
Total Weight = 15,5Kg (CHE-50)

Downhole Casing

Weight = 1 Kg
Operating Temperature = -45 to 100 celcius
Maximum Depth = 50 meter
Electric Source = DC 12 Volt

GEA-24 Recording System

Channel = 24 Channel
A/D Resolution = 24 Bit
Distortion = <0.002% @ 25 Hz
AA Filter = 3300 Hz for 0.125 ms

 

Pengolahan Data dan Interpretasi Tes Downhole dan Crosshole Seismic

Dari akuisisi data diperoleh data mentah dalam format file .sg2. Kemudian dilanjutkan dengan proses stacking data untuk meningkatkan signal to noise ratio dari data yang direkam. Pada tahap ini dilakukan filter frekuensi untuk mendapatkan sinyal yang lebih baik sesuai dengan target frekuensi kita, eliminasi noise dilakukan untuk menyaring data dari noise yang tidak diharapkan dan dilakukan amplifikasi agar sinyal mudah ditentukan.

Setelah dilakukan pengolahan data, hasil data seismik downhole mengalami peningkatan Signal to Noise Ratio dan siap untuk di interpretasi. Interpretasi untuk Pressure wave dilakukan secara langsung, dengan melakukan picking pada gelombang yang pertama tiba pada sensor geophone vertikal. Untuk Shear wave, kita perlu menentukan waktu tiba gelombangnya dengan membandingkan hasil antara rekaman S+ dan S-, dimana Shear wave akan memiliki waktu tiba yang sama tapi polaritas yang berbeda (1 positif dan 1 negatif). Dari hasil interpretasi downhole seismik, diperoleh cepat rambat gelombang geser (shear wave velocity, Vs).

Setelah kita menentukan dan memilih waktu datang Pressure wave dan Shear wave, kita dapat menghitung kecepatan gelombang interval dengan persamaan kecepatan gelombang geser. Dari hasil tersebut, kita dapat menghitung parameter dinamik tanah dan kemudian menentukan kecepatan rata-rata pada data 30m pertama (Vs30).

 

Contoh Laporan Data Downhole / Crosshole Seismic

Dibawah ini adalah contoh Laporan Downhole Seismic for Site Classification yang dikerjakan oleh Geochem Survey di Papua Barat. Untuk Lokasi detail dan client perusahaan dirahasiakan.

 

Harga dan Biaya Konsultan Jasa Survey Downhole dan Crosshole Seismic

Untuk diskusi dan konsultasi lebih lanjut mengenai harga jasa dan biaya survey downhole ataupun crosshole seismic bisa kontak tenaga ahli kami di +6281910036644 dan +6282123232253.