https://www.sensoft.ca/ko/blog/mapping-underground-cavities-in-limestone/
석회암지역
세계의 많은 지역, 특히 열대 지방에서 형성된 육지는 석회암으로 덮여 있습니다 (그림 1). 석회암은 종종 산호와 조개 껍질과 같은 수조 개의 바다 생물의 탄산 칼슘 몸체로 구성된 탄산염 퇴적암으로 서로 뭉쳐 바위를 형성합니다.
탄산 칼슘은 수용성이므로 물에 용해됩니다. 소금과 같은 높은 수준의 용해도는 아니지만 물이 수백 또는 수천 년에 걸쳐 석회암을 통해 이동함에 따라 석회암 암석이 천천히 용해되어 그 안에 구멍이 형성 될 수 있습니다. 미국 플로리다와 같이 석회암 기반암이있는 지역의 경우 인간이 표면에 구조물을 건설 할 때 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 뉴스 보도는 그 결과를 보여줍니다. 싱크 홀이 갑자기 건물, 도로, 자동차를 열고 삼켜 버리고 비극적으로 사람까지도 삼키는 것입니다.
GPR은 수십 년 동안 크고 작은 지하 공동을 찾는 데 성공적으로 사용되었습니다. 스펙트럼은 높은 중심 주파수 (1000MHz) GPR을 사용하여 창고 및 공장의 slab-on-grade 콘크리트 아래에서 몇 인치 깊이의 보이드를 찾고, 도로 아래에서 더 큰 보이드를 찾기 위해 중간 중심 주파수 (200 ~ 500MHz)를 사용합니다. 활주로 및 또한 대형 동굴을 찾기 위해 낮은 중심 주파수 GPR (12.5 ~ 100MHz)을 사용하는 것입니다. 지반 조사 지질 연구. 모든 경우에 물리학은 동일합니다. 바위, 콘크리트 또는 아스팔트와 같은 물질에서 공극의 공기 또는 물로의 전환은 GPR 신호가 반사되는 매우 높은 반사 경계를 만듭니다.
이 사례 연구는 대형 발전소를 건설 할 카리브해 섬에서 수집 된 GPR 설문 조사를 특징으로합니다. 프로젝트를 시작하기 전에 지질 공학 엔지니어는 건설을 방해 할 수있는 구멍을 찾고 싶었습니다. 미국 버지니아의 Forrest Environmental은 100MHz 중심 주파수 안테나와 Ultra Receiver를 사용하는 pulseEKKO® 시스템이있는 사이트를 조사하도록 계약했습니다. 사이트는 SmartCart 구성을 사용하여 데이터를 신속하게 수집 할 수있을만큼 충분히 평면화되었습니다 (그림 2). 이 시스템에는 데이터 포지셔닝을위한 GPS가 포함되어 있습니다.
그리드 GPR 데이터 수집이 완료된 후 데이터는 컴퓨터로 전송되었으며 EKKO_Project ™ GPR 분석 소프트웨어의 일부인 SliceView 모듈을 사용하여 그리드 데이터를 깊이 슬라이스로 처리했습니다. 각 슬라이스의 두께는 25cm이며 100MHz 중심 주파수 데이터의 기본 두께입니다. 데이터를 아래로 쪼개는 강한 반사경은 약 2.25m 깊이의 잘 정의 된 영역에 걸쳐있어 반사경이 캐비티 상단에 있다는 확신을 높입니다 (그림 4).
그림 5
GPR 표적을 발굴하여 석회암의 큰 구멍을 확인했습니다. 삽입 : 캐비티 내부의 클로즈업은 수천 년 동안 석회암을 용해하고 침전시켜 형성된 종유석이 천장에 매달려있는 모습을 보여줍니다.
건설을 시작하기 전에 공동을 식별하기위한 성공적인 GPR 조사 결과, 현장 엔지니어는 공동 주변의 건설을 계획하고 프로젝트가 안전하게 진행될 수 있도록 다른 사람들을 채울 수 있었으며 예기치 않은 상황을 방지하여 프로세스에서 시간과 비용을 절약 할 수있었습니다. 비용이 많이 드는 엔지니어링 변경 주문.
탄산 칼슘(Calcium carbonate, CaCO3)은 탄산이온과 칼슘이온이 만나 생성되는 흰색 물질로 탄산 석회라고도 하며, 물에 잘 녹지 않아 수용액 상에서 침전한다. 석회암 동굴의 종유석이나 석순, 석주 등을 이루는 물질이며, 흑칠판에 쓰는 분필의 성분이다. 지구상에 존재하는 대부분의 이산화 탄소(CO2)는 탄산 칼슘의 형태로 존재한다. 탄산 칼슘을 섭씨 900도 이상의 고온에서 가열하면 이산화 탄소가 빠져 나가면서 산화 칼슘(CaO)이 생성된다. 산에는 쉽게 반응하여 이산화 탄소를 발생하며 녹는다.
https://ko.m.wikipedia.org/wiki/%EC%A2%85%EC%9C%A0%EC%84%9D
석회암아래 종유석
종유석(鐘乳石)은 지하수에 용융된 석회 성분이 고결되어 만들어진 고드름 모양의 암석. 종유동(석회암 동굴)의 천장에 석회암의 용식(溶蝕)으로 생긴 고드름 모양의 석회 기둥이다. 석회암의 주성분인 탄산 칼슘(CaCO3)이 이산화탄소(CO2)를 함유한 물에 녹아서 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)을 만든다.
CO2용해: H2O + CO2 → H+ + HCO3-
탄산 칼슘 용해: CaCO3 +H2O → Ca+ + HCO3- + OH-
전체 반응식: CaCO3 +2H2O + CO2 → Ca(HCO3)2 +H2O
석회동굴 천장의 종유석
이 용액이 종유동의 천장에 스며 떨어질 때, 이산화탄소를 함유한 수분이 공기중으로 방출되기 때문에 다시 탄산 칼슘의 결정으로 침착(沈着)하여 고드름 모양의 종유석을 이루게 된다.
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
종유석 바로 밑의 동굴 바닥에는 종유석에서 떨어진 지하수에 의해 종유석과 같은 성분으로 된 석순이 형성되며, 오랜 시간이 지나면, 종유석과 석순이 충분히 자라나 서로 만나 석회 기둥을 형성하는데 이를 석주라고 부른다.
석주
석주는 종유석과 석순이 자라나다 결국엔 서로 만나 하나의 기둥 모양을 형성하는 석회 동굴 돌기둥(a pillar of stone)이다. 종유석이나 석순과 같이 탄산 칼슘(CaCO3)으로 구성되어 있으며, 생성 연령에 따라 모양이나 크기가 다르다
석순(石筍)(stalagmite)
은 지하수에 용융된 석회 성분이 고결되어 만들어진 것으로 죽순과 모양이 비슷한 암석이 위를 향해 자라 있는 모습을 하고 있다. 종유석에서 떨어진 지하수가 석순을 형성하므로, 석순의 바로 위에는 종유석이 있다. 충분한 시간이 흘러 종유석과 석순이 서로 만나게 되면 석회 기둥을 형성하는데 이를 석주라고 한다.
석순은 석회암 성분으로 지은 건축물에서 생겨나기도 한다.