الکترودهای قائم

 432-الکترودهای قائم

432-1- کلیات

الکترودهای قائم از متداول ترین نوع الکترود می باشند مخصوصاً در مواردی که فضای افقی کافی در دسترس نباشد یا برای کم کردن مقاومت زمین، الکترودهای قائم و افقی با هم بکار روند.

مقاومت تقریبی یک الکترود قائم، از رابطه زیر محاسبه می شود:

(4-4)                                                           

در این رابطه:

P = مقاومت ویژه خاک بر حسب اهم متر؛

D = قطر الکترود بر حسب متر؛

L= طول الکترود کوبیده شده برحسب متر.

از این رابطه معلوم می شود که تاثیر قطر الکترود بر مقاومت آن نسبتاً جزئی است ولی در صورت ثابت بودن P و d ، تاثیر جزء الگاریتمی رابطه بالا در تغییرات مقاومت بر حسب عمق به نحوی است که هر چه الکترود طولانی تر شود، از اثر طول بر کم شدن مقاومت کاسته خواهد شد. برای مثال در جدول 4-2 مقاومت الکترودهایی به نظر 17  میلیمتر و طولهای مختلف نشان داده شده است:

جدول 4-2 تغییرات مقاومت یک الکترود نسبت به عمق آن

طول الکترود (متر) مقاومت نسبی (اهم) طول الکترود (متر) مقاومت نسبی (اهم)
1 P 830ر0 7 P 162ر0
2 P 740 ر0 8 P 145ر0
3 P 334 ر0 9 P130ر0
4 P 260ر0 10 P 119 ر0
5 P 216 ر0 11 P 110ر0
6 P 186 ر0 12 P 102ر0

نتیجه گیری عملی از محاسبات بالا این است که در یک زمین یکدست (pثابت) ، یک تا سه متر اول طول الکترود بیشترین اثر را بر مقدار مقاومت آن دارد و از آن پس اثر ازدیاد طول بر مقاومت کمتر و کمتر می شود. لذا در این شرایط، اضافه کردن بر طول الکترود برای کم کردن مقاومت آن به صرفه نخواهد بود و در این موارد برای کم کردن مقاومت، استفاده از چند الکترود به صورت موازی، به جای یک الکترود عمیق، بهتر و با صرفه تر است.

شکل 432 -1 تغییرات مقاومت تقریبی یک الکترود به قطر 16 میلیمتر با طولهای مختلف در زمینی یکدست با مقاومت ویژه p (mW) را نشان می دهد.

شکل 432-1 تغییرات مقاومت یک الکترود قائم نسبت به عمق ان

از الکترودهای قائم با عمق زیاد در مواقعی استفاده می شود که مقاومت ویژه (p) لایه های پایینی خاک کمتر از مقاومت ویژه لایه ها در عمق کم باشد.

قطر الکترودها با توجه به تاثیر کم آن بر مقاومت الکتریکی با در نظر گرفتن نکاتی دیگر و مخصوصاً مقاومت مکانیکی آن در هنگام کوبیدن در زمین یا احتمال صدمه دیدن و ترک برداشتن آن اگر از نوع لوله ای باشد، انتخاب می شود.

گفته شد که مقاومت چند الکترود وصل شده به صورت موازی بهتر (کمتر) از مقاومت یک الکترود با طولی معادل جمع الکترودها است. اما لازم است توجه شود که فاصله الکترودهای موازی نسبت به هم در مقدار مقاومت آنها نقشی تعیین کننده دارد. به طور خلاصه برای اینکه مجموعه دو الکترود موازی کمترین مقاومت را داشته باشد، فاصله انها از همدیگر باید به قدری باشد که “خارج از حوزه ولتاز یکدیگر قرار گیرند” یا فاصله دو الکترود نسبت به هم باید بی نهایت باشد ولی در عمل فاصله الکترودها را از یکدیگر، حداقل به اندازه عمق آنها انتخاب می کنند و در این صورت مجموعه مقاومت دو الکترود به جای 50% به اندازه حدود 55% مقاومت یک الکترود تکی خواهد بود.

شکل 432-2 مقاومت کل دو الکترود میله ای موازی با توجه به فاصه جدایی آنها

مقاومت تقریبی چند الکترود میله ای وصل شده به صورت موازی را می توان با استفاده از رابطه زیر محاسبه نمود:

(5-4)                                                           

در این رابطه:

                                                                                a =

=  مقاومت

n میله موازی به اهم ؛

R = مقاومت یک میله مجزا به اهم؛

S = فاصله الکترودهای مجاور به متر؛

P= مقاومت ویژه خاک به اهم متر؛

n= تعداد الکترودها؛

l= ضریبی است که در شکل 4-3 یا 4-4 داده شده است.

با استفاده از این رابطه، نتیجه محاسبه هنگامی قابل قبول خواهد بود که فاصله الکترودها از همدیگر از طول قسمتی که در تماس با زمین است کمتر نباشد.

ضریب l برای الکترودهایی که در امتداد یک خط راست بوده و فاصله آنها از یکدیگر حداقل برابر طول قسمتی از الکترود که در تماس با زمین است، به قرار جدول 4-3 خواهد بود:

جدول 4-3 ضریب l برای چند الکترود موازی مستقر در امتداد یک خط

تعداد الکترودها ضریب l تعداد الکترودها ضریب l
2 00 ر1 7 15ر3
3 66ر1 8 39ر3
4 15ر2 9 61ر3
5 54ر2 10 81ر3
6 17ر2    

ضریب l برای الکترودهایی که بشکل مربع بوده و فاصله آنها از یکدیگر حداقل برابر طول قسمتی از الکترود که در تماس با زمین است، به قرار جدول 4-4 زیر خواهد بود:

جدول 4-4 ضریب l برای چند الکترود موازی مستقر بشکل مستطیل

تعداد الکترودها در امتداد

هر ضلع n

ضریب l تعداد الکترودها در امتداد

هر ضلع n

ضریبl
2 71ر2 9 65ر7
3 51ر4 10 90ر7
4 48ر5 12 32ر8
5 14ر6 14 67ر8
6 63ر6 16 96ر8
7 03ر7 18 22ر9
8 36ر7 20 40ر9