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Subsurface cavity detection in a karst environment using electrical resistivity (er): a case study from yongweol-ri, South Korea

2012; National University of Colombia; Volume: 16; Issue: 1 Linguagem: Espanhol

2339-3459

Farooq Muhammad, Samgyu Park, Soo Song Young, Jung Ho Kim, Tariq Mohammad, Adekunle Abraham Adepelumi,

Geochemistry and Geologic Mapping

ABSTRACT Karst voids were encountered during road construction in Yongweol-ri, South Korea. Attempts to determine the extent of the karst voids through drilling was expensive, time-consuming and too dangerous. An electrical resistivity survey was thus carried out to investigate current subsurface geology beneath the proposed road network. This investigation was aimed at imaging karstic voids and detecting areas prone to ground subsidence through the collapse of cavities beneath a road segment overlying such features. A numerical modelling study preceded the field survey to determine whether the electrical resistivity method could identify such features. The field data set consisted of eleven electric profiles acquired using dipoledipole array; electrical resistivity profiles (100 m and 300 m length) were measured using a dipole-dipole electrode configuration and electrode spacing was kept at 5 m to ensure good coverage of the study area. The resistivity data was inverted using 2D and 3D algorithms based on the least squares smoothness constraint technique. The inverted resistivity images provide a clear view of weathered soils, the distribution of weak areas or karst voids and bed rock. Several low resistivity areas were identified and the subsequent drilling of such anomalous areas led to the discovery of several weak zones or clayfilled underground cavities; the drilling results had excellent correlation with the resistivity images. The electrical resistivity imaging result proved precise and extremely efficient in delineating the karstic void investigation and should be taken into account when choosing an investigation technique to be used at complex geological sites. A remedial action plan involving consolidation grouting work has been suggested prior to road construction. RESUMEN Cuevas karsticas fueron encontrados durante la construccion de unas carreteras en Yongweol-Ri, Corea del Sur. Los intentos para determinar el grado/extension de las cuevas karsticas a traves de perforaciones eran costosos, lentos y muy peligrosos. Asi, un estudio de resistividad electrica (RE) se llevo a cabo para investigar la geologia actual del subsuelo por debajo de la red de carreteras propuesta. La presente investigacion fue dirigida a obtener imagen de las cuevas karsticas y la deteccion de zonas propensas al hundimiento del terreno a traves del colapso de las cavidades debajo de un segmento de una carretera encima de las mismas. Un estudio de modelacion numerica precedio a la investigacion de campo para determinar si el metodo RE podria identificar tales caracteristicas. El conjunto de datos de campo constaban de once perfiles electricos adquiridos con arreglo dipolo-dipolo; perfiles RE (100 m y 300 m de longitud) fueron medidos usando una configuracion de electrodos dipolo-dipolo y la separacion entre electrodos se mantuvo a 5 m para garantizar una buena cobertura del area de estudio. Los datos de resistividad fueron invertidos utilizando algoritmos 2D y 3D basados en la tecnica minimos cuadrados amortiguados. Las imagenes de resistividad invertidas proporcionan una vista clara de los suelos erosionados, la distribucion de las areas debiles o de cuevas karsticas y de lecho de roca. Varias zonas de baja resistividad fueron identificadas y la perforacion posterior de dichas areas anomalas llevo al descubrimiento de varias zonas debiles o de cavidades subterraneas llenas de arcilla; los resultados de las perforaciones tuvieron una excelente correlacion con las imagenes de resistividad. El resultado del mapa de RE demostro ser precisa y extremadamente eficiente en la delimitacion de la investigacion de cuevas karsticas y deberia tomarse en cuenta cuando se escoja una tecnica de investigacion para ser usada en sitios geologicos complejos. Ha sido sugerido un plan de accion de medidas correctivas que implica el trabajo de consolidacion de anclajes antes de la construccion de carreteras.