Date of Award

4-2025

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Geosciences

Department

Geosciences

First Advisor

Prof. Hakim Saibi

Abstract

Subsurface cavities pose challenges to the buildings and their stability, leading to ground instability and subsidence. In Al Ain City, UAE, particularly in Jebel Hafeet, cavities within carbonate formations and sedimentary rocks present risks to infrastructure and urban development. This study employs Electrical Resistivity Tomography (ERT) and Gravity Surveys to detect, locate, and determine the depth of these cavities, enhancing geological understanding and geohazard assessment. The ERT survey, using a pole-dipole array, was conducted along eight lines to identify subsurface anomalies. It revealed high-resistivity anomalies (> 45 Ω·m), indicative of air-filled cavities, and low-resistivity zones (< 6 Ω·m), corresponding to water-saturated or clay-rich deposits. The ERT survey detected resistivity variations, highlighting anomalies ranging from 45 to 120 Ω·m at depths between 1 m and 17 m. The gravity survey, conducted at 28 stations, detected low-density anomalies, which aligned with high-resistivity ERT zones, confirming subsurface cavities at depths between 10 m and 220 m (below ground level). Five 3D gravity inversion models visualized density variations, revealing cavities at different depths for the models from 0 m to 195 m (a.s.l). The integration of ERT and gravity methods significantly improved cavity detection accuracy, demonstrating a strong correlation between low-density gravity anomalies and high-resistivity features. This study recommends increasing gravity station density, and avoiding heavy infrastructure in cavity-prone areas. The findings contribute to the geological understanding of Jebel Hafeet, providing insights for sustainable urban planning, risk mitigation, and infrastructure safety in Al Ain City.

Arabic Abstract

دراسة امتداد التكهفات في جبل حفيت باستخدام الطرق الجيوفيزيائية

تشكل التكهفات التحت السطحية تحديات كبيرة للمباني واستقرارها، مما قد يؤدي إلى عدم استقرار التربة وهبوطها. في مدينة العين، الإمارات العربية المتحدة، وتحديداً في جبل حفيت، تشكل التكهفات داخل الصخور الكربونية والرسوبية مخاطر على البنية التحتية والتخطيط العمراني. تهدف هذه الدراسة إلى استخدام تصوير المقاومة الكهربائية ومسح الجاذبية للكشف عن هذه التكهفات، وتحديد مواقعها وعمقها، مما يعزز الفهم الجيولوجي وتقييم المخاطر الجيولوجية. تم تنفيذ مسح المقاومة الكهربائية باستخدام مصفوفة القطب-ثنائي القطب في ثمانية خطوط للكشف عن التغيرات تحت السطحية. وكشفت النتائج عن تباينات عالية المقاومة (>45 Ω·m) تشير إلى تجاويف مملوءة بالهواء، وتباينات منخفضة المقاومة (<6 Ω·m) مرتبطة بمناطق مشبعة بالمياه أو غنية بالطين. كما كشف المسح الكهربائي عن اختلافات في المقاومة الكهربائية، حيث تراوحت القيم بين 45 و120 Ω·m على أعماق تتراوح بين 1 و17 مترًا. أما مسح الجاذبية، الذي أُجري عند 28 محطة قياس، فقد كشف عن انخفاضات في الكثافة، والتي تطابقت مع المناطق عالية المقاومة التي حددها المسح الكهربائي، مما أكد وجود تكهفات تحت سطحية على أعماق تتراوح بين 10 م و220 م (تحت سطح الأرض). كما تم إنشاء خمسة نماذج ثلاثية الأبعاد لانعكاس الجاذبية على أعماق تتراوح بين 0 م و195 م (فوق سطح البحر)، أظهرت التباينات في الكثافة وكشفت عن تكهفات في جميع النماذج. ساهم دمج طريقة التصوير بالمقاومة الكهربائية وطريقة الجاذبية بشكل كبير في تحسين دقة الكشف عن التكهفات، حيث أظهر ارتباطًا قويًا بين الاختلافات في الكثافة والمناطق ذات المقاومة الكهربائية العالية. توصي هذه الدراسة بزيادة كثافة محطات مسح الجاذبية، وتجنب إنشاء البنية التحتية الثقيلة في المناطق المعرضة لوجود التكهفات. تسهم هذه النتائج في تحسين الفهم الجيولوجي لجبل حفيت، وتوفر رؤى مهمة للتخطيط العمراني المستدام، والحد من المخاطر، وتعزيز سلامة البنية التحتية في مدينة العين.

Download

Included in

Geography Commons

COinS