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COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Nº 171299
Métodos geofísicos aplicados à engenharia e geotecnia Otávio Coaracy Brasil Gandolfo
Palestra apresentada
na UNICAMP, Faculdade de
Engenharia Civil, Arquitetura e
Urbanismo, maio, 2012 A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________
Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT
Av. Prof. Almeida Prado, 532 | Cidade Universitária ou Caixa Postal 0141 | CEP 01064-970
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www.ipt.br
MÉTODOS GEOFÍSICOS
APLICADOS À ENGENHARIA E
GEOTECNIAOtávio Coaracy Brasil Gandolfo (IPT)
1) INTRODUÇÃO - O QUE É GEOFÍSICA APLICADA ?
2) MÉTODOS SÍSMICOS (REFRAÇÃO, REFLEXÃO, ONDASSUPERFICIAIS, TÉCNICAS EM FUROS DE SONDAGENS)
3) ELETRORRESISTIVIDADE
4) GPR (RADAR)
5) POTENCIAL ESPONTÂNEO (SP)
6) MÉTODOS GEOFÍSICOS EM ÁREAS SUBMERSAS
MÉTODOS GEOFÍSICOS APLICADOS À ENGENHARIA E GEOTECNIA
1) INTRODUÇÃO
O QUE É GEOFÍSICA APLICADA ?
“... a Geofísica é uma ciência que se ocupa do estudo das estruturas do interior da Terra e da localização nesta, de corpos delimitados pelos contrastes de algumas de suas propriedades físicas com as do meio
circundante, por meio de medidas realizadas na superfície da Terra...”
(modificada de Orellana, 1972)
O que é Geofísica ?
Geologia
Física
Matemática
Informática
Química2
2
22
tv1
∂ψ∂
=ψ∇
Instrumentação
Geofísica Aplicada
Aplicação restrita a pequenas profundidades e com objetivos voltados para questões de ordem econômica, social e tecnológica
Estudos no planeta Terra em uma escala global
Geofísica da Terra Sólida
Atua nas etapas preliminares de um projeto (reconhecimento, diagnóstico) que envolva estudos relacionados ao subsolo
163
114
116
196
396
573
369
285
1068
1060
688
2821
1267
1536
660
92
498
737
350
86
195
376
211
45
38
383
272
46
19
24
424
72
39
35
98
47
16
18
55
70
21
16
39
43
46
104
277
322
345
401
197
493
387
527
124
180
277
243
327
198
-3480 -3440 -3400 -3360 -3320 -3280 -3240 -3200 -3160 -3120 -3080 -3040 -3000 -2960 -2920 -2880 -2840DISTÂNCIA
-120-100-80-60-40
PRO
FUN
DID
AD
E
TEÓ
RIC
A (m
)
-120-100-80-60-40
PRO
FUN
DID
AD
E
TEÓ
RIC
A (m
)
Ç
Geofísica Aplicada
As medições efetuadas respondem a uma determinada propriedade física do meio e a viabilidade de uma aplicação está condicionada àexistência de contrastes nos valores da grandeza física mensurada
São especificamente as anomalias, mais do que os valores absolutos medidos, que interessam à investigação geofísica
Investigação de subsuperfície através de medidas indiretas realizadas na superfície forma de prospecção não invasiva (método não destrutivo)
Furos de sondagens são pontuais e não podem ser representativas de toda a área estudada
A geofísica, apesar de muitas vezes qualitativa, permite a investigação in situ de grande volume do material e em seu estado natural
Geofísica Aplicada
Problema da ambigüidade e da não unicidade da solução !
A solução de um determinado problema, em muitos casos, não é única !
OBS. Anomalias da gravidade refletem a distribuição de massa no interior da Terra, onde o parâmetro medido é a densidade
Geofísica Aplicada
SUPERFÍCIE
ANOMALIADE GRAVIDADE
CORPO 1
CORPO 2
CORPO 3
Divergência nos Resultados: Geofísica x Poço Tubular
FonteFonte : : ModificadoModificado de R.de R. Thomsen, 2004 Thomsen, 2004 -- Hydrogeology Journal Hydrogeology Journal
Nestecaso:
ambos corretos
Falhageológica
?•• InterpretaInterpretaççãoão geofgeofíísicasica incorretaincorretae/oue/ou metodologiametodologia inadequadainadequada??•• FuroFuro nãonão conficonfiáávelvel??
ModeloModeloGeofGeofíísicosico
ModeloModelodo do PoPoççoo
Clique Clique nosnos
botõesbotões::
verver a a respostaresposta
voltarvoltar
11
•• SondagemSondagem: : topotopo dada rocharocha sãsã??•• InterpretaInterpretaççãoão geofgeofíísicasica incorretaincorreta??•• FuroFuro nãonão conficonfiáávelvel??
Clique Clique nosnos
botõesbotões::
verver a a respostaresposta
voltarvoltar
11
Bloco de rocha(matacão)
ModeloModeloGeofGeofíísicosico
ModeloModelodo do PoPoççoo
22 22
Por estes motivos é sempre recomendável:
⇒ Utilização de ao menos dois métodos de investigação
⇒ Aferição dos resultados com sondagens diretas
⇒ posicionamento dos pontos e perfis executados
“An important aspect of survey design is establishment of survey grid and a
coordinate system. The best data in the world are useless if no one knows where
they come from.”(Annan, 1992 “Uses and techniques of ground penetrating radar in near-surface
geophysics. Workshop Notes”)
POSICIONAMENTO
⇒ G P S
GPS – Global Positioning SystemGPS – Global Positioning SystemA precisão no posicionamento das medidas geofísicas é fundamental
GPS: sistema de posicionamento baseado em
satélites distribuídos ao redor da Terra
Diferencial : “profissional”(erros milimétricos a decimétricos)
Autônomo: “navegação” (erros métricos)
GPS X
DGPS
GPS X DGPS
GPS X DGPS
Propriedades físicas x método
Condutividade (ou resistividade) elétrica: Métodos Eletromagnéticos e Elétricos (Métodos Geoelétricos)
Módulos elásticos: Métodos Sísmicos (Sísmica)
Potencial elétrico natural: Método do Potencial Espontâneo
Densidade: Método Gravimétrico (Gravimetria)
Susceptibilidade magnética: Método Magnético (Magnetometria)
Métodos Geofísicos
Porcentagem média dos gastos com métodos geofísicos (período 1986-1990)
95%
1% 2% 1% 1%
SísmicaEletromagnéticosMagnetometriaGravimetriaOutros
SSíísmica: o msmica: o méétodo mais utilizado todo mais utilizado PETRÓLEO !
Métodos Geofísicos
I) Prospecção de Petróleo
II) Prospecção Mineral
III) Prospecção de Água Subterrânea
IV) Meio Ambiente
V) Engenharia
VI)Mapeamento Geológico
Aplicações :
Métodos Geofísicos
SÍSMICA
GRAVIMETRIA
RADIOMETRIA
ELÉTRICOS
ELETROMAGNÉTICOS
MÉTODOSPOTENCIAIS
REFRAÇÃO
REFLEXÃO
ENSAIO EM FURO(S)DE SONDAGEM
ELETRORRESISTIVIDADE
POLARIZAÇÃO INDUZIDA
POTENCIAL ESPONTÂNEO
EM DOMÍNIO DO TEMPO
CONDUTIVIDADEDO TERRENO
G P R
V L F
MÉTODOSGEOELÉTRICOS
MÉTODOSGEOFÍSICOSAPLICADOS
MAGNETOTELÚRICO (MT)
MAGNETOMETRIA
ENSAIO COM ONDASSUPERFICIAIS (MASW)
PERFILAGEMDE POÇOS
2) M É T O D O S S Í S M I C O S
Quando um esforço é aplicado em um meio elástico (causado pelo impacto de uma marreta no solo, pequenas cargas explosivas
enterradas a pouca profundidade, etc), a deformação correspondente se propaga sob a forma de ondas elásticas
Ondas P → São as que se propagam mais rapidamente nos materiais (são as primeiras que chegam)
Ondas S → Não se propagam nos líquidos. Propagam-se mais lentamente do que a onda P (chegam após a onda P). Apresentam polaridade
Ondas superficiais → Formam-se e propagam-se nas camadas superficiais da terra. Amplitude diminui fortemente com a profundidade. São dispersivas, V=Δ(f ) e possuem grande energia
Velocidade de propagação das ondas sísmicas em meios elásticos
Onda P Onda S
)1()21()1(EVP ν+⋅ν−⋅ρν−⋅
=
ρ
⋅+=
G34K
VP
ou
)1(2EVS ν+⋅ρ⋅
=
ρ=
GVS
ou
E = módulo de YoungK = módulo de compressibilidadev = coeficiente de Poisson
G = módulo de rigidez ou cisalhamentoρ = densidade do material
OBS. Onda S → inverte a polaridade quando se inverte a posição do impacto em 180°
ν−ν−
=12/1
VV
P
S VP > VS0 (líquido) < VS < ≅ 0,7VP (sólido, v=0)
Fonte: www.eas.purdue.edu/~braile/edumod/waves/WaveDemo.htm
Onda S ⇒ Maior amplitude e menor freqüência(maior período) do que a onda P
RAIO
Abstração física, representada por uma linha reta perpendicular à frente de onda, utilizado para mostrar graficamente o percurso da onda
ƒ⋅λ=v
FRENTE DE ONDALugar geométrico dos pontos alcançados
por uma onda em um determinado instante
V
λ
superfície
frentes de ondaraios
fonte
MEIO HOMOGÊNEO E ISOTRÓPICO
PROPAGAÇÃO DE ONDAS EM UM MEIO
REPRESENTAÇÃO DO PERCURSO DA ONDA
FRENTEDE ONDAS
RAIOS
VELOCIDADE DE PROPAGAVELOCIDADE DE PROPAGAÇÇÃO ÃO DAS ONDAS SDAS ONDAS SÍÍSMICAS NO MEIOSMICAS NO MEIO
• DENSIDADE
• POROSIDADE
• CONSTANTES ELÁSTICAS
• GRAU DE FRATURAMENTO
• CONTEÚDO EM ÁGUA
• GRAU DE CONSOLIDAÇÃO
• GRAU DE CIMENTAÇÃO
• ALTERAÇÃO
• COMPACTAÇÃO
• TIPO LITOLÓGICO
DEPENDEM DE DIVERSOS PARÂMETROS E FATORES
Fonte: Souza et al., 1998)
gnaisse são4900-5400 m/s
gnaisse granítico biotítico fraturado3500 m/s
gnaisse biotítico intemperizado2800 m/s
gnaisse biotítico altamente intemperizado1700 m/s
solo (acima do nível d´água)500 m/s
MaterialVp (gnaisse)
Típicos valores de Vp para gnaisses (Sjogren, 1984 apud Barton, 2007)
E Q U I P A M E N T O S
FONTES SÍSMICAS
GEOFONES
SISMÓGRAFOS
1. PREPARANDO A CARGA (ESPOLETA + DINAMITE)
2. CARREGANDO O FURO 3. DETONANDO
EXPLOSIVO → fonte de alta energia
BATENDO CONTRA UMA PLACA METÁLICA NO SOLO ⇒ ONDA P
MARRETA
MARRETA FONTE REVERSÍVEL DIRECIONAL
(EX. IMPACTO DA MARRETA EM DUAS FACES OPOSTAS DE UM SARRAFO DE MADEIRA) ⇒ ONDA S
Inversão de polaridade
RIFLE SÍSMICO
Fonte: Pullan & MacAulay, 1987
QUEDA DE PESO
COMPACTADOR DE SOLO (TÉCNICA DO MINI-SOISE)
FONTES QUE OPERAM EM FUROS
AIR GUN (ONDA P)
MARTELO (ONDA S)
Soma de vários impactos de marreta (1, 5, 10 e 20 vezes) e a queda de um peso
(Fonte: Mooney, 1981)
+ + + +
+ + + +
+ + + +
+ + + +
GEOFONES
COMPONENTE VERTICAL
(ONDA P)
O sinal elétrico é gerado a partir do deslocamento relativo entre um condutor em forma de bobina e um ímã permanente
Transdutores que convertem o movimento das partículas do terreno em um sinal elétrico
GEOFONE DE FURO GEOFONE DE COMPONENTE
HORIZONTAL (ONDA S)
GEOFONES
acoplamentobom
acoplamentoruim
geofones
camada desolo fofo
solo duro
ACOPLAMENTO COM O SOLO
SISMÓGRAFOS
RS-4 (12 canais)
RS-44 (24 canais)
ANALÓGICOSSismograma em papel foto-sensível
BISON 1580-2 (6 canais)
BISON 1575B (1 canal)
SISMÓGRAFOS
DIGITAIS
BISON GEOPRO 8024 (24 canais)
OYO DAS-1 (24 canais)
SISMÓGRAFOS
DIGITAIS
Módulo GEODE(24 canais)
24 + 24 + 24 + 24....
Geometrics
SISMÓGRAFOS
Conector 27 pinosCannon NK-27-21C
CABOS SISMOGRÁFICOS (“FLAUTA”)
RUÍDO NO SINAL SÍSMICO
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS SÍSMICOS E TÉCNICAS DE AQUISIÇÃO (segundo Lankston, 1990)
• Superfície
• Furos de sondagemIII) QUANTO AO “LOCAL” DOS ENSAIOS
REFRAÇÃO (ONDA P E/OU ONDA S), REFLEXÃO (ONDA P E/OU ONDA S), CROSSHOLE, UPHOLE, DOWNHOLE, ONDAS SUPERFCIAIS
I) QUANTO À GEOMETRIA DOS RAIOS • Refração• Reflexão
II) QUANTO AO TIPO DE ENERGIA GERADA E REGISTRADA
• Utilizam onda P• Utilizam onda S• Utilizam ondas superficiais
SÍSMICA
GRAVIMETRIA
RADIOMETRIA
ELÉTRICOS
ELETROMAGNÉTICOS
MÉTODOSPOTENCIAIS
REFRAÇÃO
REFLEXÃO
ENSAIO EM FURO(S)DE SONDAGEM
ELETRORRESISTIVIDADE
POLARIZAÇÃO INDUZIDA
POTENCIAL ESPONTÂNEO
EM DOMÍNIO DO TEMPO
CONDUTIVIDADEDO TERRENO
G P R
V L F
MÉTODOSGEOELÉTRICOS
MÉTODOSGEOFÍSICOSAPLICADOS
MAGNETOTELÚRICO (MT)
MAGNETOMETRIA
ENSAIO COM ONDASSUPERFICIAIS (MASW)
PERFILAGEMDE POÇOS
2.1. SÍSMICA DE REFRAÇÃO
Ondas sísmicas são geradas por uma fonte artificial (marreta, queda de
peso, rifle, explosivos)
Geofones são utilizados para detecção do sinal sísmico, refratado em uma interface entre camadas com
diferentes velocidades de onda
Tempo de chegada da onda em cada geofone é medido pelo sismógrafo
Construção do gráfico tempo x distância (dromocrônicas)
Interpretação das velocidades de onda em cada meio e das
profundidades dos refratores.
⇒ Ao sofrer refração total a onda vai se propagar na interfaceentre os meios 1 e 2, com velocidade do meio 2 (V2)
⇒As partículas desta interface vão gerar novas frentes de ondas (princípio de Huygens), cujos raios vão retornar à superfície formando ângulo crítico ic
Baseia-se no fenômeno da refração que as ondas sofrem ao se propagarem em um meio que apresente distintas velocidades.
⇒ Fenômeno da refração total (ângulo crítico ic), princípio de Huygens
PRESSUPÕE MODELO DE VELOCIDADE CRESCENTE COM A PROFUNDIDADE
MMÉÉTODOS STODOS SÍÍSMICOSSMICOS
Sísmica de Refração
G e o f o n e sFontesísmica
Rocha=V2
Solo=V1
sismógrafo
x1x2x3x4
t1t2t3t4
OBS: V1 < V2
z
Determinação daprofundidade darocha (z)
.
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020 Te
mpo
(seg
undo
s)
0 10 20 30 40 50 Distância da fonte (metros)
Modelo de 2 camadas (solo/rocha)
Sísmica de Refração
V1 = 1350 m/s
V2 = 4880 m/s
Profundidade do topo rochoso:z = 5.65 m
xc = 15.0 m
x (m)
t (s)
zx2
V VV V
c 2 1
2 1=
−+
Modelo de 3 camadas
Modelo de 4 camadas
+ Camadas com mergulho (interfaces inclinadas)...
Modelo de n camadas
Na interpretação ⇒ Em geral: 2, 3 ou no máximo 4 camadas
Profundidade de investigação ⇔ comprimento do arranjo(fortemente dependente do tipo de fonte escolhida)
Regra prática: ⇒ comprimento do arranjo = 3x a 5x profundidade a investigar
BASE SÍSMICA = ARRANJO DE GEOFONES E PONTOS DE TIRO
Ex. Marreta (profundidade < 30m)
Base com 12 geofones e 5 pontos de tiros
Aquisição de dados em campo
Processamento
Interpretação
RS-412 canais
Sismograma em papel foto-sensível
→10←ms
Plotagem e cálculo dos dados de refração de
forma manual
LEITURA DAS PRIMEIRAS QUEBRAS (“PICAGEM”)
CURVAS TEMPO X DISTÂNCIA (DROMOCRÔNICAS)
SEÇÃO SÍSMICA INTERPRETADA
PROCESSAMENTO&
INTERPRETAÇÃO
• Profundidade do topo rochoso
• Espessura de cobertura de solo sobre o embasamento rochoso
• Avaliação do grau de escarificabilidade de maciços terrosos e rochosos
APLICAÇÕES
O método da refração supõe um modelo de velocidades crescentes com a profundidade
SOLO
ROCHA
Fonte: BISON INSTRUMENTS, INC. Instrumetation catalog, 1976
PERFIL DE SONDAGEM
SEÇÃO SÍSMICA INTERPRETADA
SOLO
SOLO + SAPROLITO
ROCHA SÃ
VP ⇔ RQD (Rock Quality Designation) & C (“jointing factor”)
Avaliação da qualidade de maciços rochosos
DESLIZAMENTOS
2.2. SÍSMICA DE REFLEXÃO
É o método geofísico mais utilizada no mundo (petróleo) e o que fornece melhor resolução.
A reflexão, ao contrário da refração, está interessada na forma da onda completa, e não apenas nas primeiras chegadas
geofone(sensor)
fonte símica(marreta)
v2 ρ 2,
v1 ρ 1,
1122
1122
vvvvR⋅⋅
⋅⋅
ρ+ρρ−ρ
=
nn v⋅ρ = Impedância acústica
Utiliza arranjos mais curtos e pequenas fontes de energia; mesmo assim é capaz de mapear feições mais profundas
Não pressupõe aumento de velocidade com a profundidade, ie, camadas intermediárias com baixos valores de velocidade podem ser mapeadas
VANTAGENS:
DESVANTAGENS:
Requer uma aquisição de dados/instrumentação maisaprimorada e processamento de dados mais elaborado
Maior dificuldade na determinação dos valores develocidades dos estratos
ENGENHARIA E GEOTECNIA (OBJETIVOS “RASOS”)
Sísmica de reflexão rasa (de alta resolução)
Resolução
Freqüencias altas
⇒ Utiliza os mesmos princípios e conceitos da sísmica do
petróleo, porém adaptada (em termos de metodologia de
campo e equipamentos) para alcançar tais objetivos
Aquisição dos dados em campo
Técnica CDP (Commo Depth Point )
Geometria de aquisição que permite amostragem múltipla em subsuperfície
1SP-1 12
SP-2
SP-3
SP-4
SP 5
1
1
1
1 4
6
10
8
SP-5
SP-6
SP-7
1
1
1
2
4
n * d
2 * DC% =
n = número de canaisD = distância entre pontos de tiros (SP)d = distância entre os geofones
Os registros obtidos são organizados em grupos que amostraram o mesmo ponto em subsuperfície, contendo a mesma informação geológica
Permite registrar o mesmo ponto N vezes, com ≠ posições de tiros e geofones
Seção sísmica – Rua Waldomiro Fleury – São Paulo-SP
(Fonte:Dourado et at., 1997)
Fonte:Diagon &
Diogo, 1999
Fonte:Souza, et al.,
2007
2.3. MÉTODO DAS ONDAS SUPERFICIAIS
Praticamente, 2/3 da energia das ondas observadas em um sismograma está contida nas ondas superficiais
Método que têm como base a aquisição de ondas superficiais
As ondas estudadas são normalmente as de Rayleigh
Aquisição simples, bastando apenas um impacto vertical para a geração destas ondas
Estão sempre presentes num registo sísmico !
São normalmente assim denominados:
SASW (Spectral Analysis of Surface Waves) → 2 estaçõesMASW (Multichannel Acquisition of Surface Waves) → N estações
Processamento de dados → inversão da curva de dispersão
Objetivo → determinar a distribuição em profundidade de VS
(Fonte: http://www.baygeo.com/html/sasw.html)
Tem por objetivo a determinação de perfis de velocidade da onda cisalhante (VS)
2.4. ENSAIOS SÍSMICOS EM FUROS DE SONDAGENS
( CROSSHOLE, UPHOLE, DOWNHOLE )
2.4.1. ENSAIO CROSSHOLE
Ensaio “Crosshole”
A onda sísmica é gerada em um furo, efetuando-se o seu registro em um ou mais furos adjacentes
“Transmissão direta entre furos” ou “ensaio sísmico entre furos”
2 furos
Ensaio “Crosshole”
A fonte (gerador de ondas) e o receptor (geofone) são posicionados na mesma cota
3 furos
3 furos coplanares, alinhados e igualmente espaçados (≅ 3m)
O ensaio é concebido para captar as ondas diretas (trajetória direta entre fonte e geofone), isto é, aquelas que não sofreram reflexão ou refração, obtendo-se os valores
reais das velocidades de propagação das ondas P e S
Por este motivo o espaçamento entre furos deve ser pequeno (≅ 3m)
Ensaio “Crosshole”Sismógrafo
Furo revestidocom PVC
Furo revestidocom PVC
Fonte sísmica(martelo)
GeofoneTriaxial
Δt
Δx
Velocidade da onda S:Vs = Δx/Δt
Cota deinvestigação
NORMA ASTM D 4428
Bombade ar
borrachapneumática
InclinômetroInclinômetro
Fonte: http://www.ce.gatech.edu/~geosys/Faculty/Mayne/Research/
Objetivo
Determinação precisa dos valores de VP e VS “in situ”para obtenção dos parâmetros dinâmicos do maciço
(Fonte: Dourado, 1984)
cota de investigação
Relações entre os módulos dinâmicos com VP e VS
( )( )2
S2P
2S
2P
2
S
P
2
S
P
VV2V2V
2VV2
2VV
−⋅⋅−
=
−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅
−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
=ν
)1(V2)1(
)1()21(VE 2S
2P ν+⋅ρ⋅⋅=
ν−ν+⋅ν−
⋅ρ⋅=
2SVG ⋅ρ=
(coeficiente de Poisson dinâmico)
(módulo de Young dinâmico)
(módulo de cisalhamento dinâmico)
VP e Vs → Medidos pelo ensaio crosshole
ρ (massa específica) → Em geral adota-se um valorExemplo: 2.060 kg/m3 (solo)
Parâmetros dinâmicos
→ Utilizados em obras civis sujeitas a algum tipo de solicitação dinâmica (tráfego, instalação de máquinas vibratórias, sismos, etc.)
módulos dinâmicos > módulos estáticos
Parâmetros “dinâmicos”⇒ definidos pela sísmica
Parâmetros “estáticos”⇒ obtidos por meio de ensaios estáticos(prensa hidráulica, prova de carga, etc)
(Fonte: Prado, 1994)
2.4.2. ENSAIOS UPHOLE E DOWNHOLE
ENSAIOS DOWNHOLE e UPHOLE
→ Ensaios sísmicos que utilizam um furo de sondagem
VANTAGENS
Fornecem informações mais precisas em profundidade
Conseguem identificar inversão de velocidade (camada de baixa velocidade situada abaixo de camada de velocidade mais alta)
DESVANTAGENS
Mais caros (se comparados aos ensaios em superfície) pois necessitam a execução de um furo de sondagem
V1
V2
Fonte: Dourado, 1984)
ENSAIO DOWNHOLE
Ensaio DownholeSismógrafo
Furorevestido
Intervalo deprofundidade
Geofones de componenteshorizontais
borrachapneumática
Bomba de arBarra horizontal
firmada contra o solo
Velocidade da onda cisalhante:Vs = ΔR/Δt
z1 z2
Δt
R12 = z12 + x2
R22 = z22 + x2
x
Marreta
Interpretação dos dados → não trivial
ENSAIO UPHOLE
Aplicações:Identificação de inversões de velocidade Detecção de cavidades
ESTUDO DE CASO (UHE ITÁ-SC)
Fonte: Cordeiro et al. 1984. A técnica de “up-hole” como auxílio na definição de estratos geotécnicos. Anais do 4º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia. V.3
GEOLOGIA DA ÁREA: Sucessivos pacotes de derrames de basaltos da fm. Serra Geral
Arranjo de 24 geofonesespaçados de 5m. Fonte: espoleta elétrica detonada a cada 1m
SOLO RESIDUAL
SOLO SAPROLÍTICO
ROCHA ALTERADA
ROCHA SÃ
3) E L E T R O R R E S I S T I V I D A D E
SÍSMICA
GRAVIMETRIA
RADIOMETRIA
ELÉTRICOS
ELETROMAGNÉTICOS
MÉTODOSPOTENCIAIS
REFRAÇÃO
REFLEXÃO
ENSAIO EM FURO(S)DE SONDAGEM
ELETRORRESISTIVIDADE
POLARIZAÇÃO INDUZIDA
POTENCIAL ESPONTÂNEO
EM DOMÍNIO DO TEMPO
CONDUTIVIDADEDO TERRENO
G P R
V L F
MÉTODOSGEOELÉTRICOS
MÉTODOSGEOFÍSICOSAPLICADOS
MAGNETOTELÚRICO (MT)
MAGNETOMETRIA
ENSAIO COM ONDASSUPERFICIAIS (MASW)
PERFILAGEMDE POÇOS
Parâmetro investigado → resistividade elétrica (ρ)
Representa a dificuldade encontrada pela corrente elétrica para se propagar em um meio
σ=ρ
1
O inverso da resistividade é a condutividade elétrica (σ)
É O MESMO PARÂMETRO !
Nas rochas, os mecanismos de propagação de corrente elétrica podem ser
Propriedades elétricas dos materiais geológicos
Como a matriz das rochas em geral são isolantes
⇒ A condução da corrente elétrica se dápredominantemente pela condutividade iônica
Eletrônica (através da matriz da rocha)
Eletrolítica (através de íons existentes na água contida nos poros interconectados, fissuras e fraturas do maciço rochoso)
Porosidade
Composição mineralógica
Grau de saturação
Resistividade do fluido que preenche os vazios*
Tamanho e forma das partículas sólidas
Grau de cimentação
Nos solos e rochas a resistividade elétricadepende de diversos fatores
* ρ do fluido é função da concentração de sais dissolvidos
Material Resistividade (ohm.m)
ar ∞
águas doces superficiais 10 - 103
águas marinhas 0,2
argilas 10 - 102
areias 102 - 104
areia saturada com água mineral 10-1 - 10
aluvião 10 - 103
conglomerados 10 - 104
arenitos 10 - 108
margas arenosas 10 - 102
calcários 102 -104
basaltos 102 - 105
granitos 102 - 105
xistos 10 - 103
gnaisses 102 - 104
É o parâmetro geofísico que apresenta o maior intervalo de variações
(supera 7 ordens de magnitude !)
Resistividade elétrica (ρ)
Uma corrente elétrica (I) é injetada no solo através de dois eletrodos (A e B), e a diferença de potencial gerado (ΔV ) devido à passagem desta corrente é medida através de outros dois eletrodos (M e N)
PRINCÍPIO DO MÉTODO
R = resistência elétricaRIV=
∆Lei de Ohm
IVKa
Δ⋅=ρ
4321 r1
r1
r1
r1
2K+−−
π=
I+
superfície
_
A N B
r1
r3
r2
r4
M
V
A resistividade elétrica é calculada medindo-se ΔV e I, conhecendo-se também a geometria referente à distribuição
dos eletrodos em superfície (dada pelo parâmetro K)
sendo
OBS. A resistividade elétrica medida é um valor aparente (ρa )
IVKa
Δ⋅=ρ
O Conceito da resistividade aparente (ρa )
Terra ⇒ Não é homogênea e nem isotrópica
ρ varia de ponto para ponto, tanto lateralmente como em profundidade
ρa resulta de influência das diversas resistividades existentes no volume investigado
modificada de GALLAS, 2000
≠ ρ1, ρ2, ρ3, ρ4
EQUIPAMENTOS DE ELETRORRESISTIVIDADE⇒ RESISTIVÍMETROS
TerrameterABEM
SAS-300
SAS-1000 (1 CANAL) SAS-4000 (4 CANAIS)
SYSCAL JR
TECTROL
BISON 2390
SUPERSTING R1 (AGI)
Os eletrodos A, B, M e N podem assumir qualquer disposição geométrica sobre a superfície do terreno
Diferentes disposições são denominadas “ARRANJOS” e recebem nomes especiais: dipolo-dipolo, Schlumberger, Wenner, etc
Técnicas de investigação em superfície:
1) Sondagem Elétrica Vertical (SEV) ⇒ variações verticais de ρ
2) Caminhamento elétrico (CE) ⇒ variações predominantemente laterais (horizontais) e também verticais de ρ
SEV
CE
3.1 SEV (SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL)
I
VA BM N
ρ1
ρ2
superfície do terreno
AB = eletrodos de correnteMN = eletrodos de potencial
linhas do fluxo de corrente
linhas de equipotencialρ = resistividade verdadeira das
camadas
SEV (SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL)
Estuda a distribuição vertical do parâmetro ρa, abaixo de um ponto de interesse na superfície, tal qual uma sondagem convencional
Aumentando-se a distância entre os eletrodos de corrente (AB), o volume total da subsuperfície, incluída na medida, também aumenta, permitindo alcançar camadas cada vez mais profundas
SEV (SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL)
Um melhor resultado da aplicação da SEV sempre ocorrerá em terrenos lateralmente homogêneoscompostos de camadas estratificadas plano-paralelas
GEOMETRIA 1D
SEVSEV
IVKa
Δ⋅=ρ
N.A.ZONA NÃO SATURADA
ZONA SATURADA
ROCHA SÃ
PROFUNDIDADE DE INVESTIGAÇÃO
⇒ Está relacionada à separação entre eletrodos de corrente
→ Teoricamente, não há limite de penetração(pode-se alcançar centenas de metros ou mais)Fonte: Braga, A.C.O
ESPAÇAMENTO ENTRE ELETRODOS:
AB=10.000m
Topo do embasamento cristalino
(Bacia do Paraná):2.082m
SEV SEV -- DesenvolvimentoDesenvolvimento
ZONA NÃO SATURADA
ZONA SATURADA
ROCHA SÃ
IVKa
Δ⋅=ρ
N.A.
3.2 CAMINHAMENTO ELÉTRICO
CAMINHAMENTO ELÉTRICO (CE)
O CE analisa as variações laterais de ρa do subsolo permitindo a identificação de contatos geológicos verticais ou inclinados, diques, fraturamentos, falhamentos, plumas de contaminação ou quaisquer
outras características que se apresentem com heterogeneidades laterais
CAMINHAMENTO ELÉTRICO ARRANJO (DIPOLO-DIPOLO)
CECE
CE CE –– DipoloDipolo--DipoloDipolo
LEVANTAMENTO DE CAMPO (SEV & CAMINHAMENTO)
LEVANTAMENTO DE CAMPO (SEV & CAMINHAMENTO)
I V V V V V
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
45o 45o
x xnx
Rsentido do
caminhamento
A B M1 N1 M2 N2 M3 N3 M4 N4 M5 N5superfície
topográfica
níveis teóricosde investigação
dipolotransmissor
dipolosreceptores
IVKa
Δ⋅=ρ
xG2K ⋅⋅π⋅=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
++
+−
=
2n1
1n1
n1
1G
Os dados de um CE são apresentados na forma de pseudo-seções de ρa
196
357
321
218
195
198
190
149
169
236
92
91
86
168
214
133
121
225
306
396
447
555
481
535
600
1676
1178
996
873
478
1371
1125
953
519
475
2047
1649
975
796
2924
1885
1210
1131
2900
1257
1400
3307
1131
2845
785
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140D I S T Â N C I A (m)
-30
-25
-20
-15
-10
PRO
FUN
DID
AD
E
TEÓ
RIC
A (m
)
-30
-25
-20
-15
-10
ESCALA CROMÁTICA DE RESISTIVIDADE (ohms.m)
PSEUDO-SEÇÃO DE RESISTIVIDADE ELÉTRICA APARENTE
E3 E4
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
⇒ Interpretação qualitativa
PROCESSAMENTO DOS DADOS DE CAMINHAMENTO ELÉTRICO
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
d i s t â n c i a (m)
-15.0-12.5-10.0-7.5-5.0
prof
undi
dade
teór
ica
(m)
-15.0-12.5-10.0-7.5-5.0
prof
undi
dade
teór
ica
(m)83
78
105
137
296 238
186
140
113
73 29
42
49
58
92 57
81
52
40
32 26
39
69
53
52
50
44
50
25 31
33
42
50
72 98
63
42
30
23 22
33
54
87
410
414
81
47
26 28
48
258
182
31 129
Pseudo-seção
Atualmente existem softwares de inversão de dados que permitem a obtenção de modelos 2D de resistividade
⇒ Interpretação quantitativa⇒ Melhor correlação com as feições geológicas em subsuperfície
(geometria, profundidade)
Seção modelada
• Determinação da posição e geometria do topo rochoso• Espessura dos estratos sedimentares• Identificação de zonas de fraturas e/ou falhas no maciço rochoso• Identificação
• de zonas alteradas e/ou fraturadas• de contatos litológicos, • de cavidades
• Caracterização de materiais impermeáveis e permeáveis.• Identificação do N.A.
ELETRORRESISTVIDADE
(APLICAÇÕES)
PROBLEMA: MATACÕES !!!
MATACÕES
Simulação:
⇒ Presença de diversos blocos e
matacões
20 Ωm200 Ωm
Fonte:GASENE. 2009. RELATÓRIO GEOTÉCNICO DA REGIÃO DA TRAVESSIA DO RIO JUCURUÇU BRAÇO NORTE (RL-4450.74-6521-275-MVI-009)
Resposta do modelo
( dado de campo que seria obtido )
Fonte: Taioli et al. 2009. Boulders mapping by using resistivity imaging survey. In: 11th International Congress of the Brazilian Geophysical Society. Expanded Abstracts, CD-ROM.
Problema: Ocorrência de matacões (gnaisses) em área onde seria realizado uma obra subterrânea (4 níveis de estacionamento abaixo do solo) em Barueri-SP
⇒ Objetivo: Identificação da presença dos matacõespara estimativa do custo de remoção dos mesmos
Detecção de vazios e cavidades
GEOLOGIA: Rochas calcáreas (grupo São Roque) com feições de dissolução e recobertas por materiais não consolidados, com sistema de canais e cavidades
intercomunicantes no subsolo (carst coberto)
BURACO DE CAJAMAR (1986)
Cratera (31m de diâmetro por 13m de profundidade)
Modelo interpretativo dos fenômenos e Cajamar, SP (Prandini, 1990)
1 2 3
4 5 6Causa: Superexploraçãode água subterrânea para abastecimento público no aqüífero
inferior (cavidades no maciço carstificado)
Fonte: IPT
Local: UHE Picada (Juiz de Fora-MG)
Fonte: IPT
Local: UHE Sobragi-MG
Fonte: IPT
Local: Rodovia dos Imigrantes, SP
Barragem de terra
“cut-off” → estrutura de controle de permeabilidade da fundação (trincheira de vedação preenchida por solo compactado)
Local: AHE PEIXE ANGICAL - Rio Tocantins
E155
E156
E157
E158
E159
E160
E161
E162
E163
E164
E165
E166
E167
E168
E169
E170
E171
E172
E173
E174
E175
E176
E177
E178
E179
E180
E181
E182
E183
E184
E185
E186
E187
E188
E189
E190
E191
E192
E193
E194
E195
E196
E197
E198
E199
E200
E201
-125
-110
-95
-80
-65
-50
-35
-20
-5
-125
-110
-95
-80
-65
-50
-35
-20
-5
40 80 120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
Escala cromática de resistividade em ohm.m ARRANJO D-D (AB=MN=20m) 8 niveis de investigação
Local: AHE PEIXE ANGICAL - Rio Tocantins
Local: AHE PEIXE ANGICAL - Rio Tocantins
4. GPR
( GROUND PENETRATING RADAR ,RADAR DE PENETRAÇÃO NO SOLO,
GEO-RADAR)
SÍSMICA
GRAVIMETRIA
RADIOMETRIA
ELÉTRICOS
ELETROMAGNÉTICOS
MÉTODOSPOTENCIAIS
REFRAÇÃO
REFLEXÃO
ENSAIO EM FURO(S)DE SONDAGEM
ELETRORRESISTIVIDADE
POLARIZAÇÃO INDUZIDA
POTENCIAL ESPONTÂNEO
EM DOMÍNIO DO TEMPO
CONDUTIVIDADEDO TERRENO
G P R
V L F
MÉTODOSGEOELÉTRICOS
MÉTODOSGEOFÍSICOSAPLICADOS
MAGNETOTELÚRICO (MT)
MAGNETOMETRIA
ENSAIO COM ONDASSUPERFICIAIS (MASW)
PERFILAGEMDE POÇOS
É um método de investigação geofísica por meio de ondas eletromagnéticas de alta freqüência (10-2000 MHz)
OBS. Faixa de f das ondas de rádio
Sob altas freqüências de excitação (MHz)
⇒ campo eletromagnético propaga-se sob a forma de onda
Um pulso de energia de alta freqüência é irradiado para o subsolo por intermédio de uma antena transmissora (Tx),
sofrendo reflexões, refrações e difrações, sendo então captado por uma antena receptora (Rx)
Os dados são apresentados na forma de seções onde cada posição de medida em superfície corresponde a um traço que representa o tempo duplo de percurso do sinal refletido/difratado. Grande número de traços ⇒ seção de alta resolução
Tim
e [n
s]
Depth
[m]
?
Length [m]
As reflexões da onda eletromagnética em subsuperfície ocorrem nas interfaces de materiais com diferentes propriedades dielétricas
Propriedade física ⇒ permissividade dielétrica (ε)ou constante dielétrica (K)
0K
εε
=
K1 e K2 = constantes dielétricas dos meios 1 e 2, respectivamente
21
21
KKKK
R+
−=
COEFICIENTE DE REFLEXÃO
A amplitude do sinal refletido será mais intensa quanto maior for o contraste existente as constantes dielétricas dos meios
21
21
KK
KKR
+
−=
Nível d’água
Matacão ?
A freqüência de operação é escolhida de modo a fornecer a relação mais vantajosa entre a penetração e a resolução
para um determinado objetivo
Altas freqüências (200, 400, 1000 MHz) alta resolução / baixa profundidade de penetração
Baixas freqüências (25 e 50 MHz) baixa resolução / maiores profundidades de penetração
TERRA É UM FILTRO “CORTA ALTAS”
0.05 – 2 mcm1000 MHz
1 - 5 m≈ 0.05400 MHz
1 - 10 m0.05 - 0.5 m200 MHz
2 - 15 m0.1 - 1.0 m100 MHz
5 - 20 m≥ 0.5 m50 MHz
5 - 30 m≥ 1.0 m25 MHz
Profundidade de penetração
Tamanho do alvo
Freqüência da Antena
Escolha da freqüência da antena e demais parâmetrosutilizados em um levantamento
Fonte: MALÅ GeoScience. 1995a. RAMAC/GPR Operating Manual, v.2
Em locais eletricamente condutivos ⇒ onda EM é fortemente atenuada
A penetração do pulso de radar é limitada pela condutividade elétrica do terreno (σ)
σ = condutividade (mS/m)K = constante dielétricaα = atenuaçãoK
69,1)m/dB( σ=α
Solos argilosos ⇒ σ em geral elevado ⇒ forte atenuação (α) do sinal GPR
Pro
fund
idad
e de
pen
etra
ção
(m)
Freqüência (MHz)10 100 1.000
10 ohm.m
20 ohm.m
50 ohm.m
100 ohm.m
200 ohm.m
500 ohm.m
1.000 ohm.m
2.000 ohm.m
5.000 ohm.m
10
100
1
0,1
Modificado de PARANIS (1997)
profundidade ⇔ freqüência ⇔ resistividade elétrica (1/σ)de investigação
O que realmente condiciona a penetração do sinal é a condutividade (ou resistividade) elétrica !
EQUIPAMENTOS
&
MODOS DE AQUISIÇÃO DE DADOS
CARACTERÍSTICAS:
Grande aplicabilidade em estudos de áreas urbanas
Facilidades operacionais (portabilidade dos equipamentos)
transmissor receptor unidade de controle
notebook
antenas
disparadores de sinal
P.C.(NOTEBOOK)
COMANDOS DADOS
UNIDADEDE
CONTROLE
TRANSMISSORELETRÔNICO
RECEPTORELETRÔNICO
"TRIGGER" "TRIGGER"
ANTENA ANTENA
UNIDADETRANSMISSORA
(Tx)
PULSOTRANSMITIDO
UNIDADERECEPTORA
(Rx)
PULSOREFLETIDO
25 MHz
50 MHz100 MHz
200 MHz400 MHz
ANTENAS DE DIVERSAS FREQÜÊNCIAS
25 MHz100 MHz
200 MHz
100 MHz(rebocada)
5O MHz
250 MHz (blindada)
1.0 GHz (blindada)
500 MHz (blindada)
200 MHz (blindada) 400 MHz
(blindada)
HandyScan 1.0 GHZStructureScan 1.6 GHz
λ
v = 0.3 m/ns (ar)
= 1 GHzƒ
=λv
f
λ
= 3O cm
O raio da esfera de influência é da ordem de
λ
= 10 MHzf = 30 mλ
= 100 MHzf = 3 mλ
RUÍDOS ELETROMAGNÉTICOS (INTERFERÊNCIAS) ⇒ ANTENAS BLINDADAS
100 MHz (blindada)
Interragator II
(300 MHz)
Interragator I
(200 e 400MHz)
Multi-freqüência(2 antenas medindo simultaneamente)
80 MHz
100 MHz
300 MHz
500 MHz
900 MHz
200 MHz
Inspeções (sem contato com o solo) em asfalto, leito de rodovias e ferrovias
EXEMPLOS DE APLICAÇÕES
(ENGENHARIA)
Detecção e mapeamento de dutos, galerias e tubulações enterradas
Detecção da profundidade do nível freático
Inspeções de estruturas de concreto (presença de vazios, localização de armaduras em vigas)
Caracterização de rochas ornamentais (mapeamento detalhado dos fraturamentos de blocos)
hipérbole de difração ⇒ a análise de sua geometria permite estimar a velocidade da onda no meio de propagação
LOCALIZAÇÃO DE DUTOS
LOCALIZAÇÃO DE DUTOS
Fonte: Brito et al. PERSPECTIVAS DE USO DO GPR PARA IDENTIFICARCARACTERÍSTICAS DE ALUVIÕES NO SEMI-ÁRIDO. In IX Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste. 2008
LOCALIZAÇÃO DAS TUBULAÇÕES EM FAIXA DE DUTOS
ROCHA
SOLO TUBULAÇÃO
DISTÂNCIA
PRO
FUN
DID
AD
E (m
)
13
2
4
5
6
DUTOS ?
PIPE LOCATORS (RADIODETECTION)
LOCALIZAÇÃO DE DUTOS
⇒ ALIAR AO GPR UMA TÉCNICA ADICIONAL DE INVESTIGAÇÃO
450 MHz
900 MHz
Fonte: Botelho RBGf
IDENTIFICAÇÃO DO NA
NA
IDENTIFICAÇÃO DO NA
Um levantamento estrutural aliado ao mapeamento de fraturas por meio de GPR pode auxiliar no processo de determinação
de blocos comerciais extraíveis dos maciços rochosos, determinando zonas menos afetadas pelos processos de ruptura
Planejamento para extração de blocos comerciais extraíveis dos maciços rochosos
Fonte: Ground Penetrating Radar. Workshop Notes. 2001.A.P.Annan
MAPEAMENTO DE FRATURAS EM MACIÇOS ROCHOSOS
MAPEAMENTO DE FRATURAS EM MACIÇOS ROCHOSOS
distância (m)
profun
dida
de (m
)
Localização de armaduras em vigas de concreto
Localização de armaduras em vigas de concreto
5. POTENCIAL ESPONTÂNEO (SP)
SP = “Self Potential” (Potencial Natural)
SÍSMICA
GRAVIMETRIA
RADIOMETRIA
ELÉTRICOS
ELETROMAGNÉTICOS
MÉTODOSPOTENCIAIS
REFRAÇÃO
REFLEXÃO
ENSAIO EM FURO(S)DE SONDAGEM
ELETRORRESISTIVIDADE
POLARIZAÇÃO INDUZIDA
POTENCIAL ESPONTÂNEO
EM DOMÍNIO DO TEMPO
CONDUTIVIDADEDO TERRENO
G P R
V L F
MÉTODOSGEOELÉTRICOS
MÉTODOSGEOFÍSICOSAPLICADOS
MAGNETOTELÚRICO (MT)
MAGNETOMETRIA
ENSAIO COM ONDASSUPERFICIAIS (MASW)
PERFILAGEMDE POÇOS
É um método de campo natural
⇒ Mesmo na ausência de qualquer campo elétrico criado artificialmente, é possível medir uma ΔV (da ordem de dezenas a poucas centenas de mV) entre dois eletrodos introduzidos no terreno
MÉTODO SIMPLES
AQUISIÇÃO DOS DADOS:
⇒ MUITO RÁPIDA E FÁCIL
INTERPRETAÇÃO (NEM TANTO)
É causado por atividades eletroquimicas ou mecânicas
A água é o agente mais importante no mecanismo de geração do SP
Os potenciais podem estar associados a:
Presença de corpos metálicosContato entre rochas com diferentes condutividades elétricasCorrosãoGradientes térmicos e de pressão nos fluidos de subsuperfície
Em estudos ambientais e de Engenharia:
⇒ aplicação no estudo dos movimentos da H2O subterrânea
Anomalias SP geradas pelo fluxo de fluidos, calor ou de íons no subsolo
ρ1ρ2
TIPOS DE POTENCIAL(MECANISMOS DE GERAÇÃO DO SP)
I) Potenciais de difusão
II) Potenciais de fluxo (eletrofiltração ou eletrocinese)devido ao movimento de fluidos através dos poros e descontinuidades das rochas
Tem sido utilizado para:
• Detecção de caminhos preferenciais da H2O subterrânea
• Determinação das direções de fluxo
• Mapeamento de divisores de H2O
O mais importante destes potenciais é o chamado “per descensum”
⇒ Os cátions são removidos pelo movimento das águas e, nos locais topograficamente mais elevados, como conseqüência, há o surgimento de núcleos eletricamente negativos
O potencial de fluxo “per descensum”
LINHAS DE CORRENTE
MEIO POROSO PERMEÁVELLINHAS DE FLUXO D´ÁGUA
SUPERFÍCIE TOPOGRÁFICA
SP (mV)
- U
+ U
++++++++
- - - -
EQUIPAMENTOS
Milivoltímetro
Par de eletrodos (não polarizáveis)
Fios de conexão
Milivoltímetro(SP em milivolts)
Eletrodos não polarizáveis
Solo
ΔV
Milivoltímetro
Milivoltímetro(SP em milivolts)
Eletrodos não polarizáveis
Solo
ΔV
⇒ Eletrodos do tipo “não polarizável’ (metal
em uma solução saturada de um sal do
próprio metal) em um recipiente com fundo
poroso e permeável (“potes”)
Ex: Cu-CuSO4 , Ag-AgCl, Pb-PbCl2
Eletrodos
In: 9th International Congress of the Brazilian Geophysical Society, 2005, Salvador - BA
Barragens
Segurança e manutenção de Barragens (inspeção, diagnóstico)
+
-
+
-
+
-O sentido de deslocamento do
fluxo é de um potencial elétrico
menor para um maior
Fonte:Gallas, JF – IGc/USP
Barragem Reguladora Billings-Pedras (SP)
78 78 83 82 65 65 55 60 65
61 69 84 67 61 58 53 53 58
61 60 68 56 68 53 37 15 50
53 62 71 46 52 42 36 30 41
37 49 62 46 52 40 27 20 35
43 49 61 49 43 48 34 34 35
27 40 47 44 42 -8 26 29 32
19 27 39 33 24 19 17 9 7
6 4 23 21 12 9 6 4 5
0 0 14 21 9 12 6 0 4
0 10 20 30 40 50 60 70 80
ESCALA CROMÁTICA DE SP (mV)
MONTANTE
JUSANTE
+
-
Fonte:Gallas, JF – IGc/USP
O ACIDENTE AFETOU 3 ESTADOS, DEIXANDO 600 MIL PESSOAS SEM ÁGUA
CATAGUASES-MG
Em março de 2003, a barragem de um reservatório se rompeu,
liberando no córrego do Cágado e rio Pomba um enorme volume de lixívia (licor negro), sobra
industrial da produção de celulose
Na investigação dos processos de percolação em barragem por meio de:
Monitoramento contínuo de fluxos em barragens de terra
Identificação de fluxos anômalos pelo corpo do barramento(ainda numa fase bastante inicial) possibilitando que reparos sejam feitos antes que danos ambientais se estabeleçam
Como o SP pode contribuir ?
6. M É T OD O S G E O F Í S I C O S E M Á R E A S S U B M E R S A S :
BATIMETRIA
SONOGRAFIA
PERFILAGEM SÍSMICA CONTÍNUA
6.1. BATIMETRIA
B A T I M E T R I A
Lago Cabuçu, Guarulhos, SP
CONCEIÇÃO DO ARAGUAIA
PRODUTOS : perfis contínuos
38
kHz
200
kHz
B A T I M E T R I A
PRODUTOS : perfis contínuosB A T I M E T R I A
Outra possibilidade de levantamento: multifeixes
Souza, 2006 (modificado de USACE, 2004)
Souza, 2006 (modificado de Hussong & Fryer, 1983
Fonte: Marinha do Brasil – DHN/CHM
6.2. SONOGRAFIA
Souza, 2006
SONOGRAFIASONOGRAFIA
IMAGEAMENTO
> 100 kHz
Souza, 2006
Klein 3000 100/500 kHz do IPT
fonte: MARINE SONIC
textura
SONAR DE VARREDURA LATERAL
Rio Tietê – São Paulo
30 m
Reservatório Capivara – SP/PR
Cortesia de Garry Kozak
Cortesia de Garry KozakDUTO
Reservatório Lajeado / TO
Reservatório de Lajeado – Palmas - TO
OUTROS EXEMPLOS
• Operações de busca
Cortesia de Garry Kozak
Fonte: Marine Sonic
Cortesia de Garry Kozak
Cortesia de Garry Kozak
Cortesia de Garry Kozak
Cortesia de Garry Kozak
6.3. PERFILAGEM SÍSMICA CONTÍNUA
PERFILAGEM SÍSMICA
PERFILAGEM SPERFILAGEM SÍÍSMICA CONTSMICA CONTÍÍNUANUA
FONTES SÍSMICAS < 2 kHz
SSÍÍSMICA SMICA –– PerfilagemPerfilagem SSíísmica Contsmica Contíínuanua
CANAL DE SÃO SEBASTIÃO, SP
Lago Guaraciaba - Santo André
< 2 kHz
COLUNA D´ÁGUA
SEDIMENTOS
EMBASAMENTO
SEDIMENTOS
Lago Guaraciaba – Sto André / SP
< 2 kHz
PERFILAGEM
fonte: Microars / RJ
<2 kHz
BOOMER 0.1 – 1.5 kHz
Microars - RJ
Baia de Paranaguá, PR
BOOMER 0.1 – 1.5 kHz
PINGER 24 kHz
CHIRP 2 – 8 kHz
BOOMER 0.1 – 1.5 kHz
PINGER 24 KHz
PINGER 24 kHz
CHIRP 2 – 8 kHz
BOOMER 0.1 – 1.5 kHz
IO-USP
IO-USP
Litoral Norte de São Paulo
PINGER 24 KHz