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