RELATÓRIO DO LEVANTAMENTO GEOFÍSICO UTILIZANDO O MÉTODO
DE ELETRORRESISTIVIDADE PARA O
1. INTRODUÇÃO... 1
2. LOCALIZAÇÃO DOS ENSAIOS GEOFÍSICOS ... 2
3. EQUIPE... 3
4. MÉTODOS GEOFÍSICOS APLICADOS ... 3
4.1. PRINCÍPIOS DOS MÉTODOS ELÉTRICOS -ELETRORRESISTIVIDADE... 3
4.2. ARRANJO SCHLUMBERGER –SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL –SEV ... 4
4.3. ARRANJO GRADIENTE MULTINIVEL... 6
5. AQUISIÇÃO, PROCESSAMENTO E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS GEOFÍSICOS. ... 7
5.1. ARRANJO SCHLUMBERGER –SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL... 10
5.2. ARRANJO GRADIENTE MULTINÍVEL... 10
6. RESULTADOS ... 13
7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES... 13
8. REFERÊNCIAS CONSULTADAS... 15
ANEXO 1 – DADOS DE CAMPO DAS SONDAGENS ELÉTRICAS VERTICAIS ANEXO 2 – SONDAGENS ELÉTRICAS VERTICAIS IPI
ANEXO 3 – DADOS DE CAMPO DOS CAMINHAMENTOS ELÉTRICOS ANEXO 4 – SEÇÕES DOS CAMINHAMENTOS ELÉTRICOS
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1. INTRODUÇÃO
Este relatório apresenta os resultados dos ensaios geofísicos realizados pela Mineragua Consultoria e Serviços de Geologia Ltda, para o Projeto TAV - Trem de Alta Velocidade, no período de 20 de abril a 20 de junho de 2009.
Foi empregado o método geofísico de eletrorresistividade, com utilização dos arranjos: Caminhamento Elétrico Gradiente Multinível e Schlumberger, na modalidade Sondagem Elétrica Vertical – SEV.
A aplicação conjunta destas técnicas geofísicas objetivou subsidiar o mapeamento das principais feições estruturais da área, bem como estimar a profundidade do manto de alteração e do topo rochoso.
Foram executados 54,408 quilômetros de caminhamentos elétricos e 301 sondagens elétricas verticais ao longo do traçado do eixo, em trechos selecionados pela equipe responsável pelo gerenciamento do projeto.
As sondagens elétricas verticais foram executadas nos pontos definidos no traçado de março de 2009 e algumas tiveram que ser deslocadas em razão de impedimentos físicos ou legais. Os deslocamentos foram comunicados a equipe responsável pelo gerenciamento do projeto e procuraram manter o alinhamento do traçado originalmente estabelecido.
Para possibilitar a execução dos caminhamentos elétricos em tempo hábil, sem abertura de picadas, com as implicações legais que ocasionam, foi realizada uma reprogramação dos mesmos utilizando-se: rodovias, estradas secundárias, caminhos e trilhas, com o acompanhamento e anuência da equipe responsável pelo gerenciamento do projeto, mantendo, sempre que possível, o paralelismo do traçado original.
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2. LOCALIZAÇÃO DOS ENSAIOS GEOFÍSICOS
As áreas, objeto dos ensaios geofísicos, situam-se entre os estados de São Paulo e Rio de Janeiro. Correspondem ao traçado do Projeto do Trem de Alta Velocidade Rio de Janeiro - São Paulo (TAV RJ-SP), que contará com os trechos Campinas - São Paulo e São Paulo - Rio de Janeiro, conforme indicado na figura 1.
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3. EQUIPE
A equipe de trabalho para a realização dos ensaios geofísicos foi constituída pelos seguintes profissionais: Geólogo/Geofísico Edgar Pane, Geólogo/Geofísico Edison Pinto Figueira, Eng. Ambiental Suzana Aparecida Domingues, técnicos operadores: Edimar Rodrigues, Firmino Antonio Neto de Freitas, Guilherme Guimarães, Luis Fabiano José e Odair Jeremias Antunes Rosa. Cada técnico operador contou com quatro ajudantes para os trabalhos de coleta de dados de campo.
Durante os trabalhos de campo houve apoio e troca de informações com as equipes de sondagens da empresa Alphageos Tecnologia Aplicada e os técnicos das empresas: Geodata e Geocompany.
Os trabalhos foram coordenados pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM e fiscalizados pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo – IPT.
4. MÉTODOS GEOFÍSICOS APLICADOS
4.1. Princípios dos métodos elétricos - Eletrorresistividade
A resistividade aparente é o parâmetro fornecido pelo método de eletrorresistividade. Seu princípio é o seguinte: quando uma corrente contínua de intensidade I é injetada no solo através de um emissor E (baterias ou grupo gerador) ligado a um par de eletrodos A e B por intermédio de cabos elétricos isolados, pode-se medir uma diferença de potencial dV entre dois eletrodos M e N. A resistividade aparente (ρa) é dada pela fórmula ρa = KV/I, onde K é um coeficiente que depende das dimensões e arranjo do quadri-polo AMNB.
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A figura 2, a seguir, ilustra o princípio da eletrorresistividade.
FIGURA 2 - Princípio do Método de Eletrorresistividade.
4.2. Arranjo Schlumberger – Sondagem Elétrica Vertical – SEV
A técnica da sondagem elétrica vertical consiste, basicamente, na análise e interpretação da resistividade aparente, obtida a partir de medidas efetuadas na superfície do terreno, investigando sua variação em profundidade.
No arranjo de campo mais utilizado nas SEV’s, colocam-se quatro eletrodos na superfície do terreno, dispostos simetricamente em relação ao centro “o” e sobre uma mesma linha reta, como indicado na figura 3. O arranjo Schlumberger é muito rápido, sendo necessário, praticamente, o deslocamento de apenas dois pares de eletrodos, do que decorrem leituras relativamente livres de ruídos parasitários. Neste tipo de arranjo o coeficiente geométrico K é obtido pela seguinte equação:
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FIGURA 3 – Disposição do arranjo Schlumberger de uma Sondagem Elétrica Vertical.
Os resultados obtidos no campo são dispostos em um gráfico bi-logarítmico, no qual são representados nos eixos das abscissas à distância em metros (AB/2), e no eixo das ordenadas os valores da resistividade aparente (ρa). O software IPI2Win é
utilizado na inversão e modelamento dos dados resistivimétricos das SEV’s, o qual fornece o número de camadas e suas resistividades verdadeiras, cabendo ao geólogo interpretar suas relações com o meio físico investigado.
A figura 4 mostra uma curva típica de resistividade aparente (em preto), ajustada ao modelo teórico (em vermelho), a posição das camadas e as suas respectivas resistividades verdadeiras (em azul).
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4.3. Arranjo Gradiente Multinível
Trata-se de uma técnica geofísica de investigação horizontal a várias profundidades aproximadamente constantes, a partir de medidas tomadas na superfície do terreno. A finalidade do caminhamento elétrico é o estudo das variações laterais de resistividade do subsolo; muito adequado para detectar contatos geológicos, zonas de fraturamento e/ou falhamentos e outros corpos ou estruturas que se apresentem como anomalias de alta ou baixa resistividade.
Neste trabalho foi utilizado o arranjo gradiente multinivel, no qual os eletrodos A e B, de envio de corrente e os eletrodos M e N, de potencial ou de recepção, são alinhados sobre um mesmo perfil, como mostra a figura 5. A cada estação, os dois dipolos são deslocados de uma distância igual a 50m, e os dados obtidos são processados gerando seções de resistividade. O arranjo foi definido pelos espaçamentos AB=450m
e MN=50m para uma profundidade de investigação de 100 metros, com exceção do
caminhamento elétrico 1B, na Serra das Araras, no qual o espaçamento AB foi duplicado para atingir a profundidade de investigação de 200 metros.
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FIGURA 5 – Disposição de campo do arranjo gradiente multinivel
5. AQUISIÇÃO, PROCESSAMENTO E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS GEOFÍSICOS.
Para aquisição dos dados foram utilizados cinco conjuntos de equipamentos portáteis compostos por dois módulos, um de transmissão de corrente alimentado por baterias e outro de recepção, designado eletrorresistivímetro, da marca ABEM AC – foto 1.
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FOTO 1 - Conjunto transmissor a esquerda e receptor a direita conectados aos cabos elétricos.
O conjunto transmissor é conectado aos eletrodos de corrente A e B, enquanto o sistema de recepção é acoplado aos eletrodos de potencial M e N através de cabos elétricos.
Algumas SEV’s e a maioria dos caminhamentos elétricos não puderam ser executadas nos pontos originalmente locados devido a impossibilidades de acesso e, por este motivo, foram relocados.
Os caminhamentos foram relocados em estradas, caminhos e trilhas com possibilidades de acessos, buscando-se aproximação máxima do traçado original de projeto para os respectivos estudos – fotos 2 e 3.
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FOTO 2 –Cabos elétricos durante montagem decaminhamento ao longo de uma trilha.
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5.1. Arranjo Schlumberger – Sondagem Elétrica Vertical
Foram executadas 301 (trezentas e uma) sondagens elétricas verticais com AB variando entre 100 e 200 m distribuídas ao longo do traçado do eixo do projeto.
Para localização dos pontos de sondagem em campo utilizaram-se GPS Garmin modelo Map 76 CSX, com os pontos locados no GPS, e imagens impressas fornecidas pela equipe responsável pelo gerenciamento do projeto.
Os dados de campo obtidos das sondagens elétricas verticais são apresentados
anexo 1, junto com as curvas correspondentes e as coordenadas UTM, fuso 23K,
Datum SAD’69.
Todas as sondagens elétricas verticais executadas foram modeladas e invertidas no
software IPI2WIN e os modelos obtidos podem ser vistos nas figuras apresentadas no
anexo 2, com as coordenadas UTM correspondentes.
5.2. Arranjo Gradiente Multinível
Foram executados 54,15 quilômetros de caminhamentos elétricos distribuídos ao longo do eixo do projeto, sendo 30,60 quilômetros no Estado do Rio de Janeiro e 23,55 quilômetros no Estado de São Paulo, conforme tabelas apresentadas a seguir:
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TABELA 1 – Levantamento Gradiente - Rio de Janeiro
Caminhamento Comprimento (km) 1A 0,600 1B 2,300 1C 0,700 2 0,700 3 0,750 4A 1,600 4B 3,500 5A 2,400 5B 2,800 6A 1,400 6B 0,650 6C 0,550 6D 1,050 6E 1,250 7 1,250 8 0,700 9 0,850 10A 0,650 10B 0,950 11 0,500 12 0,500 13 1,100 14 1,050 15 0,800 16 2,000 TO TAL RJ 30,600
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TABELA 2 – Levantamento Gradiente – São Paulo
Caminhamento Comprimento (km) 18 1,000 19A 1,050 19B 0,750 19C 0,500 19D 0,600 19E 0,750 19F 2,450 19G 1,150 19H 1,350 20A 1,150 20B 0,700 21A 0,600 21B 0,600 21C 0,550 22A 2,000 22B 0,700 23 2,300 23E 5,350 TOTAL SP 23,550
Em todos os caminhamentos foi empregado espaçamento entre os eletrodos de corrente e de potencial de 50 metros e AB = 450 metros, com exceção do caminhamento 1B, no qual o AB = 900 metros.
Para localização dos caminhamentos elétricos em campo utilizaram-se GPS Garmin modelo Map 76 CSX, com os pontos locados no GPS a cada 50 metros, e imagens impressas fornecidas pela equipe responsável pelo gerenciamento do projeto.
Os caminhamentos de número 19 a 23, realizados na região de Franco da Rocha e Cajamar, no Estado de São Paulo, foram os mais “fragmentados” em razão do relevo acidentado e áreas industriais com impedimentos de acesso.
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realizado através do software Res2D-Inv e as seções do caminhamento elétrico são apresentadas no anexo 4.
6. RESULTADOS
De modo geral, os caminhamentos elétricos, refletem as variações laterais, verticais e horizontais de resistividade ao longo dos perfis, definindo zonas anômalas de baixa resistividade, correlacionáveis a fraturamentos e/ou alterações na permeabilidade do meio, e zonas anômalas de alta resistividade correlacionáveis variações na continuidade do meio.
Conforme a escala cromática utilizada para representar os valores de resistividade elétrica, as anomalias de baixa resistividade ocorrem nos locais onde predominam as cores frias e as anomalias de alta resistividade nos locais aonde predominam as cores quentes.
As Sondagens Elétricas Verticais permitiram determinar, nos pontos executados, a profundidade do topo rochoso.
7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
O levantamento geofísico por eletrorresistividade mostrou feições anômalas de baixa resistividade correlacionáveis à zonas de fraturamento e/ou alteração na permeabilidade do meio. As anomalias de baixa resistividade observadas são, na maioria, sub-verticais e algumas apresentam continuidade em profundidade, mas observam-se também algumas anomalias sub-horizontais.
Para interpretação do significado das anomalias observadas é necessário a utilização das informações dos caminhamentos elétricos e das sondagens elétricas verticais integradas com os dados de sondagens diretas e do mapeamento geológico para se estabelecer “modelos” locais.
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Os caminhamentos de número 19 a 23, realizados na região de Franco da Rocha e Cajamar, mostram grandes variações de valores de resistividade, representativos de locais com grande estruturação, típicos de relevo cárstico. Nesses locais é recomendável a intensificação de trabalhos nas próximas fases do projeto, de levantamentos geofísicos e investigações diretas, com perfis retilíneos ao longo de picadas em malhas regulares, com as cotas do terreno, para se definir modelos locais específicos, pois a grande dificuldade de investigar feições cársticas por métodos geofísicos se deve ao fato de que várias feições diferentes podem ocorrer nesse ambiente.
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8. REFERÊNCIAS CONSULTADAS
BRAGA, A. C. O. Métodos Geoelétricos Aplicados: Módulo Hidrogeologia, Universidade Estadual Paulista – Campus de Rio Claro,
ORELLANA, E. Prospeccion geolectrica en corriente continua. Madrid: Paraninfo Biblioteca Tecnica Philips, 1972, 523p.
SHARMA, P. V. Environmental and Engineering geophysics. Second Edition, Cambridge University Press, United Kingdom, 1997, 475p.
São José dos Campos, 07 de julho de 2009.
___________________________ Edgar Pane
Geólogo CREA-SP 31557- D
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ANEXO 1 – DADOS DE CAMPO DAS SONDAGENS ELÉTRICAS VERTICAIS ANEXO 2 – SONDAGENS ELÉTRICAS VERTICAIS IPI
ANEXO 3 – DADOS DE CAMPO DOS CAMINHAMENTOS ELÉTRICOS ANEXO 4 – SEÇÕES DOS CAMINHAMENTOS ELÉTRICOS
