X824S Sismógrafo de 24/96 Canais - 24 bits

Metodologias

sísmica de refração

A exploração sísmica do tipo refração está entre os métodos sísmicos ativos mais difundidos e utilizados.

Este tipo de levantamento visa determinar a espessura das camadas de cobertura (arejadas) acima de uma subcamada rígida e reconstruir uma sequência sísmica estratigráfica em termos de velocidade longitudinal aparente. Se realizado segundo métodos de cálculo mais sofisticados, pode ser utilizado para interceptar, medir e caracterizar perfis geoestruturais.

A exploração sísmica do tipo refração é realizada colocando geofones equidistantes alinhados no solo e gerando pulsos sísmicos através de “entradas” mecânicas.

Em seguida, serão medidos os tempos de percurso dos pulsos que, uma vez penetrados no solo, refratam próximos às passagens litológicas em diferentes densidades.

Reflexão Sísmica

A exploração sísmica do tipo reflexão, amplamente utilizada na exploração de petróleo, também é utilizada atualmente para obter informações detalhadas sobre solos superficiais.

Devido à alta resolução do levantamento, é utilizado para definir o desenvolvimento de estruturas geológicas no subsolo, definindo as formas, tamanhos e posições.

A prospeção é realizada através da colocação de geofones de alta frequência alinhados e próximos uns dos outros, enviando impulsos sísmicos através de energia (também de alta frequência) e medindo os tempos de viagem das ondas que, uma vez penetradas no solo, são refletidas pelas superfícies. irregularidades que delimitam as passagens litológicas com um nítido contraste de impedâncias.

M.A.S.W. (Análise multicanal de ondas de superfície)

A técnica MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) tem como objetivo identificar perfis de variação com a profundidade das velocidades das ondas volumétricas (Vp e Vs). O método é baseado nas relações conhecidas entre essas velocidades e a dispersão das ondas superficiais (ou Rayleigh) observadas durante a propagação através de um meio elástico estratificado. A análise pode ser baseada em sinais produzidos pela sondagem do local por meio de um dispositivo de aquisição (com aríete ou explosão), ou no registro de vibrações produzidas por fontes distantes (rios, atividades industriais, tráfego, etc.).

No primeiro caso falamos de RUMA ativo, com o qual é possível explorar algumas dezenas de metros do subsolo, e no segundo caso, falamos de RUAM passivo, que permite atingir maiores profundidades, em condições particulares. .

O MA.S.W. Passivo é utilizado para obter um perfil de velocidade 1D de ondas elásticas de cisalhamento S. A técnica consiste no registro do "ruído sísmico" em janelas de tempo e posterior estudo do sinal processado. É realizado organizando uma cadeia geofônica bidimensional de baixa frequência de ressonância em linha ou em “array” (geometrias circulares e irregulares) e medindo o ruído ambiental. A partir da análise F-K (espaço de frequência) dos trens de ondas, é possível obter uma curva de dispersão das ondas superficiais que leva ao cálculo do perfil de velocidade das ondas transversais e estimativa da cobertura em relação ao meio-espaço.

Fundo de poço sísmico/furo cruzado

EXPLORAÇÃO SÍSMICA NO FUNDO DE POÇO

Este tipo de prospeção é realizada para a caracterização mecânica do terreno percorrido durante a fase de levantamento. A técnica consiste em medir os tempos de percurso das ondas elásticas entre a fonte sísmica na superfície e os geofones localizados no interior do furo, devidamente condicionados com tubo de PVC ou tubo geotécnico. A atividade de exploração sísmica no fundo do poço é realizada através da colocação de um ou mais tripletos de sensores (horizontais e verticais) no interior de um dos furos e em diferentes profundidades, destinados a receber os sinais sísmicos gerados através de um carneiro sobre uma placa ancorada. A energia será fornecida em inversão de fase para polarizar as fases S em um plano horizontal H, conforme orientação de 180°. Através das velocidades sísmicas Vp e Vs é possível obter informações, como módulos elásticos e parâmetros geossísmicos. O Vs 30 pode ser medido em levantamentos de até 30 metros de profundidade (O.P.C.M 3274/2003).

EXPLORAÇÃO SÍSMICA DE BURACOS CRUZADOS

Este tipo de levantamento é realizado através da caracterização físico-dinâmica da parcela de terreno entre dois levantamentos. A técnica consiste em medir os tempos de propagação de ondas elásticas entre a fonte localizada em um furo e o(s) geofone(s) localizado(s) em outro(s) furo(s) na mesma profundidade. O furo cruzado é efectuado através da introdução da sonda numa das sondagens e do(s) geofone(s) tridimensional(es) numa(s) outra(s) sonda(s) destinada(s) a receber o sinal sísmico proveniente da fonte situada ao mesmo nível. A partir deste teste podem ser obtidos os módulos elásticos e mitigações do meio entre as sondas.

Monitoramento de vibrações sísmicas

As metodologias de estudo baseadas em sísmica passiva podem ser do tipo “on time”, onde o instrumento faz um registro constante dos sinais provenientes do sensor a ele conectado, ou do tipo “trigger”.

MONITORAMENTO SÍSMICO BASEADO EM GATILHO

O monitoramento de vibrações sísmicas denominado “trigger”, ou limiar, é uma das metodologias que compõem os estudos de ensaios não destrutivos (CND) e é amplamente utilizado no monitoramento estrutural e em estudos dinâmicos de estruturas. Nas aquisições de disparo são utilizados sismógrafos “autônomos”, projetados especificamente para monitoramento sísmico contínuo, onde embora estejam constantemente ouvindo, estão prontos para iniciar a gravação assim que ocorrer um evento que exceda o limite de disparo (tempo 0, início). de gravação) configurado no instrumento no momento da programação. Os sensores utilizados são geralmente do tipo triaxial de baixa frequência 1,2 Hz. A utilização de vibrações de disparo sísmico permite:

avaliar as consequências das vibrações sísmicas geradas pelo tráfego de veículos ou obras temporárias nos edifícios, infraestruturas e habitações circundantes, a fim de avaliar o seu perigo potencial para os mesmos.

prever possíveis ações corretivas na circulação do tráfego, nas modalidades de andamento das obras, de forma a evitar quebras, danos estruturais irreparáveis ​​ou desmoronamentos de edificações no caso de obras.

monitorizar constantemente (a baixo custo) o estado de monumentos e edifícios de particular valor

permitir (no início das obras e do projeto de infraestrutura) evitar quaisquer acidentes durante a obra, derivados de problemas específicos do local que não podem ser detectados com outros métodos de investigação.

MONITORAMENTO SÍSMICO BASEADO NO TEMPO

Esta técnica é utilizada para obter informações sobre os possíveis efeitos de amplificação dinâmica de ondas sísmicas “emergentes”. Baseia-se no registro do ruído de fundo no domínio do tempo e na posterior elaboração das frequências do sinal no domínio. É realizado colocando no solo um geofone tridimensional com resposta de baixa frequência e registrando o ruído sísmico em diferentes janelas de tempo. Posteriormente, o estudo dos espectros obtidos a partir da convolução da frequência do sinal registado no domínio para as três componentes do movimento do solo e a aplicação de técnicas de análise espectral, permite definir e medir possíveis amplificações sísmicas locais e a frequência sísmica de o site. Medições de microssismo também podem ser feitas em “matrizes” lineares para localização de falhas.

A monitorização sísmica é realizada em áreas sujeitas a riscos relacionados com a atividade sismogénica, através da aquisição de sismos ao longo do tempo e do registo de sismogramas. São utilizadas estações sísmicas capazes de registrar em limiar ou tipo contínuo, e geofones de baixa frequência ou acelerômetros sísmicos. O registo a longo prazo de sismos relativos a um local ou área bastante grande permite configurar o cenário sísmico de uma área e avaliar as condições de risco e vulnerabilidade. Se a atividade de monitorização for apoiada em conhecimentos geológicos e geotécnicos específicos, falamos de Microzoneamento Sísmico.

Método Nakamura, HVSR, H/V

Uma parte significativa dos danos observados em terremotos destrutivos em todo o mundo está associada à amplificação das ondas sísmicas devido a efeitos locais. Portanto, a análise da resposta do local é essencial na avaliação do risco sísmico em áreas sujeitas a sismos. Para avaliar os efeitos locais no local, uma série de estudos deve ser realizada. Dentre os métodos empíricos, o método de análise espectral H/V em vibrações ambientais é um dos mais comuns. O método, também denominado técnica “Nakamura” (Nakamura, 1989), foi introduzido por Nogoshi e Igarashi (1971) com base nos estudos iniciais de Kanai e Tanaka (1961). Desde então, muitos pesquisadores ao redor do mundo fizeram um grande número de aplicações.

Um requisito importante para a realização do método H/V consiste num conhecimento bastante bom de sismologia combinado com informações básicas sobre as condições geológicas locais apoiadas por dados geofísicos e geotécnicos. O método é geralmente aplicado em estudos de microzonação e na análise da resposta local de locais específicos.

Re.Mi/ESAC

Técnica RE.MI. (Microtremores de refração)

A técnica RE.MI. (REfraction MIcrotremors) pertence às metodologias de prospecção sísmica passiva. Criado pela Universidade de Reno em Nevada (EUA), é semelhante ao MASW na simplicidade de operação e na ideia de usar a análise de ondas superficiais para retornar ao modelo estratigráfico; mas se diferencia porque utiliza o registro de vibrações provenientes de fontes distantes do local a ser investigado.

A distância das fontes permite que os componentes de baixa frequência das ondas superficiais sejam analisados ​​com mais detalhes e então alcancem maiores profundidades de investigação. Além disso, esta metodologia é mais apropriada (em comparação com MASW) para utilização no setor urbano, onde o ruído sísmico é inevitável e representa uma desvantagem para técnicas ativas, enquanto é vantajoso para RE.MI.

Uma limitação desta técnica é a necessidade de uma origem omnidirecional dos microtremores. O instrumento necessário é basicamente o mesmo utilizado para sísmica de refração e MASW ativo, eventualmente com geofones de frequência mais baixa.

Tomografia Sísmica

Este método de prospecção é utilizado para identificar anomalias físico-geométricas subterrâneas com resolução muito superior em comparação com outros métodos de prospecção sísmica; oferece a oportunidade de criar uma imagem do objeto investigado, onde serão reproduzidas todas as anomalias presentes (mesmo as mais particulares, que não poderiam ser resolvidas por nenhum outro método). Em particular, o método tomográfico permite reproduzir a distribuição geométrica dos elementos que constituem um determinado troço, a partir da análise do comportamento da radiação que o atravessa.

A tomografia é uma técnica geral que permite a reprodução de objetos bidimensionais ou tridimensionais através de um número definido de projeções unidimensionais e diversamente orientadas desses objetos. A tomografia sísmica reproduz uma imagem da estrutura interna do solo medindo o tempo de travessia (ou amplitudes) das ondas sísmicas que se propagam através de uma seção específica.

O objetivo é determinar um progresso detalhado da distribuição de propriedades físicas como a velocidade ou atenuação das ondas sísmicas. Uma simulação numérica do fenómeno de propagação permitirá identificar os campos de velocidade desconhecidos das ondas sísmicas e, desta forma, calcular com maior precisão os seus tempos de cruzamento e, consequentemente, fazer uma discretização eficaz da estrutura, que poderá então ser transformado na imagem bidimensional ou tridimensional.
Uma das configurações mais simples da tomografia sísmica consiste em um arranjo em leque das explosões (os raios sísmicos entre a explosão e os geofones definirão uma geometria em leque). Este método permite encontrar rapidamente sistemas e horizontes fortemente inclinados, embora não definam um limite físico claro. Assumindo uma estrutura enterrada circunscrita, os raios refratados viajarão imediatamente abaixo da interface a uma velocidade específica, enquanto os raios diretos passarão através dela em velocidades diferentes.

Ou seja, se o objeto enterrado estiver em uma velocidade maior, em relação ao sistema circundante, ocorrerá uma chegada mais precoce e vice-versa.



M.A.A.M.

A análise da dispersão das ondas Rayleigh (fase de velocidade) pode ser realizada segundo a técnica passiva MAAM (Miniature Array Analysis of Microtremors). Esta é uma metodologia semelhante em muitos aspectos ao ESACone, permitindo que a curva de dispersão das ondas Rayleigh seja delineada usando geofones 3/4 (juntamente com uma tríade de três componentes, que também é útil para aquisições HVSR). A força desta abordagem reside na sua eficácia, considerando os poucos metros de espaço disponível, tornando-a, portanto, particularmente interessante para aplicações urbanas. A técnica envolve a disposição dos geofones segundo geometrias triangulares ou pentagonais, com raio que normalmente varia entre 0,5 e 5 m. Isso define a curva de dispersão em uma faixa de frequência proporcional ao próprio raio de ação. Escusado será dizer que, especialmente quando se trabalha em áreas urbanas com espaço de manobra limitado, a abordagem MAAM representa a única solução útil e eficaz para definir as curvas de dispersão das ondas Rayleigh em modo passivo.

Parâmetros de aquisição MAAM

Taxa de amostragem: 4 ms (frequência Nyquist 125 Hz)

Duração da aquisição: 30 min

Raio: 2+5m

Sensores: quatro geofones verticais de 4,5 Hz e um sensor de três componentes

Dal Moro G., 2014 Análise de ondas de superfície para aplicações próximas à superfície Editor: Elsevier

Menos é mais (Dal Moro et al., 2015) - GNGTS 17 a 19 de novembro de 2015 - Trieste (Itália)