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$: Ensaio de Sísmica de Refracção - geomuseu.ist.utl.ptgeomuseu.ist.utl.pt/SEMINAR2010/9%20Sismica%20... · Termométricos Gradiente Geotérmico P S S M M 0 0 0 0 APLICAÇÕES Qual$
Ensaio de Sísmica de Refracção

MEC IST 2009

Grandes domínios de utilização da Prospecção Geofísica

Método geofísico Propriedade geofísica

Gravimétricos Densidade P P S S S S 0 0 0 Importância relativa dos métodosMagnéticos Susceptibilidade magnética P P P S M M 0 P PSísmica de Refracção Módulo de Elasticidade, Densidade P P M P S S 0 0 0 P Método PrincipalSísmica de Reflexão Módulo de Elasticidade, Densidade P P M S S M 0 0 0 S Método SecundárioResistividade Resistividade M M P P P P S P M M Método PossívelPolaridade espontânea Electropotencial Natural 0 0 P M P M M M M 0 Método Não AdequadoPolarização induzida Electropotencial Induzido M M P M S M M M MElectromagnéticos Condutância, Indutância S P P S P P P P PMagnetotelúricos Condutância, Indutância S P P M M 0 0 0 0Radiométricos Radioactividade Natural P P P S M 0 0 0 0Termométricos Gradiente Geotérmico P S S M M 0 0 0 0

APLICAÇÕESQual o método geofísico mais adapatado ao meu problema ?

Geofísica Arqueológica Prospecção de objecto metálicos enterrados

Cartografia de contaminações por derrames Detecção de cavidades subterrâneas

Prospecção de águas subterrâneas Prospecção para Engenharia Civil

Prospecção e desenvolvimento de recursos minerais Estudos regionais (acima de 100 km2)

Prospecção de hidrocarbonetos

En

saio

s sí

smic

os

no

tem

po

d

o I

mp

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o

Ro

man

o…

Equipamento e fases de execução em sondagens

Equipamento mecânico para abertura do furo dependente do tipo litológico

Equipamento e fases de execução

Fonte emissora da onda sísmica

-onda mecânica –

Disparo ou queda de corpos

Equipamento e fases de execução

•Propagação das ondas volumétricas

no seio das formações geológicas

•Refracção e reflexão sísmicas nas interfaces

das formações

V1

V2

V3 V4

V5

Equipamento e fases de execução em sondagens

Geofone – Regista a chegada das ondas em posições determinadas da superfície, geralmente perfis lineares

Geofones – registam as vibrações mecânicas do terreno transformando-as em ondas electromagnéticas

Perfil horizontal

Perfil vertical

Onda Directa A – EOnda Reflectida A – C – EOnda Refractada A – B – D – E

com V2 > V1

Montagem dos geofones

Interpretação de dados (registos)

Este deverá ser o vosso papel!

…ou então este!

Dromocrónica - função t (x) para a refracção sísmica- tempo de chegada da onda aos geofones -

x

E G1

A B

ic icZ

V1

V2

Onda Refractada totalmente sen ic = V1/V2

Onda Reflectida V2 = V1

Onda Refractada V2 > V1

t = EA + AB + BG1

Z x – 2Z tg ic Zt = -------- + ------------- + ---------

V1 cos ic V2 V1cos ic

x 2Z (V22 – V1

2) 1/2 xt = ---- + ------------------- ou t = ---- + ti

V2 V1V2 V2

1t = ----- x + ti (EQUAÇÃO DE UMA RECTA)

V2

ONDA REFRACTADA

Ensaio de Sísmica de Refracção - Dados

DROMOCRÓNICAS

tiDTiI

V2I

V2D

V1D V1I

XcD XcDED EI

( parâmetros a ler no gráfico)

Xc (cross) do tiro inverso e directo

Distância à qual duas ondas (directa/refractada ou refractada 1/refractada 2)chegam ao mesmo tempo. Distâncias em metros.

Ti (tempo de intersecção) do tiro inverso e directo

Distância mínima do emissor à superfície refractora. Unidades geralmente em milisegundos.

Velocidades aparentes do tiro inverso e directo - ∆X/∆t

Parâmetros a calcular, com recurso a formulário

1) Velocidades das formações atravessadas

Velocidade real da camada 1 : média aritméticaVelocidade real da camada 2 : média geométricaVelocidade real da camada 3 : idem

Ex. Média geométrica : 1/V2 = ½ [1/V2D + 1/V2I]

2) Distâncias do emissor até à interface (Z) (entre camadas ou superfícies refractoras)

3) Inclinação das superfícies refractoras (θ)

Distância do emissor à interface

ti V1V2Z = --------------------

2(V22 – V1

2) 1/2

ou

Z = Xc/2 *√ ((V2 – V1)/(V2+V1))

Superfície inclinada com ângulo θ

θ

2 velocidades aparentes (descendente V2d e ascendenteV2a)

θ= ½ [ sen -1 (V1/V2d) – sen -1(V1/V2a)]

Elaboração de perfis geológicos

Se as interfaces forem horizontais (paralelas ao perfildo ensaio) a sua marcação é directa (Z = H)

Se as camadas forem inclinadas, deve-se recorrer àinclinação (θ) para marcar as profundidades (H) a partir de cada emissor, como se mostra na figuraseguinte

Z H

E

θ

H = Z / cosθ

Avaliação do tipo de formações- Análise com base no valor das velocidades e no ambiente em que o ensaio foi efectuado - distinguir ossolos das rochas do substrato

Minerais V ( m/s) Rochas V (m/s)

QuartzoOlivinaAugiteAnfíbolaMoscoviteBiotiteOrtoseOligoclaseMagnetiteCalciteDolomiteVidro basáltico

6 0308 4007 2007 2105 8105 1305 6906 2607 4106 6607 9006 500

GranitosDioritosGabrosRochas MetamórficasAnfibolitosRochas carbonatadasRochas siliciosas

6 0006 5007 0006 0006 5006 5006 000

Velocidade de propagação em alguns minerais e valores máximos em rochas

Os valores inferiores encontrados no campo devem-se à presença de descontinuidades e à alteração

Não esquecer !

A velocidade do som

No ar é cerca de 300 m/s

Na água é cerca de 1500 m/s

Num solo superficial é geralmente baixa:

- depende da composição mineralógica

- depende das fracções das fases: mineral, ar e água

Valores de referência para confirmar os resultados dos problemas

Escolha de equipamento de escavação- Os catálogos referem a operacionalidadedas máquinas em função do tipo de rocha/velocidade de propagação das ondas P

D10 Ripper Performance

Revisão de conhecimentos

Fazer a legenda dos pontos e parâmetros notáveis

Que medições e considerações pode fazer a partir deste gráfico?

Que considerações pode fazersobre os resultados deste ensaio de SR?

Exercício de aplicação

Velocidades aparentesTiro Directo T iro Inverso

Velocidades reais

Tiro directo Tiro Inverso

Xc1 Xc1Xc2 Xc2Ti1 Ti1Ti2 Ti2


Z1(D) Z1(I)

Velocidade 2 (descendente)

Velocidade 2 (ascendente)

Inclinação da interface V1|V2

20m20 msGEOFONESE dir E inv


Velocidades reais




Z1(D) Z1(I)






Velocidades reais




Z1(D) Z1(I)





Velocidades reais




Z1(D) Z1(I)





V1(D) = 80/90 x 103 = 890 m/sV1(I) = 40/60 x 103 = 670 m/s V1= 780 m/s

V2 (D) = 100/30 x 103 = 3330 m/sV2 (I) = 140/40 x 103 = 3500 m/s V2 = 3410 m/s

V3 (D) = 260/40 x 103 = 6500 m/sV3 (I) = 260/60 x 103 = 4330 m/s V3 = 5200 m/s

Xc1 (D)=80 m Xc2 (D)=180 m ti1(D)=70 ms ti2 (D)=98 msXc1 (I)=40 m Xc2 (I)=180 m ti1(I)=50 ms ti2 (I)=58 ms

Z1 (D) = 28 m Z1 (I) = 20 m (usando a fórmula com Xc)

θ = 0.34º (muito pequeno – não altera o valor de H)

H1 (D) = 28 m H1 (I) = 20 m

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