Sondagem Geofísica por eletrorresistividade

Muitas vezes as investigações geotécnicas tradicionais como as sondagem a percussão SPT, sondagem rotativa e ensaios de campo e laboratório precisam ser complementados com investigações adicionais.

Um dos métodos mais utilizados para estas investigações, principalmente por cobrirem grandes áreas e profundidades são as sondagens geofísicas. Entre elas se estacam as sondagens geo-elétricas por eletrorresistividade.

Como funcionam as sondagens por eletrorresistividade

Os solos e rochas, em função de suas composições mineralógicas, texturas e disposições, apresentam propriedades elétricas características, tais como resistividade, permeabilidade magnéticas, constante dielétrica, etc..

Em função disto, uma seção geológica pode ser considerada como um meio, cujos materiais existentes apresentam diferentes propriedades elétricas. As propriedades elétricas, juntamente com os parâmetros geométricos dos materiais litológicos do meio, como espessura, profundidade, direção, etc., determinam a seção geoelétrica, que caracteriza a geologia de uma determinada área.

É importante lembrar que as superfícies de separação de uma seção geoelétrica nem sempre coincidem com os limites geológicos determinados pelos caracteres litológicos, genéticos e geológicos em geral. Dai a grande importância de se conciliar uma investigação geotécnica com diferentes tipos de sondagens.

Um pacote geologicamente homogêneo pode apresentar uma subdivisão de várias camadas geoelétrica diferentes, ou pode ocorrer a situação inversa, ou seja, um pacote de várias formações geológicas vir a corresponder a apenas uma camada geoelétrica.

Fundamentos Teóricos da eletrorresistividade

O método da eletrorresistividade é baseado na injeção de uma corrente (I) no solo, através de dois eletrodos (A e B), e na medida da diferença de potencial (∆V) em outros dois eletrodos (M e N), os quais são denominados de potencial. Desta forma é possível calcular a resistividade aparente (ρa), dada em Ohm.m.

A resistividade aparente (ρa) é dada pela equação:

ρa=k . ΔV / I

Onde:

ρa = resistividade aparente em Ohm.m

k = fator geométrico

∆V = diferença de potencial em mV;14

I = corrente elétrica em mA.

O fator geométrico (k) depende apenas da disposição dos eletrodos, e pode ser calculado pela equação:

k= 2π / ( 1 / AM ) − ( 1 / BM ) − ( 1 / AN ) + ( 1 / BN )

Onde:

k = fator geométrico

AM = distância (m) entre os eletrodos A e M

BM = distância (m) entre os eletrodos B e M

AN = distância (m) entre os eletrodos A e N

BN = distância (m) entre os eletrodos B e N;

A polarização induzida (IP) no domínio do tempo é caracterizada pelo decaimento de uma pequena voltagem (mV), após a interrupção de uma corrente contínua aplicada no solo, resultando na medida da cargabilidade global aparente (Ma) do meio investigado, dada em mV/V. A voltagem primária (V) é definida como a diferença de potencial registrada enquanto a corrente circula no terreno.

Técnicas e métodos de investigação geotécnica geoelétrica

As técnicas de campo dos métodos geoelétricos, podem ser de três tipos principais: sondagens, caminhamentos e perfilagem. A diferença básica entre estas técnicas estão na disposição dos eletrodos na superfície do terreno ou interior de furos de sondagens e a maneira de desenvolvimento dos trabalhos para se obter os dados de campo, ligada aos objetivos da pesquisa.

Para o desenvolvimento das técnicas de campo, diferentes procedimentos de campo podem ser adotados, levando ao mesmo fim. Esses procedimentos referem-se à disposição dos acessórios (eletrodos) necessários para a execução das técnicas, e são denominados de arranjos de campo, os quais, apresentam uma grande variedade de opções.

Simplificando, os arranjos geoelétricos nada mais são que a disposição dos eletrodos emissores e receptores ao longo do terreno a ser estudado. Lembrando que na disposição dos eletrodos, os denominados AB introduzem uma corrente contínua enquanto os denominados MN medem a diferença de potencial pela passagem da corrente gerada por AB.

SONDAGEM ELÉTRICA VERTICAL (SEV)

Investigações verticais das variações de um parâmetro físico com a profundidade, efetuadas na superfície do terreno a partir de um ponto fixo (investigações verticais pontuais).

A técnica da sondagem elétrica vertical consiste, basicamente, na análise e interpretação de um parâmetro físico, obtido a partir de medidas efetuadas na superfície do terreno, investigando, de maneira pontual, sua variação em profundidade.

O arranjo Schlumberger, além de ser mais prático no campo, sendo necessário o deslocamento de apenas dois eletrodos, as leituras nos equipamentos são menos sujeitas às interferências produzidas por ruídos indesejáveis.

Enquanto os eletrodos de corrente A e B apresentam uma separação crescente (L), em relação ao centro do arranjo (o), os eletrodos de potencia M e N permanecem fixos durante o desenvolvimento do ensaio. A ideia básica deste arranjo, é fazer com que a distância “a”, que separa os eletrodos os eletrodos M e N, tenda a zero em relação à distância crescente entre A e B. O erro produzido por esse tipo de arranjo, que se reflete nos dados de campo (em função dos arranjos necessários nas equações gerais básicas) pode ser considerado insignificante.

CAMINHAMENTO ELÉTRICO (CE)

Investigações laterais das variações de um parâmetro físico, a uma ou várias profundidades determinadas, efetuadas na superfície do terreno (investigações horizontais). Também conhecida como Tomografia Elétrica (TE).

A técnica do caminhamento elétrico se baseia na análise e interpretação de um parâmetro físico, obtido a partir de medidas efetuadas na superfície do terreno, investigando, ao longo de uma seção, sua variação na horizontal, a uma ou mais profundidades determinadas.

Os resultados obtidos se relacionam através de mapas (a uma ou mais profundidades determinadas), ou de seções (com várias profundidades de investigação – vários níveis de investigação).

Enquanto nas SEVs um dos arranjos mais utilizados é o de Schlumberger, no caminhamento elétrico faz-se grande o uso do arranjo Dipolo-Dipolo.

Este tipo de arranjo revela-se como um dos mais precisos e rápidos de serem executados no campo. Uma de suas grandes vantagens reside no fato de que, o estudo da variação lateral do parâmetro físico pode ser efetuado em vários níveis de profundidades, obtendo-se uma caracterização dos materiais, em subsuperfície, tanto horizontalmente como verticalmente.

O arranjo dipolo-dipolo pode ser definido como tendo as seguintes características:

1 – Centro dos dipolos AB e MN não permanecem fixos, mas se deslocam ao longo da linha a ser levantada;

2 – Espaçamento entre os eletrodos A-B igual ao M-N;

3 – Espaçamento entre os dipolos AB e MN pode Varias, utilizando-se, simultaneamente, vários dipolos MN dispostos ao longo da linha; e,

4 – Cada dipolo MN refere-se a um nível de investigação.

PERFILAGEM ELÉTRICA (PERF)

Investigações laterais e verticais das variações de um parâmetro físico, efetuados no interior de furos de sondagens mecânicas.

PERF, é uma técnica utilizada e desenvolvida no interior de furos de sondagens mecânicas. Seus objetivos principais são os de estudar as variações de parâmetros físicos in situ. É aplicada na hidrogeologia e na prospecção de petróleo, como por exemplo, na determinação de níveis arenosos/argilosos, permeabilidades, etc.

Para esta técnica são utilizados os principalmente os mesmos arranjos dos caminhamentos elétricos. Com a diferença que agora o eletrodo A é fixo enquanto os eletrodos M, N e B se movimentam dentro do furo de sondagem.

Aplicações das sondagens geoelétricas

Uma dessas aplicações que podemos destacar é o reconhecimento da resistividade elétrica dos componentes do solo para dimensionamento de malhas de aterramento. 

Os empreendimentos em questão são as subestações energizadas, parques de geração de energia fotovoltaica, parques eólicos, etc. Nesses casos, entender a resistividade do solo onde a malha de aterramento será instalada é, inclusive, um requerimento legal exigido pela ABNT.

Mas os usos da geofísica que contemplam a eletrorresistividade não param por aí. Podemos destacar a identificação do nível do lençol freático, a identificação de estruturas favoráveis a percolação de águas subterrâneas para a perfuração de poços artesianos, a delimitação da extensão de jazidas, a correta determinação de vazamentos de contaminantes no solo, dimensionamento de aterros sanitários, mapeamento de vazios, entre outros.

Seja qual for a sua aplicação e necessidade de investigação geotécnica por eletrorresistividade nos aqui na APL Engenharia estamos prontos para ajuda-lo. Solicite um contato de nossos especialistas.