Mapeamento do Campo Experimental de Geofísica da FEUP pelo método da resistividade elétrica

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Roberto Caetano Gusmão
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1 Unidade curricular Projeto FEUP Novembro de 2013 Mapeamento do Campo Experimental de Geofísica da FEUP pelo método da resistividade elétrica Qual a distribuição dos valores da resistividade aparente no CEG, a diferentes profundidades?

2 Grupo EMM12 Ana Sofia Gorito Supervisores: Alexandre Leite Feliciano Rodrigues Jorge Carvalho Guilherme Prata João Silva Monitor: José Pedro Gomes Evandro Miguel Paulo Carvalho Ricardo Guedes Soraia Lopes

3 Objetivos do trabalho Estudar e compreender o método geofísico da resistividade elétrica; Aplicar o método da resistividade elétrica de forma a medir os níveis de resistividade no solo do campo geotécnico da FEUP.

4 Estudo do interior da geosfera Métodos diretos Métodos indiretos Métodos Geofísicos

5 Geofísica Ciência que estuda a estrutura, composição e dinâmica do planeta Terra sob a ótica da física. Compreende uma parte do domínio da Físicamedição de grandezas- e outra do domínio da Geologia- interpretação dos resultados. Métodos Geofísicos São técnicas indiretas que permitem avaliar as condições geológicas locais através dos contrastes existentes nas propriedades físicas dos materias na subsuperfície terrestre.

6 Os contrastes existentes no subsolo podem dever-se a variações a nível da condutividade ou resistividade elétrica, magnetismo, densidade, etc..., dos materiais constituem o solo. Os métodos geofísicos possuem uma grande credibilidade por serem rápidos, económicos e não destrutivos.

7 Método da Resistividade elétrica A resistividade, ou resistência elétrica específica, é uma propriedade de um material que expressa a maior ou menor resistência que este opõe ao ser atravessado por corrente elétrica. Quanto mais baixa for a resistividade mais facilmente o material permite a passagem de uma corrente, ou seja, maior é a condutividade elétrica.

8 Método da Resistividade elétrica Baseia-se no estudo do potencial elétrico de campos elétricos já existentes no solo ou artificialmente criados, por um resistivímetro e elétrodos dispostos no solo; Permite comparar os valores de resistividade do solo ao longo do terreno e consequentemente reconhecer estruturas geológicas a uma profundidade na ordem dos 500 metros; (Sousa, Vasco Mendes de. 1945) Muito utilizado na deteção de plumas de contaminação nos solos e no estudo de variações litológicas dos mesmos;

dispostos no solo medindo a resistência elétrica nesse mesmo trajeto marcado.

9 Resistivímetro O resistivímetro é um equipamento geofísico responsável pela emissão de corrente elétrica, numa intensidade controlada, entre os elétrodos dispostos no solo medindo a resistência elétrica nesse mesmo trajeto marcado. ( Resistivímetro. Acedido entre Setembro/Outubro de 2013) Figura 1 e 2- Resistivímetro

10 Criação de campos elétricos artificias e possíveis configurações Figura 3- Método de Schlumberger Figura 4- Método de Wenner Distância entre os elétrodos de corrente (interiores) e os elétrodos de potencial (exteriores) varia. Distâncias entre os elétrodo de corrente (interiores) e os elétrodos de potencial (exteriores) não varia.

11 Diferença entre resistência e resistividade A partir da resistência calculada pelo resistivímetro é possível calcular a resisitividade. A resistência e a resistividade estão relacionadas na medida em que uma depende da outra. São ambas medidas que representam a dificuldade do fluxo de eletricidade ao atravessar um corpo. No entanto, a resistividade é uma propriedade do material e a resistência é medida em relação a um determinado objeto.

12 Diferença entre resistência e resistividade Para o cálculo da resistividade utiliza-se a fórmula: Resistência (calculada pelo resistivímetro) R = U I π. B(B + A) A Resistividade Método de Schlumberger

13 Variação da resistividade A resistência aparente é variável com a posição dos elétrodos (conforme estes estejam mais ou menos afastados) e com a composição e heterogeneidade do subsolo (existência ou não de componentes que conduzem bem a corrente elétrica). (Sousa, Vasco Mendes de. 1945) Conforme a variação dos valores da resistividade será possível estimar uma possível composição do solo, ou seja, poderemos inferir os materiais nele existente.

14 Trabalho de campo Materiais: Resistivímetro; Cabos de ligação; Elétrodos; Martelo; Fita-métrica; Estacas; Luneta de topografia; Bandeiras de sinalização; Elásticos.

15 Figura 5- Resistivímetro Figura7- Luneta de topografia Figura 6- Elétrodos

16 Procedimento experimental 1) Efetuaram-se as medições necessárias no terreno, com o auxílio da luneta de topografia, para a criação de uma malha quadrada (com 2 metros de lado) em cujos nós se iriam realizar as medições geoéletricas; 2) O campo experimental, que possuía uma área de 400m^2, foi dividido em dois campos retangulares de dimensões 20x10 metros; 3) Colocaram-se estacas no terreno e a elas foram presos elásticos de forma a delimitar a zona de medição, e dividindo o espaço em várias filas; 4) Colocaram-se bandeiras de sinalização ao longo do elástico com o espaçamento de dois metros entre cada uma delas;

17 2 metros 20 metros 10 metros 0 0 Figura 8- Planificação do campo experimental

18 5) Inseriram-se 4 elétrodos em linha reta com distância de 0.25m entre os elétrodos de corrente e 1.25m entre os elétrodos de potencial ; Figura 9- Disposição dos elétrodos no terreno segundo o método de Schlumberger

19 6) Preparou-se o resistivímetro e induziu-se uma intensidade de corrente de 0,5 ma; 7) Estabeleceu-se ligação entre o e o resistivímetro e os quatro elétrodos recorrendo a cabos de ligação e ligou-se o aparelho; 8) Registou-se numa folha de cálculo o valor da resistência do solo calculada pelo resistivímetro; 9) Calculou-se a resistividade recorrendo à fórmula: R = U I π. 1.25( ) 0.25

20 Construção do gráfico Software: Surfer 8 Método de interpolação: Krigagem Grelha: 20 linhas 40 colunas Espaçamento: 0.5 x 0.5 cm Esquema de cores: Geology

21 Figura 10- Gráfico a três dimensões construído a partir dos valores de resistividade calculados no trabalho de campo

22 Figura 11- Mapa de isolinhas que representa os pontos no solo que possuem o mesmo valor de resistividade (mapa de isoresistividade).

23 Discussão Com base nos resultados recolhidos pela equipa podemos observar grandes variações nos valores da resistividade: Para as coordenadas: 2<X<6 e 0<Y<4 10<X<12 e 0<Y<4 Valores da resistividade revelam ser de caráter reduzido (<135 ohm/m) o que permite deduzir que nas referidas áreas do terreno a condutividade dos materiais é elevada estando implícita uma possível existência de substâncias metálicas.

24 6<X<10 e 2<Y<8 12<X<20 e 2<Y<6 A resistividade elétrica ostenta valores elevados (>185 ohm/m) revelando a existência de componentes de natureza não-metálica. X=2 e 4<Y<8 10<X<14 e 7<Y<10 A resistividade apresenta valores intermédios (entre 135 e 185 ohm/m), podendo aferir que os materiais presentes no subsolo nas zonas referidas possuirão índices de condutividade elétrica intermédios.

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