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?
Grupo EMM12 Ana Sofia Gorito (up201303231@fe.up.pt) Supervisores: Alexandre Leite Feliciano Rodrigues Jorge Carvalho Guilherme Prata (up201303955@fe.up.pt) João Silva (up201302854@fe.up.pt) Monitor: José Pedro Gomes Evandro Miguel (up201307918@fe.up.pt) Paulo Carvalho (up201307980@fe.up.pt) Ricardo Guedes (up201306047@fe.up.pt) Soraia Lopes (up201308018@fe.up.pt)
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.
Estudo do interior da geosfera Métodos diretos Métodos indiretos Métodos Geofísicos
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.
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.
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.
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;
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
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.
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.
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
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.
Trabalho de campo Materiais: Resistivímetro; Cabos de ligação; Elétrodos; Martelo; Fita-métrica; Estacas; Luneta de topografia; Bandeiras de sinalização; Elásticos.
Figura 5- Resistivímetro Figura7- Luneta de topografia Figura 6- Elétrodos
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;
2 metros 20 metros 10 metros 0 0 Figura 8- Planificação do campo experimental
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
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(1.25 + 0.25) 0.25
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
Figura 10- Gráfico a três dimensões construído a partir dos valores de resistividade calculados no trabalho de campo
Figura 11- Mapa de isolinhas que representa os pontos no solo que possuem o mesmo valor de resistividade (mapa de isoresistividade).
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.
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.