Metode Geofizice de Investigare Geotehnica

5/24/2018 Metode Geofizice de Investigare Geotehnica

1/19

UNIVERSITATEA DIN BUCURETI

FACULTATEA DE GEOLOGIE I GEOFIZIC

MASTER IGGA ANUL 1

- IUNIE 2014 -

1


2/19

CUPRINS

I. INTRODUCERE .......................................................................................................... 3

II. METODE DE INVESTIGARE GEOFIZIC .............................................................. 3

III. GEOFIZICA PENTRU GEOTEHNIC: O COMPONENT A CARACTERIZRII

GEOTEHNICE A AMPLASAMENTULUI................................................................ 4

IV. METODE DE DETERMINARE A ADNCIMII I MORFOLOGIEI ROCII DE

BAZ.............................................................................................................................. 5

1. Ground Penetrating Radar (GPR) ............................................................................. 6

2. Seismica de refractie .................................................................................................. 8

3. Seismica de reflexie ................................................................................................... 9 4. Metoda rezistivitii .................................................................................................. 11

5. Metoda electromagnetic a domeniului de timp (TDEM).................................. 12

6. Analiza spectral a undelor de suprafa ................................................................. 14

7. Gravimetrie ............................................................................................................... 16

BIBLIOGRAFIE ............................................................................................................... 19

2


3/19

Metodele de investigaie geofizice pot fi utilizate n geotehnic n scopul rezolvrii

problemelor inginereti i pot fi aplicate pn la adncimi uzuale de investigare de circa 90 m (darcare pot fi extinse la nevoie) i pot fi conduse de la suprafaa terenului natural, n foraje, N mediul

marin sau n aer.

Geofizica nseamn aplicarea principiilor fizicii n studiul scoartei terestre care este compus

din materiale cu proprieti fizice cum ar fi: densitatea, viteza de propagare a undelor acustice,

elastice, conductivitatea electric susceptibilitatea magnetic, constanta dielectric diferite

Instrumentele geofizice sunt concepute pentru a realiza hrile variaiei spaiale a

proprietilor fizice ale scoarei terestre, cu meniunea c nu pot nregistra variaiile pe scar reltiv

mic. Prin interpretarea nregistrrilor instrumentelor, respectiv a contrastelor (anomaliilor)

proprietilor fizice se pot realiza modele geologice cu diverse grade de detaliere,

care pot fi foarte utile inginerilor geotehnicieni. Datorit faptului c pot aprea ambiguitti ale

datelor, este necesar verificarea datelor geofizice prin comparatie cu investigatii geotehnice in situ

(foraje, etc)

Exist trei mari domenii de aplicare a metodelor de investigare geofizic i anume: geofizica

marin, geofizica de sond, i geofizica de suprafa.

n geofizica marin se utilizeaz metodele magnetice, de rezistivitate i seismic.

n geofizica de sond se aplic metode de cercetare a unui singur foraj sau a mai multorforaje (cross hole).

Achiziia datelor se face prin metode acustice (viteza undelor acustice, forma lor, etc) ,

electrice (rezistivitate normal, potenial spontan,rezistivitate lateral, microrezistivitate, inducie,

rezistivitate focalizat), hidrofizice, nucleare, gamma, gamma-gamma, neutroni, etc.

n geofizica de suprafa se folosesc metode pe baz de curent electric (echipotenial,

polatrizare indus, rezistivitate, potenial spontan), metode electromagnetice (domeniul de

frecvene electromagnetice, ungiul de nclinare, conductivitatea terenului, GPR, detectoare de

metal, seismoelectrice, metoda frecvenei joase VLF), metode nucleare, a cmpului de potenial,

3


4/19

gravimetria, metode seismice (bazate pe reflexia i refracia undelor seismice) metoda undelor de

suprafa (analiza spectral a undelor de suprafa SASW i metoda offsetului obinuit a undelor

Rayleigh.

Metodele de investigare geofizic sunt metode de cercetare nedistructive i noninvazive,

care nu deterioreaz structura terenului cercetat.

Investigarea geofizic este utilizat cu succes n domeniul geotehnicii deoarece este un

mijloc rapid i ieftin de a obine informaii despre subsol, n special n cercetrile pe arii extinse.

Geofizica pentru geotehnic poate oferi informaii pentru pozitionarea forajelor de

cercetare i a naturii terenului dintre forajele existente (de exemplu o intruziune izolat n masa

unor depozite sedimentare nu poate fi detectat prin lucrri de foraj)

De asemenea accesul la zona de studiu este uor datorit greutii reduse a aparaturii, iar

cercetarea se desfoar n condiii de siguran pentru operatori.Instrumentele geofizice pot fi utilizate sub poduri, linii de nalt tensiune, n pduri, locaii

contaminate, arii urbane, pe pante, n general n locuri unde alte mijloace de investigare geotehnic

(cum ar fi penetrometre, foreze) nu se pot folosi. Deloc de neglijat este aspectul c impactul asupra

mediului al metodelor de investigare geofizic este minor., aspect crucial cnd se lucreaz n arii

protejate, contaminate sau pe proprieti particulare.

n plus metodele geofizice sunt mai puin riscante i periculoase dect forajele de

investigare geotehnic i ofer inginerilor geotehnicieni nformaii care iajut s reduc numrulforajelor.

Investigarea geofizic pentru geotehnic nu este un nlocuitor pentru cercetarea prin forajesau teste in situ i de laborator. Ea ofer date preioase pentru planificarea acestora i furnizeaz o

imagine volumetric a subsolului cercetat, spre deosebire de celelalte metode, care sunt punctuale.

Pentru ingineria geotehnic prezint interes 12 metode de investigare geofizic, toate

conduse de la nivelul terenului natural, cu exceptia tomografiei seismice. Cele mai utilizate metode

geofizice sunt refracia seismic, reflexia seismic, MASW, ReMi, cross hole, tomografia seismic,

GPR, electromagnetice, rezistivitatea elecric, polarizarea indus, potenialul spontan i gravimetria.

(Anderson, 2006; Wightman et al., 2004)Aceste metode se utilizeaz pe amplasamentele de interes n scopul:

4


5/19

1. caracterizrii subsolului adncimea rocii de baz, tipul rocilor, limitele stratelor, nivelul

apei subterane, fluxul apei subterane, falii sau fracturi locale, etc;

2. proprietile inginereti ale terenului de fundare stiffness, densitatea, rezistivitatea

electric, porozitatea, etc;

3. detectarea golurilor subterane, a minelor abandonate, etc

4. detectarea obiectelor produse de om, ngropate n subsol reele de utiliti, rezervoare

subterane de stocare, etc.

Este evident faptul c investigarea geofizic are i dezavantaje i anume ambiguitatea

rezultatelor. n lipsa unor date de control externe, obinute prin alte mijloace de investigare

geotehnic in situ (foraje, pentrari dinamice, etc) datele din investigaiile geofizice singulare,

necomparate, pot fi transformate ntr-un numr infinit de modele ale terenului teoretice, corecte.

De aceea este necesar compararea datelor geofizice cu cele din investigaiile in situ.O alt limitare semnificativ este dat de perturbaiile care apatr n subsol din diverse cauze

i care nu pot fi clar decelate de condiiile naturale.

Printre utilizrile metodelor geofizice n geotehnic se numr i cea a determinrii

caracteristicilor geotehnice ale subsolului de pe amplasamentul studiat.

n referatul de fa voi aborda problema determinrii adncimii rocii de baz i a elaborrii

hrii morfologiei acesteia, problem important prin prisma faptului c determinarea ei este

important n proiectarea geotehnic i trebuie bine detreminat deoarece aceast adncime nu esteconstant i poate fi afectat de fracturi sau falii.

Determinarea celei mai bune metode investigare se face analiznd harta geologic i

seciunile geologice, care ofer date referitoare la proprietile fizice ale rocilor din zona studiat.De asemenea este necesar i estimarea adncimii la care se poate afla roca de baz, pentru c nu

toate metodele geofizice pot fi folosite la investigaii de adncime mare. Exist numeroase metode

de investigare geofizic, dup cum urmeaz:

1.Ground Penetrating Radar (GPR).

2.Refracia seismic.

3.Reflexia seismic

4.Metode geoeelectrice

5


6/19

5.TDEM.

6.Metoda conductivitilor

7.Analiza spectral a undelor de suprafa (SASW).

8.Analiza semnalului acustic cu software-ul SeisOpt

9.Gravimetria.

1. Ground Penetrating Radar (GPR)

Conceptul de baz: metoda se utilizeaz acolo unsde se presupune c roca de baz este

localizat la adncimi mici, nu exist acvifer freatic i roci argiloase. Dac aceste condiii sunt

ndeplinite, investigaia poate ajunge la civa metri.

Sistemul ground penetrating Radar

Instrumentul GPR este compus dintr-o unitate de achiziie a datelor, un emitor i o anten(receptor). Exist antene diferite pentru adncimi diferite de investigare, cele de frecven redus

asigur o adncime mai mare dar o rezoluie mai mic i invers, cele de frecven mai mare ofer o

rezoluie mai bun, dar limiteaz adncimea de investigare. Emitorul pulseaz n subsol unde

electro-magnetice de frecven ridicat, care sunt reflectate de obiecte sau de stratele geologice de

deasupra rocii de baz n funcie de constanta dielectric a acestora. Undele reflectate sunt captate

de ctre receptor, care le stocheaz n memorie.

6


7/19

Achiziionarea datelor

Investigaiile GPR sunt efectuate pri prinon mpingerea antenei n pmnt la fiecare pas

normal al unui operator, datele fiind stocate n receptor i prezentate pe ecranul acestuia:

Procesarea datelor

Datele sunt procesate asemntor cu cele achiziionate prin procedeul reflexiei seismice cuun singur canal. n acest pas se poate face normalizarea distanelor, scalarea orizontal, filtrarea

orizontal i vertical, coreciile vitezelor. n funcie de calitatea datelor nu este necesar procesarea

acestora, n cazul n care sunt necesare doar observaiile din teren pentru determinarea adncimii

rocii de baz.

Interpretarea datelor

nainte de a calcula adncimea rocii de baz, trebuie determinat viteza semnalului GPR n

subsol. Aceasta poate fi estimat n funcie de vitezele specifice fiecrui tip de pmnt sau poate fi

obinut n teren prin observaii deasupra unui obiect ngropat cunoscut.

Avantaje

Este o metod relativ rapid, care ofer date n timp real, odat cu progresul investigaiei. n

cazul n care sunt necesare adncimi mai mari de penetrare sau rezoluii nalte antenele pot fi

schimbate foarte uor.

Limitri

Probabil cea mai mare limitare a metodei vine din faptul c utilizarea aparaturii depinde

foarte mult deamplasament, respectiv de contrastul dintre proprietile dielectrice ale rocii de baz

i ale formaiunilor acoperitoare.

Adncimea de investigare depinde de frecvena antenei, de conductivitatea formaiunilor

acoperitoare i de prezena startelor de natur argiloas n acestea.

Dac se utilizeaz o anten cu frecven joas, rezoluia investigaiei este mai mic dect

dac se utillizeaz o anten cu frecven nalt. Dac antena de joas frecven nu este ecranat

undele sunt mprtiate n toate direciile.

Rezultatul poate fi influenat negativ de prezena n apropiere a linilor electrice subterane

sau supraterane care pot interfera cu semnalul GPR sau de investigaiile sub poduri unde pot avea

loc reflectri suplimentare de unde datorit grinzilor.

7


8/19

2. Seismica de refracie

Conceptul de baz

Este una dintre cele mai utilizate metode geofizice pentru determinarea adncimii rocii de

baz, n special pentru adncimi de pn la 30 m. Metoda presupune existena unei surse de

energie, usual un baros (pn la adncimi de 15 m) sau o greutate care cade de la nlime sau capsepirotehnice (pentru adncimi pn la 30 m). Undele seismice produse de surs penetreaz

formaiunile acoperitoare ale rocii de baz i sunt refractate pe roca de baz. n timp ce se

deplaseaz pe roca de baz aceste unde continu s emit energie seismic spre suprafa. Aceste

unde sunt captate de geofoni amplasai la suprafaa terenului. n interpretrile metodei seismice de

refracie pot fi utilizate att undele de compresiune (undele P) ct i undele de forfecare (undele S),

dar n mod obinuit se lucreaz cu undele de compresiune.

Schema investigrii prin seismica de refracie

Achiziia datelor

Proiectarea investigaiei necesit o bun nelegere a vitezei de propagare a undelor prin

roca de baz i a adncimii la care se gsete aceasta, precum i a vitezei undelor prin formaiunile

acoperitoare, respectiv s se cunoasc n mare ce tipuri de roci sunt acestea. n funcie de aceste

informaii se alege distana ntre geofoni, lungimea liniei de geofoni, timpul estimat pentru primasosire a undei de oc la fiecare geofon i cea mai bun poziie pentru sursa de zgomot.

8


9/19

Procesarea datelor

Primul pas n procesarea/interpretarea datelor seismice este decelarea timpului de sosire a

semnalului, numit primul semnal. Se elaboreaz un grafic care arat timpii de sosire i distana

dintre sursa undelor i geofon, denumit graficul timp distan.


Datele se pot interpreta utiliznd mai multe metode, cea mai utilizat fiind metoda GRM,

metoda reciproc generalizat. Interpretarea se face n scopul determinrii adncimii rocii de baz

sub geofonul X, prin cteva calcule simple prin msurarea timpului de propagare a undelor de la

surs la geofon.

Avantajele metodei

Metoda refraciei seismice d rezultate foarte bune acolo unde viteza de propagare aundelor prin roca de baz este mai mare dect cea de propagare prin rocile acoperitoare i are o

rezoluie mare.

Limitrile metodei

probabil cea mai restrictiv limitare este aceea c fiecare dintre suprafeele de refracie

inferioare (spre roca de baz) trebuie s aib viteza de propagare a undelor mai mare dect

suprafeele superioare. Totui, acest aspect este nu este limitativ dac n roca de baz senregistreaz viteze superioare fa de rocile acoperitoare.

Dac nivelul apei subterane se gsete n rocile acoperitoare sau aproape de roca de baz, se

poate distorsiona nregistrarea timpului de sosire a undelor refractate pe suprafaa rocii de baz

De asemenea pot aprea distorsiuni datorit zgomotului local (trafic auto, etc). Influena

acestui zgomot poate fi combtut prin utilizarea unei surse de mare energie sau prin repetarea

impactului.

3. Seismica de reflexie

Conceptul de baz

La aplicarea acestei metode se utilizeaz o surs seismic de suprafa, care creeaz unde

seismice n subsol. La interfeele dintre strate, acolo unde seschimb densitatea sau viteza de

propagare, o parte din aceste unde sunt reflectate napoi ctre suprafa, iar o parte trece subinterfaa respectiv. Undele care trec de prima interfa n adncime sunt apoi reflectate napoi

9


10/19

ctre suprafaa terenului de cea de a doua interfa i aa mai departe pn la roca de baz.

Geofonii amplasai la suprafaa terenului capteaz aceste unde reflectate.

Schema investigrii prin seismica de reflexie

Achiziia datelor

La suprafaa terenului se amplaseaz o linie de geofoni, care nregistreaz ocurile din surs

i undele reflectate de suprafeele de separaie, la intrevale regulate de timp i la stocheaz n

unitatea de achiziie a datelor. Geofonii i distana ocului iniial se aleg n funcie de scopul

urmrit. Numrul canalelor trebuie ales astfel nct s fie corelat cu adncimea de investigare.

Procesarea datelor

Exist i aici mai multe tehnici de procesare a datelor. Acestea includ filtrarea, coreciile

efectelor vitezei subterane i separarea traiectoriilor care provin din acelai punct de adncime

comun (CDP) pe suprafaa de reflexie. Obiectivul principal este acela de a obine un grup de

traiectorii seismice care pot fi suprapuse pentru a indica fiecare punct de reflexie ct mai clar

posibil. Linia care unete aceste puncte de reflexie constituie reflectorul.


Interpretarea cea mai bun a datelor este elaborarea unei seciuni seismice care s arate

relaia dintre punctele de adncime comun (CDP) i adncime.

Avantajele metodei

Avantajul major al metodei este acela c nu necesit o surs de putere mare pentru o

anumit adncime de investigare, comparativ cu metoda refraciei i c adncimea maxim este mai

mare dect cea atins prin refracie

10


11/19

Limitri

Metoda reflexiei necesit un volum mai mare de munc i este mai scump dect alte

metode de investigare geofizic i este utilizat pentru adncimi de investigare mai mari de 30 m.

Pn la aceast adncime este recomandat s se foloseasc metoda refraciei, care este mai

economic i mai uor de realizat.4. Metoda rezistivitii

Conceptul de baz

Aceast metod poate fi utilizat atunci cnd roca de baz i formaiunile acoperitoare au

rezistiviti diferite (majoritatea cazurilor). Investigarea se poate face pe dou direcii i anume

sondaje electrice verticale i profile, dar acestea din urm nu sunt uzuale deoarece sunt

utilizate mai mult pentru determinarea variaiilor laterale ale rezistivitii.

Sondaj de rezistivitate

Achiziia datelor

Se injecteaz un curent electric n sol prin electrozii A, B, voltajul fiind msurat ntre

electrozii M i N (vezi figura de mai jos).

n funcie de distana dintre electrozi se msoar rezistivitatea subsolului. Pasul urmtor:

distana dintre electrozi se mrete, curentul ptrunde mai adnc n teren i se efectueaz o nou

msurtoare. Se repet aceast procedur pentru distane tot mai mari ntre electrozi, nregistrndu-

se mai multe rezistiviti, corespunztoare distanelor respective. La terminarea msurtorilor se

elaboreaz un grafic rezistivitate/spaiu dintre electrozi, din care rezult c la spaiu mic ntre

electrozi rezistivitatea masurat este aceea a formaiunilor acoperitoare i la spaii mari cea a rocii

de baz. Curba rezistivitilor se interpreteaz cu ajutorul unui software care furnizeaz un model al

rezistivitilor care mbin rezistivitatea calculat cu datele din teren.

11


12/19

Avantajele metodei

Nu necesit creterea progresiv a rezistivitii stratelor cu adncimea, ele trebuie doar s

aib rezistiviti diferite. Procedurile din teren sunt simple i rapide, un sondaj pn la 50 m

necesit mai puin de o or.

Limitri

Datorit faptului c electrozii se nfig n pmnt, investigarea se realizeaz cu mare greutate

atunci cnd terenul este stncos sau este acoperit cu asfalt, beton, etc. n plus, dac terenul este

uscat, solul trebuie umezit pentru a realiza un contact electric ntre electrozi i teren.

n general distana dintre electrozii de curent poate fi de maxim trei ori mai mare dect

adncimea maxim de investigare. Astfel c dac roca de baz se gsete la adncimea de 15 m,

electrozii de curent trebuiesc dispui la maxim 45 m unul fa de cellalt. Variaia lateral arezistivitii sau prezena unor obiecte metalice n apropierea sondajului poate afecta acurateea

interpretrii adncimii.

5. Metoda electromagnetic a domeniului de timp (TDEM)

Conceptul de baz

Este o alt metod utilizat pentru obinerea distribuiei verticale a rezistivitilor terenului,

care poate fi utilizat foarte nbine n cazul stratelor cu conductivitate mare, dar poate fi utilizat i

n cazul stratelor cu rezistivitate mare, cum este n general cazul rocilor de baz. n prezent este

folosit n locul sondajelor electrice pentru c necesit timp mai puin i estimarea adncimilor este

mai precis.

Sondaj prin metoda electromagnetic a domeniului de timp

12


13/19

Achiziia datelor

Metoda const n micarea unuei antene ptrate, din srm, pe suprafaa terenului.

Lungimea laturilor antenei este aproximativ o jumtate din adncimea de investigare dorit.

O bobin receptor este amplasat n centrul antenei. Se emite un curent electric prin anten, curent

care este imediat oprit. Oprirea brusc a curentului din emitor determin generarea unui curentelectric n sol. Intensitatea acestui curent este legat de conductivitatea fiecrui strat din subsol,

curentul fiind cu att mai intens cu ct stratele au conductivitatea mai mic.

Voltajul curentului msurat n receptor nu ajunge instantaneu zero atunci cnd se oprete

curentul din emitor, ci are o mic decalare pn se oprete acest curent. Voltajul msurat de

receptor este apoi convertit n rezistivitate i se elaboreaz un grafic rezistivitate timp.

Ciclul de pornire oprire a curentului se repet de cteva ori ceea ce permite stocarea

voltajelor rezultate, mbuntind astfel raportul semnal/zgomot. Procedura se repet n diferite

puncte din aria studiat, pn la acoperirea total a acesteia i se realizeaz o curb a sondajului

pentru fiecare punct, care arat rezistivitate la diferite momente de decalare.

Procesarea datelor

Datele nregistrate n teren sunt trasferate n computer, singura procesare a datelor fiind

aceea de eliminare a datelor greite. Datele sunt apoi introduse ntr-un software special care

elaboreaz curbele sondajelor i faciliteaz interpretarea acestora.


Curba sondajului este interpretat cu ajutorul software-ului de specialitate penrtu a elabora

un model al rezistivitilor i grosimilor stratelor. Interpretorul construiete un model preliminar

care calculeaz curbele sondajului pentru acest model. Dup aceea modelul se ajusteaz cu noi

curbe pn se apropie de msurtorile din teren. Procesul este repetat pn se obine apropierea

cea mai mare ntre curbele modelului i cele din teren, proces numit inversiune.

Avantaje

Cel mai important avantaj este acela c aceast metod este superioar metodei rezistivitii,

n special pentru adncimi de investigare mai mari de 50 m i nu sunt necesari electrozi.

Limitri

Este o metod care determin distribuia vertical a rezistivitilor, mai greu de utilizat la

investigarea formaiunilor cu rezistivitate mare.

13


14/19

Cea mai mare problem o genereaz prezena n arealul studiat a gardurilor, liniilor de

transport a curentului electric, n general a structurilor care au n componen metal, care mpiedic

desfurarea caestui tip de investigaie.

6. Analiza spectral a undelor de suprafa

Conceptul de baz

Analiza spectral a undelor de suprafa (SASW) este o metod utilizat pentru msurarea

adncimii stratelor i a vitezei undelor de forfecare ale subsolului. n general metoda este utilizat

pentru determinarea vitezei undelor de forfecare n stratele cu grosime mare, la adncimile la care

aceasta se schimb dect pentru investigarea stratelor subiri. Metoda se bazeaz pe propagarea

undelor mecanice induse Rayleigh. Prin lovirea solulu cu un ciocan sau cu o alt surs se creeaz ound de deformare rapid, care include unda de suprafa sau Rayleigh. Aceast und este

nregistrat de dou traductoare amplasate coliniar cu punctul de impact, la intervale fixe.

Traductoarele, care pot fi chiar mici acceleratoare, nregistreaz trecerea undelor. Datele de ieire

sunt furnizate sub forma unor grafice a diferenelor de faz ntre cele dou traductoare, n funcie

de frecven. Se calculeaz curba de dispersie, un profil a undelor Rayleigh contra lungimilor de

und. Raportul dintre undele Rayleigh i cele de forfecare este de 0,9:1, astfel c pot fi estimate

vitezele undelor de forfecare. Efortul de forfecare (G) al terenului poate fi calculat din vitezaundelor de forfecare dac se cunoate densitatea materialului i poate fi obinut un tablou al

eforturilor n funcie de adncime.

Undele Rayleigh au viteze care depind de lungimea lor de und, un fenomen numit

dispersie. Undele au lungimi de und diferite, funcie de adncime, lungimile mai mari de und

nregistrndu-se la adncimi mai mari. Acest principiu este utilizat la determinarea grosimii

stratelor cu rezistene diferite

Schema variaiei undelor Rayleigh cu adncimea

14


15/19

Achiziia datelor

Dispersia undelor de suprafa pate fi msurat cu ajutorul unei surse active i a unui

aranjament liniar de receptoare. Curba de dispersie este apoi inversat pentru a determina profilul

corespunztor al vtezei undelor de forfecare.

Exist dou procedee utilizate n explorarea cu unde de suprafa SASW (cea mai utilizat)i MASW.

Sursele utilizate sunt alese n funcie de adncimea de investigare care trebuie atins. Sursele

grele genereaz frecvene joase care asigur o adncime de penetrare mai mare,n timp ce o

combinaie de surse grele i uoare ajut la investigarea zonelor adnci i mai apropiate de

suprafa n acelai timp.

Sursele intermitente sunt reprezentate de baroase i greuti (pentru adncimi de investigare

pn la 15 m), sursele continue: vibratoare electromagnetice ( pentru adncimi de investigare pn

la 40 m), oscilatoare cu mas excentric, utilaje terasiere grele (pentru adncimi de investigare ntre

30 i 150 m).

Undele seismice sunt nregistrate cu o pereche de receptoare verticale. Pentru adncimi de

investigare de pn la 100 m se utilizeaz geofoni de 1 Hz, iar pentru adncimi cuprinse ntre 10 i

30 m se folosesc geofonide 5 sau 10 Hz. Datele sunt nregistrate de ambele pri ale geofonilor,

pentru a capta undele n ambele direcii, nainte i napoi.Procesarea datelor

Datele sunt analiazte cu programe speciale care calculeaz adtele de faz a semnalelor de

intrare timp voltaj, n mod obinuit se negistreaz doar semnalele puterii ncruciate a spectrului

i a coerenei. Semnalul coerent ponderat este utilizat pentru a mri calitatea raportului semnal

zgomot. Procesarea iniial se face n teren i se poate elabora rapid un profil iniial al vitezelor

undelor de forfecare.


Interpretarea const n modelarea computerizat a vitezei undelor de suprafa pentru a

determina profilul vitezelor undelor de forfecare.

Avantajul major al acestei metode este acela c este non invaziv i non distructiv i c

poate fi investigat un volum mult mai mare din scoara terestr comparativ cu metodele prin

foraje.

15


16/19

Limitri

Adncimea de investigare este limitat de cea mai mare lungime de und care poate fi

generat de surs msurat cu acuratee n teren i modelat n computer. n general acest tip de

unde sunt generate de surse grele, dar condiiile de pe amplasament pot limita adncimea maxim.

Zgomotul determinat de activitile umane poate perturba raportul semnal zgomot la frecvenejoase.

Adncimeade investigare este o jumtate pn la otreime din cea mai mare lungime de

und; se pot realiza investigaii chiar pn la 1 m adncime.

Metoda poate fi utilizat pentru msurarea undelor de compresiune i forfecare pentru

depozite de grosime mare peste roca de baz.

7. Gravimetrie

Conceptul de baz

Prin aceast metod se msoar mici diferene spaiale ale cmpului gravitaional terestru.

Dac roca de baz i formaiunile acoperitoare au densiti diferite, valorile gravitaiei se schimb

deasupra suprafeei rocii de baz.

n cazul n care densitatea rocii de baz este mai mare dect cea a formaiunilor

acoperitoare, cmpul gravitaional este mai intens pe msura apropierii rocii de baz de suprafaa

terenului.

Instrumentul de msur se numete gravimetru i msoar diferenele spaiale din cmpul

gravitaional i nu valorile absolute ale gravitii.

Anomaliile cmplui gravitaional deasupra rocii de baz (concavitate sau convexitate)

depind de amplitudinea depresiunii sau convexitii, de lime, adncime i de contrastul dedensitate ntre roca de baz i formaiunile acoperitoare.

O suprafa extins a rocii de baz cu un contrast mare de densitate va produce anomalii

mari ale cmpului gravitaional, iar structuri cu extindere mic, chiar i cu un contrast mare de

densitate vor produce anomalii de amplitudine redus a cmpului gravitaional. Pentru c marimea

anomaliei depinde de proprietile structurii i de adncimea la care se gsete, uneori nici nu poate

fi observat. Datorit acestui fapt, nregistrrile valorilor cmpului gravitaional trebuie s se

realizeze cu mult acuratee. Variaiile anomaliilor cmpului gravitaional corespunztoare variaiei

16


17/19

suprafeei rocii de baz pot varia de la nedetectabile la sute de microgali.

Investigarea rocii de baz sub forma unui sinclinal

Achiziia datelor

Investigaiile se desfoar n aria de interes, n mod normal, n lungul unor profile, distana

dintre acestea se alege n funcie de estimarea extinderii spaiale a rocii de baz. Dac extinderea

este redus, liniile profilelor trebuie s fie mai apropiate dect n cazul n care roca de baz este

mai extins.

Este recomandabil ca nainte de cercetarea n teren s se modeleze matematic anomaliile

ateptate. Din modelare, n funcie de acurateea instrumentului se pot estima mrimea anomaliei i

spaiul necesar ntre profile.

Investigarea se realizeaz prin citiri ale valorilor cmpului gravitaional n lungul unor

profile care se suprapun peste locaia estimat a formei rocii de baz. Este recomandabil ca la

fiecare jumtate de or s se remsoare prima staie, pentru calibrarea instrumentului. Deoarece

gravitaia descrete cu distana fa de centrul Pmntului, cotele fiecrei staii se vor msura cu o

acuratee de 3 cm.Since gravity decreases with distance from the center of the earth, the elevation of each station

has to be measured to an accuracy of about 3 cm.

Procesarea datelor

Pentru procesarea datelor se aplic numeroase corecii citirilor valorilor gravitaiei. Pentru

fiecare citire se aplic corecii pentru cot, latitudine i dac exist variaii ale topografiei i pentru

aceasta.

17


18/19


Datele culese din tere se prelucreaz cu softuri care calculeaz cmpul gravitaional al

structurilor geologice introduse de operator. Apoi programul va schimba parametrii (forma,

adncimea) corpului cercetat (n acest caz roca de baz) pn cnd valorile calculate ale cmpului

gravitaional se potrivesc cu cele msurate n teren. Acest proces se numete inversie i este utilizatfrecvent n geofizic. Dup terminarea prelucrrii e obine o hart a valorilor cmpului

gravitaional.

Avantaje

Aceast metod necesit aparatur puin (un gravimetru i un instrument pentru citirile

cotelor), nu este invaziv i distructiv, putnd fi utilizat i n arii mai sensibile.

LimitriMsurtorile gravimetrice necesit o procedur laborioas de lucru: este necesar o calare

foarte atent, iar dup ce se face citirea mecanismul trebuie blocat pentru a stopa vibraiile n exces.

Instrumentul trebuie plasat pe un substrat tare care nu trebuie s se mite pn cnd se efectueaz

citirile i pentru toate puncte sunt necesare detrminri ale cotelor terenului.

Anomaliile generate de roca de baz devin din ce n ce mai mici, cu ct adncimea crete.

Modelarea iniial este important pentru stabilirea mrimii ateptate a anomaliei pentru a puteaestima dac sunt fezabile msurtorile n teren.

Dac ntre roca de baz i suprafa exist strate a cror grosime sau densitate variaz n

suprafa, ele vor crea anomalii ale cmpului gravitaional care pot fi interpretate drept anomalii ale

cmpului gravitaional al rocii de baz. De asemenea aceeai problem apare n zonele cu

fracturate.

Din pcate nici o metod de investigare geofizic, dintre cele prezentate mai sus, poate cuexcepia metodei GPR n condiii ideale, nu ofer o imagine de detaliu a suprafeei rocii de baz.

Totui, n condiiile n care se cunoate geologia zonei care trebuie cercetat i exist profile

geologice, se poate alege metoda de investigare adecvat condiiilor geologice i tectonice de pe

amplasament, astfel nct investigaia geofizic s ofere rezultate de o acuratee ct mai mare, care

s poat fi utilizate cu succes n activitile d eproiectare geotehnic.

18


19/19

BIBLIOGRAFIE

1.William Owen: Geophysical Methods for Determining the Geotechnical Engineering

Properties of Earth Materials Revista Caltrans Division of Research and Innovation, 2010

2. Neil Anderson et al.: Geophysical Methods Commonly Employed for Geotechnical Site

Characterization - Transportation Research Circular, Number E-C130, 2008

3.K.H. Earley, D. Rudenko: Use of Geophysical Methods in a Geotechnical Investigation -

Proceedings: Second International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering,

June 1-5, 1988, St. Louis, Mo., Paper No. 2.64

4.Dr. Neil L. Anderson: Application of Innovative Nondestructive Methods to Geotechnical

and Environmental Investigations - Missouri Department of Transportation Research,

Development and Technology, Research Report 2003

5. U.S. Department of Transportation Federal Highway: Subsurface Investigations ,

Geotechnical Site Characterization Reference manual - Administration Publication

No. FHWA NHI-01-031 May 2002

6. www.cflhd.gov

19

Documents

Metode Geofizice de Investigare Geotehnica