Mapeamento do Campo Experimental

de Geofísica da FEUP pelo método da

resistividade elétrica

Unidade curricular Projeto FEUP

Novembro de 2013

Qual a distribuição dos valores da resistividade aparente no CEG, a

diferentes profundidades?

Grupo EMM12

Ana Sofia Gorito (up201303231@fe.up.pt)

Guilherme Prata (up201303955@fe.up.pt)

João Silva (up201302854@fe.up.pt)

Evandro Miguel (up201307918@fe.up.pt)

Paulo Carvalho (up201307980@fe.up.pt)

Ricardo Guedes (up201306047@fe.up.pt)

Soraia Lopes (up201308018@fe.up.pt)

Supervisores: Alexandre Leite

Feliciano Rodrigues

Jorge Carvalho

Monitor: José Pedro Gomes

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 Física-

medição 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.

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;

Método da Resistividade elétrica

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

Distância entre os elétrodos de

corrente (interiores) e os elétrodos de

potencial (exteriores) varia.

Figura 4- Método de Wenner

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.

Para o cálculo da resistividade utiliza-se a fórmula:

𝑅 =𝑈

𝐼𝜋 .

𝐵(𝐵 + 𝐴)

𝐴

Resistência (calculada pelo resistivímetro)

Resistividade

Método de Schlumberger

Diferença entre resistência e resistividade

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

• Resistivímetro;

• Cabos de ligação;

• Elétrodos;

• Martelo;

• Fita-métrica;

• Estacas;

• Luneta de topografia;

• Bandeiras de sinalização;

• Elásticos.

Materiais:

Figura 5- Resistivímetro

Figura 6- Elétrodos

Figura7- Luneta de topografia

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;

Procedimento experimental

0

0

20 metros10 m

etro

s

2m

etr

os

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

𝐼𝜋.

1.25(1.25 + 0.25)

0.25

Software: Surfer 8

Método de interpolação: Krigagem

Grelha: 20 linhas

40 colunas

Espaçamento: 0.5 x 0.5 cm

Esquema de cores: Geology

Construção do gráfico

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).

Para as coordenadas:

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.

Discussão

Com base nos resultados recolhidos pela equipa podemos observar

grandes variações nos valores da resistividade:

2<X<6 e 0<Y<4

10<X<12 e 0<Y<4

A resistividade elétrica ostenta valores elevados (>185 ohm/m) revelando a

existência de componentes de natureza não-metálica.

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.

6<X<10 e 2<Y<8

12<X<20 e 2<Y<6

X=2 e 4<Y<8

10<X<14 e 7<Y<10