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Geofísica
Resistividade de alguns materiais
Geofísica
s e er para alguns materiais
Geofísica
Penetração GPR
Condutividade do terreno (mmhos/m)
 profundidade (pés)
DA SUPERFÍCIE PARA ALVO METÁLICO
Sheet1
		
DEPTH1.XLC
		0.5		0.5		0.5		100
		1		1		1		50
		2		2		2		25
		4		4		4		14
		8		8		8		8
		16		16		16		5
		32		32		32		4
#REF!
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Geofísica
Permissividade dielétrica relativa
(constante dielétrica, r)
Medida adimensional da capacidade de um material guardar carga elétrica quando um campo elétrico é aplicado;
Os valores variam de 1 a 81 (1 = ar, 81 = água);
O valor (para solos e rochas) é controlado principalmente pela saturação de água;
Geofísica
Diferenças em propriedades dielétricas entre dois materiais adjacentes entre os quais a onda de radar se propaga causa a reflexão de parte da energia emitida pelo radar de volta à superfície, onde a amplitude e tempo de retorno (tempo duplo de viagem) pode ser medido. A intensidade das reflexões é controlada pelo contraste nas constantes dielétricas dos dois materiais adjacentes.
Diferenças dielétricas tão pequenas como 1 podem causar reflexões em dados GPR.
Permissividade dielétrica relativa (constante dielétrica, r)
Geofísica
Constante dielétrica de solos e 
sedimentos saturados
	= constante dielétrica da camada de sedimento
a 	= constante dielétrica do ar
w 	= constante dielétrica da água
s 	= constante dielétrica das partículas do solo
f	= porosidade (%)
s	= saturação
Geofísica
Variação da constante dielétrica como
função da porosidade em sedimentos
Sheet1
		0		6		4
		10		9.5		7
		20		13.5		12
		30		19.5		17
		40		25.5		23
		50		32.5		30
Sheet1
		
ARGILA
SILTE E AREIA
porosidade (%)
constante dielétrica
Sheet2
		
Sheet3
		
Sheet4
		
Sheet5
		
Sheet6
		
Sheet7
		
Sheet8
		
Sheet9
		
Sheet10
		
Sheet11
		
Sheet12
		
Sheet13
		
Sheet14
		
Sheet15
		
Sheet16
		
Geofísica
Efeito da saturação de água
na constante dielétrica
Saturação de água (%)
Constante Dielétrica
Geofísica
Constante dielétrica de alguns materiais
Ar		1
Neve	1-2
PVC	3
Asfalto	3-5
Gelo de água doce	4
Concreto	4-11
Rochas
	Granito	4-7
	Arenito	6
	Folhelho	5-15
	Calcário	4-8
	Basalto	8-9
Solos e Sedimentos	4-30
Água doce e salgada	81
Geofísica
Coeficiente de reflexão
onde:
	z1 = impedância da camada 1
	z2 = impedância da camada 2
	r = coeficiente de reflexão
e:
onde:
	 
Geofísica
Em GPR isto pode ser simplificado para:
Geofísica
Intensidades esperadas em reflexão
Constante dielétrica da camada 2 (2)
Coeficiente de reflexão
1
Curvas de Constante Dielétrica
Geofísica
Planejando um levantamento GPR
Estime as características do seu alvo
Determine as dimensões da malha de pesquisa
Selecione a(s) antena(s) apropriada(s)
Inicialize o equipamento GPR
Faça linhas preliminares como teste do planejamento
Ajuste os equipamentos para obter os melhores dados
Adquira os dados
Geofísica
Características do Alvo
Propriedades elétricas do alvo e do material hospedeiro ?
Contrastes dielétricos (afetam as amplitudes de reflexão)
Condutividade elétrica (afeta fortemente a profundidade de investigação)
Os alvos são detectáveis ?
Intervalo de profundidade dos alvos ?
Controla a profundidade de observação (janela de tempo)
Dimensões do alvo e nível de confiança necessário ?
Controla o espaçamento entre linhas
Seleção do filtro horizontal
Quão definidos são os contornos do alvo ?
Nível de água transicional
Bordas de tanque metálico enterrado
Afeta/controla o espaçamento entre linhas
Afeta a seleção do filtro horizontal
Geofísica
Projeto de levantamento GPR
Dimensão principal do alvo
Direção conhecida: as linhas devem ser perpendiculares ao eixo principal
Direção desconhecida: use malha ortogonal
Objetos de dimensões limitadas (tanques)
Necessário 100% de confiança: malha ortogonal, espaçamento igual a menor dimensão dos alvos
100% de confiança impraticável: uma malha de reconhecimento larga seguida por uma malha mais apertada de detalhe
Objetos cilíndricos: malha ortogonal
Geofísica
Objetos planares (camada rochosa, nível de água)
Espaçamento entre linhas determinado pela menor anomalia de interesse;
Linhas em uma direção são, em geral, suficientes.
Projeto de levantamento GPR
Geofísica
(A) Linhas de investigação sobre
 alvos de orientação conhecida.
(B) Linhas de investigação sobre alvos 3-D
 ou alvos de orientação desconhecida.
Configurações de levantamento GPR
Geofísica
Fatores influenciam a seleção da antena
Qual a máxima profundidade do alvo ?
Selecione a antena de mais alta freqüência que penetra àquela profundidade.
Qual o tamanho do alvo ?
Selecione a antena cuja freqüência detecta o alvo com a melhor resolução possível, desde que satisfaça a condição de penetração acima.
Geofísica
Profundidade de investigação GPR
Diminui quando:
Condutividade elétrica aumenta
Saturação de água aumenta
Teor de argila aumenta
Espalhamento aumenta
Contaminação condutiva aumenta
O usuário de GPR não tem controle sobre esses fatores, eles são características do terreno. 
Geofísica
Aumenta quando:
A freqüência das antenas diminui
A potência de transmissão aumenta
A sensibilidade da antena receptora aumenta
O usuário de GPR tem algum controle sobre os fatores acima
Profundidade de investigação GPR
Geofísica
Profundidades normais de investigação GPR
Freqüência (MHz)	 Aplicações	Profundidade	 Range
				(m)		 (ns)
	
	80	Geologia	5 - 30		400 - 700
	MLF 16 - 80	Geologia	 5 - 30+		300 - 800
	100	Geologia,	4 - 25		300 - 500
			Ambiental
	200		 “	1 - 10		70 - 300
	300	Geologia rasa,	1 - 9		 70 - 300
			Engenharia,
			Ambiental
	400		 “	.5 - 4		20 - 100
	500	Geologia rasa,	.5 - 3.5		 20 - 80
			Engenharia,
			Ambiental,
			Arqueologia
0	900	Concreto, Solos,	0 - 1		 10 - 20
			Arqueologia,
			Pontes
	1000, 1500, 2000	Concreto, Pavimentos,	0 - .5		 10 - 15
		Pontes
Geofísica
Exemplos de profundidade de investigação
de GPR em solos e rochas
		100 MHz
		RESISTIVIDADE
(OHMM)
		PENETRAÇÃO
(m)
		ROCHAS
		
		
			Granito & Gnaisse
		7,000 - 15, 000
		20 - 50
			Gabro
		10,000 - 40,000
		30 - 50
			Quartzito
		5,000 - 10,000
		20 - 50
		
		
		
		SOLOS
		
		
		 Areia Grossa & Cascalho
		Seca
		Saturada
		
20,000 - 80,000
1,000 - 5,000
		
25 - 40
10 - 15
			Areia
		Seca
		Saturada
		
5,000 - 20,000
200 - 1,000
		
15 - 30
5 - 10
			Silte
		Seco
		Saturado
		
400 - 2,000
30 - 200
		
5 - 10
3 - 8
			Argila
		Saturada
		
10 - 30
		
2 - 6
			Till
		Seco
		Saturado
		
1,000 - 15,000
200 - 1,000
		
10 - 20
5 - 10
			Turfa
		100 - 300
		8 - 12
		
		
		
		ÁGUA DOCE
		10,000
		20
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