Objetivo
�Verificar a existência de contaminação
�Determinar o grau de contaminação
�Distribuição de contaminantes no subsolo
�Determinar as propriedades mecânicas e hidráulicas dos materiais envolvidos
�Avaliar o desempenho
Ensaios geotécnicos
� Sondagens de simples reconhecimento – SPT
� Ensaios de penetração do cone
� Ensaios de palheta
� Ensaio pressiométrico
� Ensaio dilatométrico
� Parâmetros do solo
•Força;•Deslocamento;•Deformação Específica - Tensão;•Pressão Total;•Poro-Pressão;•Nível d’Água.
Instrumentação Geotécnica
�Instrumentação Geotécnica�Piezômetros�Inclinômetro�Extensômetro�Perfilômetro�Células pressão�Strain gages�Placa de recalque
Instrumentação Geotécnica
Recursos
Instrumentação
PiezometroPoro pressão
InclinometroDeslocamento Horizontal
Strain GagesDeformação
Célula de Pressão Total
Instrumentação Geotécnica -
Tecnologias geofísicas
Métodos Campos de força Propriedades físicas
Campos principais de aplicação
Gravimétricos Campo gravitacional terrestre
Densidade Petróleo
Magnéticos Campo magnético terrestre
Suscetibilidade magnética
Mineração
Elétricos Campo elétrico natural ou campo elétrico artificial
Condutividade elétrica ou resistividade elétrica
Água subterrânea e engenharia civil
Sísmicos Campo de vibração elástica
Velocidade de propagação de ondas elásticas
Petróleo e engenharia civil
Métodos Gravimétricos
�Campo gravitacional terrestre é função de:
�Latitude
�Elevação
�Efeitos das marés
�Topografia ao redor
�Distribuição das densidades na crosta
Métodos Gravimétricos
� Irregularidades na distribuição das densidades criam distorções na gravidade;
�Gravímetro: a aceleração da gravidade é determinada ao medir-se a força necessária para equilibrar uma massa suspensa;
�Precisão: 1 parte em 1.000.000 da gravidade total da Terra
Métodos Magnéticos
� Determinação da suscetibilidade magnética dos meios;
� Suscetibilidade magnética: expressa a facilidade com que os materiais se tornam magnetizados
� Para estudar as anomalias magnéticas causadas por estruturas pouco profundas, é necessário conhecer e subtrair as variações no campo magnético terrestre.
Métodos Elétricos
�Grau de resistência à passagem da corrente elétrica: resistividade;
� Facilidade relativa de um fluxo elétrico atravessar um condutor: condutividade;
�Correntes circulantes: naturais ou artificiais
�Contínua, alternada, alta, média e baixa frequência, audível e de rádio.
Classificação dos métodos elétricos
Modo de aplicação da energia
Método
Correntes naturais (CC) Da polarização espontânea
Correntes artificiais (CC ou CA)
Das linhas equipotenciaisDo perfil de potencial (QQP)Da resistividade
Campo eletromagnético (CA)
GalvânicoIndutivo
Método da Eletroresistividade
�Corrente elétrica artificial induzida no terreno por dois eletrodos com o objetivo de medir o potencial gerado;
� As relações entre corrente elétrica, potencial elétrico e disposição geométrica permitem calcular a resistividade aparente.
Resistividade aparente
�Composição mineralógica da rocha ou solo
� Estruturas e heterogeneidade da rocha
� Porcentagem de água
� Porcentagem de sais dissolvidos
�Grau de alteração da rocha
�Grau de compactação do solo
� Porosidade e permeabilidade
Aplicação da eletroresistividade
•posição e geometria do topo rochoso
•caracterização de estratos sedimentares
•zonas de falhas, contatos litológicos, cavidades, diques
•contraste de permeabilidade (potenciais de contaminação)
•nível do lençol freático
•direção e sentido do fluxo dos fluidos de subsuperfície
Métodos sísmicos
� Propagação de ondas elásticas, geradas artificialmente na superfície, através do meio investigado.
� Velocidade de propagação varia em função das propriedades elásticas dos solos e rochas;
� Nas interfaces, mudança de densidade, as ondas sofrem refração ou reflexão;
� Análise do tempo de percurso das ondas para cálculo das velocidades e profundidades das interfaces.
Velocidade de propagação das ondas elásticas
Aluvião 300 a 700 m/s
Arenitos 2300 a 3500 m/s
Granitos 3500 a 4500 m/s
Os métodos sísmicos são amplamente empregados na
investigação de estruturas subterrâneas
(dobras/falhas), nos projetos de barragens, estradas,
etc.
Sísmica de refração (embasamento cristalino)
meio 1 � V1
meio 2 � V2
Raio com
refração total
raio refratado
fonte de energia geofones
Raio refratado
Sísmica de reflexão diferentes camadas presentes)
meio 1 � V1
meio 2 � V2
Refletores sísmicos
fonte de energia geofones
Raio refletido
Conclusões� Utilidade em várias áreas:
�Projetos urbanos
�Mineração
�Transporte
�Ambiental
�Engenharia de Petróleo
� Equipamentos sofisticados, métodos de interpretação complexos
� Necessidade de correlações com métodos convencionais de investigação de campo
Tecnologias Analíticas
�Análise de vapores de mercúrio;�Biossensores;�Cromotografia a gás;�Detectores fotoionizantes;�Detectores térmicos;�Espectrometria de massa;�Espectrometria de plasma induzida por laser;�Espectrometria por infra-vermelho;� Imunoensaio;
Tecnologias Analíticas
� Fluorescência induzida por laser;� Fluorescência induzida por radiação;� Fluorescência por raio X;� Indicadores de cor;�Sensores de ondas acústicas;�Sensores químicos por fibra ótica;�Sonda com interface de membrana;�Voltímetro anodo.
O Uso do Piezocone na Detecção de Contaminantes In Situ
�Meio para atingir profundidade;
�Sensores analíticos;
�Sensores geotécnicos.
Piezocone de resistividade
� É um piezocone padrão acrescido de um módulo que permite medir continuamente a resistência a um fluxo de corrente elétrica aplicada ao solo.
� Permite detectar a presença ou estimar a concentração de certas substâncias presentes nas águas subterrâneas.
Tecnologias Analíticas Métodos Óticos
� Região dos Espectros
10 nm400 750 10.000
Raios X
Ultravioleta
Visível
Infraverm
elho
Microondas
O Uso do Piezocone na Detecção de Contaminantes In SituFabricante Equipamento Técnica de detecção Contaminante
Tri-Service SCAPS LIF POL
MS – asperção líquida VOC´s
MS – dessorção térmica VOC´s
LIBS Metais pesados
XRF Metais pesados
Fugro ROST LIF POL
Geoprobe - MIP VOC´s
Tufts University
- LIF – EEM POL
Fluorescência Induzida por Laser (LIF)
�Derivados de petróleo;
� Informações qualitativas: distribuição e extensão da pluma de contaminantes;
�VANTAGEM: coleta de dados dinâmica;
�LIMITAÇÃO: dificuldade na excitação de alguns HC
Tri-Service – SCAPS - LIF
� Sistema de Conepenetrômetro para
Análise e Caracterização Local
� LIF – Fluorescência Induzida por Laser
Fugro – ROST - LIF
� Ferramenta de Classificação Ótica
Rápida
� LIF – Fluorescência Induzida por Laser
Tufts University – LIF-EEM
� LIF – Fluorescência Induzida por Laser
� EEM – Matriz de Excitação/Emissão
Comparação Técnica LIF (Compostos Orgânicos)
FabricanteComprimento de OndaExcitação / Detecção
Detecção
Tri-Service SCAPS
FIXO (único)337 / 350-720 nm
Positiva / negativa
FugroROST
VARIÁVEL266-532 / 340-490 nm
Qualitativa (estático)
Tufts University
EEMFIXO (10 opções) 246-416 / 250-1000 nm
Qualitativa (estático)
Fluorescência por Raio X (XRF)
�Metais pesados, metais radioativos e elementos tóxicos
não metálicos;
� Informações qualitativas e quantitativas;
� VANTAGEM: zonas não saturadas e saturadas, alta
resolução;
� DESVANTAGEM: análise estática.
Tri-Service – SCAPS – XRF
� Sistema de Conepenetrômetro para
Análise e Caracterização Local
� XRF – Fluorescência Induzida por Raio X
Espectrometria de Plasma Induzida por Laser (LIBS)
�Metais Pesados;
� Informações qualitativas e quantitativas: distribuição e
extensão da pluma de contaminantes;
� VANTAGEM: alta resolução;
� LIMITAÇÃO: não atua em zona saturada.
Espectrometria
� Espectrômetro: mede a quantidade de energia luminosa absorvida em cada comprimento de onda
ESPECTRO
CO
MP
RIM
EN
TO
DE
ON
DA
GRANDEZA
Espectrometria de Plasma Induzida por Laser (LIBS)
� Fonte de íons: quebra dos átomos.
Lente
Cabo de fibra ótica
Espectrômetro
Detector
Aquisição
Laser Nd:YAG
Tri-Service – SCAPS – LIBS
�Sistema de
Conepenetrômetro
para Análise e
Caracterização Local
�LIBS – Espectrometria
de Plasma Induzida por
Laser
Comparação Técnica LIBS x XRF (Metais Pesados)
Técnica DetecçãoCondição de saturação
Tri-Service SCAPS-LIBS
ppbZona não saturada
Tri-Service SCAPS-XRF
ppmZona saturada e não saturada
Espectrometria de Massa (MS)
�Contaminantes orgânicos;
�VANTAGEM: coleta em zona não saturada;
�LIMITAÇÃO: contaminação do filtro e linhas
de transferência, não permite sensores
litológicos.
Tri-Service – SCAPS – MS aspersão líquida
� Sistema de Conepenetrômetro para
Análise e Caracterização Local
� MS – Espectrometria de Massa
Tri-Service – SCAPS – MS dessorção térmica
� Sistema de Conepenetrômetro para
Análise e Caracterização Local
� MS – Espectrometria de Massa
Sonda com Interface de Membrana (MIP)
�Hidrocarbonetos voláteis;
�Membrana semi-permeável;
�Cromatógrafo a gás, detectores fotoionizantes e detectores íons inflamáveis: quantificação e identificação;
�VANTAGEM: zonas saturadas e não saturadas;
�DESVANTAGEM: apenas captação.
Aspersão Líquida Dessorção Térmica Sistema MIP
Característicasdo Sistema deDetecção
Consiste de um espectrômetro de massa(ITMS) com quadrupolo magnético. Os VOC são levados diretamente ao ITMS sem antes passar por separação anterior. A identificação do contaminante é feita através da relação carga/massa do íon.
Um tubo de Teflonleva os contaminantes até o sistema de detecção, que pode ser um cromatógrafo a gás ou um espectrômetro de massa.
ContaminantesDetectáveis
BTEX,tetraclorocarbono, TCE, DCE, PCE eoutros compostosclorados.
Contaminantesorgânicos voláteis emgeral.
Espécies cloradas enão cloradas, alémde DNAPL eLNAPL.
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