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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.2002.tde-07082015-110048
Documento
Autor
Nome completo
Adriano Marchioreto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2002
Orientador
Banca examinadora
Taioli, Fabio (Presidente)
Assumpção, Marcelo Sousa de
Dourado, João Carlos
Gallas, Jose Domingos Faraco
Soares, Lindolfo
Título em português
Implementação, testes e avaliação do método SASW (Spectral Analysis of Surface Waves)
Palavras-chave em português
Métodos geofísicos
Ondas sísmicas
Resumo em português
O SASW ("Spectral Analysis of Surface Waves") é um método geofísico de ensaio não destrutivo, baseado na geração e detecção de ondas elásticas de superfície (Rayleigh), e o estudo da natureza dispersiva desta onda. A aplicação desse método em geotecnia objetiva, a partir da determinação das velocidades de propagação das ondas S, definir os parâmetros elásticos dinâmicos dos diferentes materiais em subsuperfície. Este trabalho visou o desenvolvimento de um sistema instrumental para registro de ondas sísmicas e sua utilização na implementação, teste e avaliação do método SASW. O método SASW envolve a detecção de ondas superficiais do tipo Rayleigh e é realizado na superfície do terreno, não necessitando de furos de sondagem ou qualquer outra infraestrutura, tornando-se assim mais econômico do que os dois métodos sísmicos mais usados para o estudo de parâmetros elásticos do solo ("crosshole" e "downhole"), pois ambos métodos medem as velocidades de propagação de ondas de corpo P e S, e requerem a perfuração e revestimento de furos de sondagem. Como a natureza dispersiva da onda se dá em termos de freqüência, todo o processamento dos sinais é realizado no domínio da freqüência. A metodologia para execução dos ensaios SASW envolve três etapas: a) aquisição dos dados de campo; b) determinação da curva de dispersão das ondas Rayleigh e c) Inversão da curva de dispersão para obter um perfil de velocidade da onda S. Para cada uma das etapas foi feita uma descrição dos procedimentos adotados, com especial ênfase ao tópico b, uma vez que no processo de cálculo das curvas de dispersão ocorrem os maiores problemas do método. Foram escolhidos para apresentação e descrição três estudos de caso que permitiram discutir e avaliar em detalhe a aplicabilidade, vantagens e desvantagens do método. No primeiro caso, considerado como bom, as curvas de dispersão obtidas para diferentes espaçamentos de geofones se sobrepuseram numa ) determinada faixa de freqüências. No segundo exemplo, classificado como de qualidade intermediária, as curvas variaram pouco de uma para outra. No terceiro exemplo, considerado ruim, as curvas para diferentes espaçamentos entre geofones não convergiram, tendo sido necessário tentar uma nova estratégia para confeccionar a curva de dispersão representativa da área. A terceira etapa do método consiste na inversão da curva de dispersão. Diversos modelos iniciais foram gerados e todos eles, após algumas dezenas de iterações, apresentaram a mesma tendência. Para os ensaios no campus da USP obtiveram-se as curvas de dispersão coincidentes que permitiram a obtenção de um modelo de velocidade consistente. No caso do campus da UNICAMP os valores concordaram bem até 4 metros de profundidade com os valores de velocidade obtidos pelo ensaio "crosshole", porém para profundidades maiores do que 4 metros os valores divergem. No caso da UNESP (Bauru) os valores de ambos os métodos divergiram totalmente. Concluiu-se que, apesar do sistema instrumental desenvolvido ter se comportado bem, a completa automatização do ensaio é impossível pois no método de geração de curvas de dispersão, a intervenção do intérprete é fundamental. Isto é devido, em grande parte à dificuldade de geração de ondas de baixa frequência.
Título em inglês
not available
Palavras-chave em inglês
not available
Resumo em inglês
The Spectral Analysis of Surface Waves (SASW) is a non-destructive test based on the generation and detection of elastic surface waves (Rayleigh), and the study of the dispersion behavior of these waves. The application of this method to geotechnical problems aims at defining the elastic parameters of the different materials from the determination of the S wave propagation velocity. The objective of this thesis was to develop an instrumental system to record seismic waves and its utilization in the implementation, test and evaluation of the SASW method. The SASW method consists in the detection of Rayleigh surface waves and do not require boreholes or any other infrastructure since it is performed from thesurface. This allows it to be more economical than the crosshole or downhole tests that require the perforation and casing of boreholes to measure the P and S propagation velocities. The processing is carried out in frequency domain since the dispersive nature of the wave is in terms of frequency. The SASW methodology consists in three steps: a) data acquisition; b) determination of the dispersion curve of the Rayleigh wave and c) the inversion of the dispersion curve to obtain an S wave profile. It is presented a description of the adopted procedure for each step of the processing. Care was taken with the b) item since the major problems of the method appear during the calculation of the dispersion curve. Three case studies were presented. This allowed discussing and evaluating in detail the applicability, advantages and disadvantages of the method. The first case, classified as good, the dispersion curves, calculated from different geophone spacing, overlapped in a certain frequency window. In the second study, classified as intermediate quality, the dispersion curves presented some variations. The third example, classified as bad, the dispersion curves from different geophone spacing did not converge and it was necessary to try a new methodology to generate the dispersion curve of the area. The third step of the method consists in the inversion of the dispersion curve. Several initial models were generated and, after few dozens of iterations, presented the same trend. For the experiments in the USP campus very coincident dispersion curves were obtained and, consequently, a very consistent model was generated. In the UNICAMP campus case study the values agreed well, up to 4 meters of depth, with the crosshole results but diverge for higher depths. In the UNESP campus case study the results diverge completely. It was concluded that the instrument developed was appropriate to perform SASW tests. The automation of the tests is not possible due to the need of a high degree of interpret intervention. It is due mainly to the difficult to generate low frequencies.
 
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Data de Publicação
2015-08-10
 
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