Desenvolvimento de metodologia de tomografia sísmica para aplicações rasas

Abstract

Muitas tarefas em geociências aplicadas não podem ser resolvidas por medições únicas, mas requerem a integração de métodos geofísicos, geotécnicos e hidrológicos. As técnicas de simulação numérica são essenciais tanto para o planejamento e interpretação,quanto para o entendimento do processo de métodos geofísicos modernos. Essas tendências incentivam arquiteturas de softwarea bertas, simples e modernas visando uma interface uniforme para modelagem interdisciplinar e flexível e abordagens de inversão.Para desenvolver os modelos sintéticos, e para realizar a inversão dos tempos de percurso(sintéticos e reais), nós utilizamos o pyGIMLi (Python Library for Inversion and Modeling in Geophysics), um framework de código aberto que fornece ferramentas para modelagem e inversão de vários métodos geofísicos, mas também hidrológicos. O componente de modelagem fornece gerenciamento de discretização e a base numérica para solucionadores de elementos finitos e volumes finitos em 1D, 2D e 3D em malhas estruturadas arbitrariamente. A estrutura de inversão generalizada resolve o problema de minimização comum algoritmo de Gauss-Newton para qualquer operador físico direto e oferece oportunidades para análises de incerteza e resolução. Requisitos mais gerais, como estratégia de regularização flexíveis, processamento de time-lapse e diferentes tipos de métodos individuais de acoplamento são fornecidos independentemente dos métodos reais usados.Dessa forma, nos desafiamos no desenvolvimento de metodologia de tomografia sísmica para aplicações rasas, visto que aplicações em escala rasa, no entanto não são frequentes na academia (mas é comum para a iniciativa privada), provavelmente devido à complexidade da aquisição de dados, uma vez que dependem de fontes artificiais que consigam gerar ondas que viajem nas profundidades de interesse, ou por existir métodos alternativos mais viáveis. Ainda mais rara é a utilização de tomografia sísmica em escala mais rasa (próxima a superfície), como no caso de estudos geotécnicos, provavelmente devido à grande quantidade de métodos alternativos que se encontram disponíveis. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de tomografia sísmica para aquisição e processamento de dados em profundidades rasas (menores que 20 metros). Inicialmente desenvolvemos a técnica de maneira sintética (ou seja, teórico-computacional, em que fazendo uso da framework pyGIMLi, elaboramos um software, tal que esse por sua vez,fosse capaz de gerar mapas de anomalias de velocidade que possam representar alvos enterrados, e estabelecer um esquema de aquisição que permita resolver esses alvos) e de-pois com os parâmetros bem definidos, fizemos aquisição em local com alvo conhecido na área nos fundos do Observatório Sismológico no Campus Darcy Ribeiro da Universidade de Brasília (UnB). Analisamos os modelos sintéticos que foram gerados para estabelecer a geometria que seria capaz de representar o alvo e a partir dessa geometria, realizamos o campo com alvo (bloco de concreto) conhecido. Os resultados da tomografia sísmica por tempo de percurso dos dados de campo tiveram resultados satisfatórios, pois assim como previsto nos modelos sintéticos, nos mapas reais de tomografia sísmica também foi possível observar a anomalia de alta velocidade, que ocorre porque o alvo apresenta uma densidade diferente do solo circundante fazendo com que exista contraste de velocidade suficiente para que este seja diferenciado com a tomografia sísmica por tempo de percurso. Mas recomendamos que novos testes sejam realizados futuramente. Então, em um primeiro momento, o desenvolvimento da metodologia de tomografia sísmica para aplicações rasas mostrou-se promissora, visto que conseguimos imagear o bloco de concreto.