THE USE OF SHALLOW SEISMIC REFLECTION TECHNIQUE IN NEAR SURFACE EXPLORATION OF URBAN SITES: AN EVALUATION IN THE CITY OF SÃO PAULO, BRAZIL

Abstract

In order to evaluate the use of shallow seismic technique to delineate geological and geotechnical features up to 40 meters depth in noisy urban areas covered with asphalt pavement, five survey lines were conducted in the metropolitan area of São Paulo City. The data were acquired using a 24-bit, 24-channel seismograph, 30 and 100 Hz geophones and a sledgehammer-plate system as seismic source. Seismic reflection data were recorded using a CMP (common mid point) acquisition method. The processing routine consisted of: prestack band-pass filtering (90-250 Hz); automatic gain control (AGC); muting (digital zeroin) of dead/noisy traces, ground roll, air-wave and refracted-wave; CMP sorting; velocity analyses; normal move-out corrections; residual static corrections; f-k filtering; CMP stacking. The near surface is geologically characterized by unconsolidated "fill" materials and Quaternary sediments with organic material overlying Tertiary sediments with the water table 2 to 5 m below the surface. The basement is composed of granite and gneiss. Reflections were observed from 40 milliseconds to 65 ms two-way traveltime and were related to the silt clay layer and fine sand layer contact of the Tertiary sediments and to the weathered basement. The CMP seismic-reflection technique has been shown to be useful for mapping the sedimentary layers and the bedrock of the São Paulo sedimentary basin for the purposes of shallow investigations related to engineering problems. In spite of the strong cultural noise observed in these urban areas and problems with planting geophones we verified that, with the proper equipment, field parameters and particularly great care in data collection and processing, we can overcome the adverse field conditions and to image reflections from layers as shallow as 20 meters.

Keywords :Shallow seismic reflection; Geophysics in urban areas; Nearsurface geophysics; Seismic in São Paulo City.

O uso da sísmica de reflexão na investigação rasa em áreas urbanas:um estudo na cidade deSão Paulo, Brasil

Visando avaliar a potencialidade do uso da sísmica de reflexão na investigação geológico-geotécnica rasa, até 40 metros, em ambientes urbanos ruidosos e com superfície pavimentada, foram levantadas 5 linhas sísmicas na região metropolitana da cidade de São Paulo. Na aquisição dos dados foram empregados um sismógrafo de 24 canais com conversor A/D de 24-bit, geofones com freqüências naturais de 30 e 100 Hz e como fonte geradora de ondas sísmicas utilizou-se o impacto de uma marreta sobre base metálica. A geometria do arranjo foi do tipo CMP ("common mid point"). No processamento foram empregadas as seguintes rotinas: filtragem passabanda (90-250 Hz); ganho AGC; silenciamento ("mute") dos traços ruidosos, das ondas ground roll, aéreas e refratadas; reagrupamento dos traços sísmicos em famílias CMP; análise de velocidades; correção NMO; correção estática residual; filtragem f-k e empilhamento. A geologia dos terrenos investigados é caracterizada pela ocorrência de um aterro superficial argiloso sobreposto a sedimentos quaternários com matéria orgânica. Estes últimos se sobrepõem a sedimentos terciários. O nível freático situa-se a profundidades variando entre 2 e 5 metros. O embasamento é constituído por granitos e gnaisses. Foram observadas reflexões com tempos duplos aproximados de 40 e 65 milissegundos relacionadas ao contato entre sedimentos silte argilosos e areias finas do terciário e ao embasamento alterado. A técnica CMP mostrou-se útil no mapeamento dos sedimentos e embasamento da Bacia Sedimentar de São Paulo com vistas aos problemas de engenharia. Mesmo em face do alto nível de ruído urbano observado nas áreas investigadas e dos problemas de acoplamento de geofones em superfícies pavimentadas foi possível, com o emprego de equipamentos apropriados, cuidados na aquisição e processamento dos dados, registrar-se reflexões em interfaces a partir dos 20 metros de profundidade aproximadamente.

Keywords :Sísmica de reflexão rasa; Geofísica em áreas urbanas; Geofísica rasa; Sísmica na cidade de São Paulo.