Non-Destructive Investigation on Small Earth Dams using Geophysical Methods: Seismic Surface Wave Multichannel Analysis (MASW) and S-Wave Refraction Seismic Methods

Abstract

ABSTRACT. The application of non-destructive methods of investigation in dams, such as refractive seismic method and Multichannel  Analysis of Surface Waves (MASW) are increasingly effective from the point of choosing the best dam site, as well as in the phases of  construction and maintenance of the structure. The objective of the research was to apply geophysical methods in the structure of the dam  to detect the internal flow of fluids, the presence of voids, find possible fracture zones and variations in the level of saturation of the massif,  characteristics related to permeability and directly linked to the stability of the dam. In this way, geophysical methods have proved to be  excellent tools, because, unlike instrumentation traditionally used in this type of monitoring, such as piezometers and water level indicators,  they can cover a large study area quickly.  This paper aims to present the results of the correlation between the MASW method and the S-wave seismic refraction method in two small earth dams in the countryside of the State of São Paulo, Brazil, more precisely in the  cities of Cordeirópolis and Ipeúna. The main goal was to obtain the depths of the rocky top and the saturated/unsaturated zone of the earth dams using seismic tests under conditions of lack of information about the construction of the dam. The application of geophysical methods  in dams that do not previously have important information (presence of drainage blanket, vertical/horizontal filters, for example) proves to  be a very interesting non-destructive investigation technique.

Keywords: geophysics in dams, MASW, seismic refraction, dam investigation.

Investigação Não-Destrutiva em Barragens de Terra de Pequeno Porte usando Métodos Geofísicos: Análise Multicanal de Ondas Superficiais (MASW) e Sísmica de Refração Tomográfica

RESUMO. A aplicação de métodos não destrutivos de investigação em barragens, como o método da sísmica de refração e a análise  multicanal de ondas de superfície (MASW), são cada vez mais eficazes desde a fase de escolha do melhor local para a instalação da  barragem, bem como nas fases da construção e manutenção da estrutura. O objetivo da pesquisa foi aplicar métodos geofísicos na  estrutura da barragem para detectar o fluxo interno de fluidos, a presença de vazios, encontrar possíveis zonas de fratura e variações no  nível de saturação do maciço, características relacionadas à permeabilidade e diretamente ligadas à estabilidade da barragem. Desta forma, os métodos geofísicos se mostraram como excelentes ferramentas, pois puderam cobrir uma grande área de estudo com rapidez, diferentemente da tradicional instrumentação utilizada neste tipo de monitoramento, como piezômetros e indicadores do nível d'água. Este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados da correlação entre o método  MASW e o método sísmico de refração  com ondas S em duas pequenas barragens de terra no interior do Estado de São Paulo, mais precisamente nas cidades de Cordeirópolis e Ipeúna. O objetivo principal foi o de obter as profundidades do topo rochoso e da zona saturada/insaturada das barragens de terra fazendo uso de ensaios sísmicos em condições de ausência de informações a respeito da construção do barramento. A aplicação de métodos geofísicos em barragens que não possuem  previamente informações importantes (presença de tapete drenante, filtros verticais/horizontais, por exemplo) mostra-se como uma técnica de investigação não destrutiva bastante interessante.

Palavras-chave: geofísica em barragens, MASW, sísmica de refração, investigação em barragens.