Two-Dimensional Electric Imaging: A Non-Invasive Tool for Helping Hydrogeological and Geotechnical Problems in Urban Areas

Abstract

Abstract. Two-dimensional electrical images of resistivity and time-domain induced polarization (IP) in conjunction with standard penetration tests (SPTs) were used to investigate the subsurface drainage patterns and the stability of underground geological structures in two endangered earth-sloping areas, referred as LEM (Luiz Eduardo Magalhães) and LVF (Luiz Viana Filho). They are located along new streets cutting across hill slopes with thick clayed and silt-sand weathering products, which are potentially susceptible to water seepages and landslides. The Schlumberger electrode array was used to obtain well-controlled geo-electrical soundings for two geophysical traverses extending across the unstable zone in the LEM damaged area. A dipole-dipole array was used to survey three geo-electrical traverses extending across the water-seeping LVF area. The constructed pseudosections of apparent resistivity and chargeability were automatically inverted using the RES2DINV package, controlled by SPT and lithological data from samples collected by drilling through the regolith layers. The results of geological and geotechnical data allowed identifying in the LEM study area failure conditions, weathering of geological material and high slopes that contributed to the landslide reported on LEM Avenue. Additionally, the results of the LVF Avenue identified a rainwater infiltration in the central garden in front of the buildings of this residential area.

Keywords: inverse problem, dipole-dipole survey, induced polarization, geotechnical engineering, hydrogeology. 

Imageamento Bidimensional de Resistividade Elétrica: Uma Ferramenta para Auxiliar Problemas Hidrogeológicos e Geotécnicos em Áreas Urbanas

Resumo. Imagens bidimensionais de resistividade elétrica e polarização induzida em conjunto com ensaios de penetração padrão (SPT) foram empregados na avaliação da geologia de subsuperfície em duas áreas referidas como LEM (Luiz Eduardo Magalhães) e LVF (Luiz Viana Filho), as quais situam-se em avenidas que cortam estruturas de encostas e vertentes de colinas, constituídas de materiais argilosos e sílico-arenosos, com alto grau de meteorização, os quais são potencialmente susceptíveis a escorregamentos. O arranjo de eletrodos Schlumberger foi usado para obter sondagens elétricas em dois transectos sob a área afetada em LEM. Três perfis, utilizando o arranjo Dipolo-Dipolo, foram levantados ao longo da área LVF. As pseudo-seções de resistividade aparente e cargabilidade foram invertidas usando o software comercial RES2DINV, controladas por dados de SPT e informação litológica de amostras do solo perfurado em todo o regolito. Os resultados dos dados geológicos e geotécnicos permitiram identificar na área de estudo LEM condições de falhamento, meteorização de material geológico e altas pendentes que contribuíram no escorregamento reportado na Avenida LEM. Além disso, os resultados da área LVF identificaram uma frente de infiltração de água de chuva na área do jardim central na frente dos edifícios desta área residencial.

Palavras-chave: problema inverso, arranjo Dipolo-dipolo, polarização induzida, engenharia geotécnica, hidrogeologia.