COMBINED USE OF ACTIVE AND PASSIVE SURFACE WAVES FOR SHALLOW SUBSURFACE INVESTIGATION IN NOISY URBAN AREA OF SÃO PAULO CITY, BRAZIL

Abstract

ABSTRACT. The dynamic shear modulus (G_din) is important for geotechnical engineering, particularly for calculating the dynamic response of foundations. G_din is determined from material densities and S-wave propagation velocity (V_S). Usually, crosshole test is used for such determination. However, it is an expensive and invasive technique because it is based on drilling. The MASW method (Multichannel Analysis of Surface Waves) becomes an interesting option for being faster, more economical and easier to carry out. This paper presents results obtained with MASW method in a densely built up area with high traffic noise level in São Paulo city, Brazil. Results are compared with those obtained by crosshole test as well as geotechnical sounding data. The influence of some acquisition parameters was evaluated in data quality and final inversion result. Besides, it was also tested the passive mode test that is recording ambient noise. Best results were obtained by joint inversion of fundamental and higher curve modes extracted from stacked images generated from data acquired employing sledgehammer and passive sources. Final VS models were coherent with results obtained from crosshole seismic testing and mechanical sounding description, demonstrating MASWmethod can generate important information for geological and geotechnical investigation of urban areas.

Keywords: MASW, seismic, Rayleigh wave, velocity profile, dispersion curve.

RESUMO. O módulo de cisalhamento dinâmico (G_din) é importante para a engenharia geotécnica, particularmente nos cálculos de fundações sujeitas a esforços dinâmicos. O G_din é determinado a partir das densidades dos materiais e das velocidades de propagação das ondas S (V_S). Normalmente se utiliza o ensaio crosshole, ensaio sísmico entre poços, para tal determinação, porém, trata-se de uma aquisição de execução dispendiosa. Este trabalho apresenta resultados obtidos com o método MASW em uma área densamente edificada e com alto nível de ruído de tráfego na cidade de São Paulo, Brasil, que são comparados com os obtidos por ensaio crosshole, assim como com dados de sondagem direta. Avaliou-se, também, a influência de alguns parâmetros de aquisição na qualidade do dado e no resultado final da inversão. Testou-se ainda a aquisição de dados no modo passivo, ou seja, registrando-se o ruído ambiental. Os melhores resultados foram obtidos utilizando-se inversão conjunta dos modos fundamental e superiores das curvas extraídas do empilhamento das imagens de dispersão dos dados gerados com as fontes marreta e passiva. Os modelos de VS obtidos foram coerentes com os resultados obtidos do ensaio sísmico crosshole e da descrição da sondagem mecânica, demonstrando que o método MASW pode gerar importantes informações para investigações geológicas e geotécnicas de áreas urbanas.

Palavras-chave: MASW, sísmica, onda Rayleigh, perfil de velocidades, curva de dispersão.