Preenchendo as lacunas – por que os dados geotécnicos e geofísicos são melhores juntos?

Nuvens passam sobre o pico mais alto da Áustria revelando-o em partes. Andi A. Pfaffhuber trilha uma carreira reunindo a visão mais completa da Terra ao combinar dados geotécnicos e geofísicos.

Andi, CEO e cofundador da EMerald Geomodelling, está visitando os Alpes austríacos. Sua equipe trabalha em projetos em toda a Europa para ajudar os clientes a reduzir os riscos em projetos de engenharia civil.

Historicamente, ocorre uma falha de comunicação entre as equipes de engenharia geotécnica e geofísica. Mas, empresas como a dele estão ajudando as duas áreas a se beneficiarem ao preencherem as lacunas de dados umas das outras.

Andi compreende de forma única as duas perspectivas; ele concluiu um PhD em geofísica antes de entrar no mundo da engenharia no Instituto geotécnico norueguês (NGI).

“No NGI, eu gerenciei um grupo que desenvolveu e adaptou métodos geofísicos, métodos de sensoriamento remoto e o GIS para trabalhos geotécnicos.”

Todos os especialistas trabalhavam juntos no Instituto, mas ele descobriu que a história era um pouco diferente no campo.

“Há uma grande lacuna entre dados geofísicos, geológicos e geotécnicos. Normalmente, os especialistas de diferentes domínios trabalham de forma muito independente”, comentou Andi.

“Infelizmente, é muito comum que o geofísico não entenda as necessidades do engenheiro e que o engenheiro não tenha uma visão do que o geofísico é capaz de fazer.”

Os dados geotécnicos, como amostras e furos de sondagem, são essenciais para confirmar insights geológicos. No entanto, coletá-los pode ser um processo caro, lento e que fornece apenas informações precisas sobre esse local.

“Você tem alguns furos de sondagem em um local e sabe exatamente o que está acontecendo nesses furos de sondagem, mas não sabe nada sobre as condições entre eles. A geofísica pode preencher essas lacunas”, afirmou Andi.

O Andi notou que os engenheiros geotécnicos estavam tentando preencher essas lacunas desenhando linhas entre os furos de sondagem. O processo foi muito lento e criou um modelo estático, a menos que começassem do zero sempre que recebessem novos dados.

Esses modelos geraram hipóteses sobre a complexidade da geologia circundante, às vezes com consequências caras.

“Se você pressupõe que o seu túnel está em rochas mas ele, de fato, não tem cobertura de rochas, pois sua suposta tipografia de rochas não era tão alta quanto você pensava, isso se torna um grande problema. E, infelizmente, isso é um problema que acontece com muita frequência.”

A equipe da EMerald Geomodelling usa levantamentos aéreos de dados geofísicos que percorrem uma grande área rapidamente e, em seguida, planeja apenas projetos de perfuração onde os dados geofísicos têm alto nível de incerteza.

“Na maioria das configurações geológicas, os modelos de resistividade que você obtém com base no dados eletromagnéticos de levantamentos aéreos apresentam uma boa indicação da localização da interface do leito rochoso.”

Os furos de sondagem planejados podem validar o modelo geofísico ou incluir novas informações. Geralmente, o resultado final é um modelo mais preciso em menos tempo e com menos custos de perfuração.

Os levantamentos aéreos de dados eletromagnéticos podem fornecer rapidamente uma boa visão geral das condições geológicas entre os furos de sondagem.

Mas, como os furos de sondagem sozinhos, a técnica não é perfeita. As incertezas são um aspecto significativo dos dados geofísicos que tem sido um desafio para os engenheiros geotécnicos.

“Ainda é difícil de lidar com o conceito de incerteza. Tradicionalmente, os engenheiros geotécnicos preferem uma linha, embora saibam que ela não apresenta uma visão completa”, comentou Andi.

Ele também ouviu histórias ao trabalhar com engenheiros geotécnicos que lidavam com a certeza dos modelos geofísicos ou as incertezas dos dados que não eram divulgados claramente.

“Um fator muito importante sobre a inversão geofísica é a maneira adequada de tratar as incertezas em seus dados medidos”, acrescentou Andi.

“Precisamos convencer várias pessoas em relação a novas tecnologias e um nível apropriado de confiança e abertura sobre suas limitações.”

A equipe da EMerald Geomodelling cria modelos visuais de solo que incluem medidas de incertezas. Ao tornar as incertezas mais tangíveis, os engenheiros podem interpretar a geofísica mais facilmente e perceber o seu valor.

Recentemente, a equipe do Andi foi alocada em um projeto de rodovia que já continha um túnel planejado e estava prestes a começar a perfurar. Eles pediram à EMerald Geomodelling uma segunda opinião para confirmar a rota do túnel.

“A topografia do leito rochoso foi coletada apenas algumas semanas após o levantamento aéreo de dados eletromagnéticos no domínio do tempo, e a perfuração do túnel que foi planejada para ser em feita em rochas foi feita em argila macia”, comentou Andi.

“Isso foi revelado antes de realizar o primeiro furo de sondagem. Assim, foi possível alterar a rota desse túnel imediatamente.”

Antes de perfurar para descobrir argila, a geofísica apresentou uma visão geral útil sobre a geologia. Após o replanejamento do túnel, a perfuração foi usada para ajustar e confirmar o modelo inicial.

“Os proprietários do projeto puderam não apenas economizar muito tempo e dinheiro em furos de sondagem, mas também reduzir de maneira significativa os riscos geológicos ao obter uma visão geral muito mais rapidamente.”

Essa não é a primeira vez. A sua equipe ajudou a reduzir os custos de perfuração em 30% e o tempo em até seis meses (50%) de um projeto de rodovia na Noruega.

Antes, quando um modelo de leito rochoso era criado, com dados geofísicos ou geotécnicos, ele era entregue como essencialmente completo. Usando o avançado software e o aprendizado de máquina, a equipe da EMerald Geomodelling encontrou formas de criar modelos mais dinâmicos.

Eles usam as ferramentas especializadas em levantamentos aéreos de dados eletromagnéticos do software Workbench para criar modelos geofísicos. Em seguida, eles combinam esses dados com dados dos furos de sondagem usando a própria tecnologia de inteligência artificial.

A IA deles é treinada para processar, ler e calcular as incertezas nos dados geofísicos e geotécnicos. A partir disso, o programa gera um modelo de leito rochoso que mostra as lacunas em ambos os dados.

Como a IA já está programada para o projeto, novos dados podem ser incluídos e um novo modelo é gerado quase instantaneamente.

“Temos uma funcionalidade de atualização em nossos modelos. Quando os projetos recebem dados sobre um novo conjunto de furos de sondagem, nós apenas executamos o algoritmo novamente. Assim, o modelo é aprimorado e tona-se mais preciso.”

Quando trabalham com modelos dinâmicos desde o primeiro dia, os engenheiros e os gerentes de projeto conseguem avaliar a diferença entre esses modelos e os modelos estáticos tradicionais.

“Nós fornecemos informações a eles com antecedência e rapidamente. Mas, à medida que o projeto avança, atualizamos tudo assim que surgem novos dados, e eles ficam muito satisfeitos”, afirmou Andi.

“Eles trabalham sempre com um modelo que contém as melhores informações disponíveis.”

A principal mensagem do Andi não é sobre um método perfeito, é sobre a capacidade dos dados geofísicos e geotécnicos de criarem juntos modelos mais precisos de leito rochoso.

“Essa é a proposta de grande valor para a maioria dos métodos geofísicos. Você pode preencher as lacunas entre os furos de sondagem e obter um panorama mais completo, uma visão geral mais completa, de forma mais eficiente.”

Ao preencher uma lacuna de cada vez, a equipe da EMerald Geomodelling revela o que há na subsuperfície para os clientes.