¡Descarga Método de Refracción Sísmica: Aplicaciones y Equipo Utilizado y más Ejercicios en PDF de Mecánica de suelos solo en Docsity!
Refracción Sísmica
Jr. Enrique Encinas Franco 139.Of. 201- La Victoria - Cel: 9953-77992 RPM: #995377992 Telef: 4964056
MÉTODO DE REFRACCIÓN SÍSMICA
I. RESUMEN
La refracción sísmica es un método geofísico no destructivo para la interpretación de las
propiedades de los suelos, y la detección de la profundidad de la roca, mediante el análisis de las variaciones en las velocidades sísmicas.
II. MÉTODO REFRACCIÓN SÍSMICA
Este ensayo permite obtener los perfiles de ondas P de una zona de investigación, el principio del método consiste en medir el tiempo de llegada de las ondas de compresión (P) de una fuente artificial (caída de peso, pistolas de aire, martillo, explosivo). La longitud de la línea (L) se encuentra relacionada en una proporción de 3 a 4 veces con la profundidad de investigación (h), (L ~ 3h a 4h). A medida que la línea de refracción es más larga, la energía necesaria para es mayor, necesitándose en algunos casos explosivos.
Los materiales más compactos muestran velocidades altas de ondas P, en comparación con
las velocidades bajas en materiales no consolidados.
Las mediciones de refracción sísmica se llevan a cabo
a lo largo de los perfiles longitudinales de con múltiples sensores alineados (geófonos), con
diferentes impactos posicionados en los extremos y
parte central del tendido de la línea.
Los resultados correspondientes a la velocidad de propagación de la onda de compresión Vp
permiten definir áreas de contraste entre materiales de diferente velocidad y densidad.
Fig. 01: Sísmica de refracción
Fig. 02: Esquema del ensayo de Refracción Sísmica
Refracción Sísmica
Jr. Enrique Encinas Franco 139.Of. 201- La Victoria - Cel: 9953-77992 RPM: #995377992 Telef: 4964056
Este método se basa en determinar los tiempos de recorrido de las ondas P (primarias), longitudinales o compresionales, desde un punto conocido (fuente sísmica) hasta una serie de sensores (geófonos) situados a lo largo de una línea de adquisición.
Conociendo tiempo de recorrido y distancia entre fuente y geófonos, se puede determinar la velocidad de propagación del medio situado entre ambos. La refracción sísmica permite reconstruir un perfil bidimensional de ondas P (Vp) en función de la profundidad a lo largo de la línea de geófonos. Estas velocidades están controladas por los parámetros elásticos que describen el material y pueden correlacionarse con numerosas propiedades geomecánicas.
III. EQUIPO UTILIZADO
El equipo utilizado para realizar los ensayos de medición del ensayo de refracción incluye principalmente lo siguiente:
SISMÓGRAFO:
Un adquisidor digital multicanal de 12 a 24 canales de entrada, existen diferentes marcas ABEM Terraloc Pro, BISON, Pasi, Gisco, Geometrics, etc. La marca más utilizada, Geometrics, tiene los siguientes modelos: Geode, ES‐3000, StrataVisor NZ XP o SmartSeis SE, entre otros.
SENSORES/GEÓFONOS:
Para refracción sísmica se recomienda geófonos verticales con una frecuencia natural de 28 Hz, este sensor de frecuencias altas permitiría captar mejor las primeras llegadas de ondas P y aminoraría la llegada de las ondas superficiales, mejorando el procesamiento posterior de los registros.
CABLE DE REFRACCIÓN:
También conocido como cable conector, los geófonos se conectan a dicho cable, la regla general es que la longitud extendida del cable conector de geófonos sea 3 a 4 veces la profundidad de investigación. Por ejemplo, con un sismógrafo de 24 canales, si la profundidad de interés es de 30 m, la longitud del cable conector de geófonos debe abarcar al menos 96 m, lo que supone un intervalo entre geófonos de 4 m.
Fig. 03: Puntos altos y bajos sobre la superficie de la roca
Fig. 05: Geófono de 28 Hz
Fig. 04: Sismografo marca Geometrics, modelo GEODE
Fig. 06: Geófonos de 28 Hz
Fig. 07: Cable de Refracción Sísmica
Refracción Sísmica
Jr. Enrique Encinas Franco 139.Of. 201- La Victoria - Cel: 9953-77992 RPM: #995377992 Telef: 4964056
Se instala el equipo de adquisición (GEODE) en una superficie limpia y plana, luego colocamos los respectivos cables como son: Cable de Red, el cual va conectado a un adaptador, el mismo que se conecta al puerto de red de una laptop. Cable alimentador de energía, que va conectada a una batería de 12 voltios. Cable de Refracción, al cual van conectados los geófonos.
Luego de completar el tendido de la línea sísmica, se procede a generar señales sísmicas mediante la excitación del medio a través de golpes
sobre un plato metálico.
La fuente de energía utilizada para generar las ondas sísmicas depende
de la profundidad de investigación, para líneas menores de 100 m, una comba de 20 lbs. permite obtener registros de ondas con la adecuada
nitidez.
El equipo de refracción sísmica de GEORYS Ingenieros S.A.C. cuenta con un adquisidor de datos de 24 canales, con 24 geófonos, 2 cables de refracción sísmica, de 5 m y 15 m de espaciamiento máximo entre ellos, dando una longitud total de 120 m y 360 m respectivamente.
V. APLICACIONES
Los principales estudios realizados con la utilización de este método son: Caracterización de macizos rocosos en minería a Tajo Abierto y Subterráneo. Estudios de Estabilidad de Taludes y Deslizamientos. Caracterización de compacidad de suelos para fundaciones de obras civiles (edificaciones, caminos, represas, puentes, etc.). Determinación de la trabajabilidad y ripabilidad de los materiales según la velocidad de las ondas compresionales (P). Definición de rellenos artificiales. Conjuntamente con los ensayos MASW y MAM (Vs), nos sirve para obtener las propiedades elásticas del suelo.
VI. VENTAJAS
Permite hacer una prospección de estratos a muy poca profundidad en tierra. Esto es difícil de lograr con métodos de reflexión. La adquisición, procesamiento e interpretación son relativamente rápidos y sencillos. Es un método económico para el proyectista, pues abarca grandes extensiones de estudio en poco tiempo y se pueden tener un alcance preliminar, que será afinado con el informe final.
Fig. 15: Instalación del Geode
Fig. 16: Golpe del Martillo sobre el plato metálico
Fig. 17: Cable de refracción sísmica con 15 m de espaciamiento
Refracción Sísmica
Jr. Enrique Encinas Franco 139.Of. 201- La Victoria - Cel: 9953-77992 RPM: #995377992 Telef: 4964056
La determinación de las velocidades de ondas P es bastante sencilla, ya que son las primeras llegadas.
VII. DESVENTAJAS
Presenta limitaciones impuestas por la física de propagación de ondas, tales como el fenómeno de inversión de velocidad, el de capa delgada, el solapamiento de ondas cónicas de un mismo refractor, difracciones, refracciones no críticas. Sólo permite diferenciar las capas del subsuelo que presenten mayor contraste de velocidad y mayor espesor. En el caso de suelos con capas intermedias de menor velocidad el método no las visualizará, este fenómeno se llama inversión de onda. El problema de inversión de onda es el siguiente, una capa de suelo de baja velocidad de regular espesor entre dos capas más compactas no podrá ser detectada por el método de refracción sísmica debido a que la teoría de este método considera que los estratos incrementan su velocidad conforme se incrementa la profundidad, por ello este estrato de velocidad baja no podrá ser detectado. Presenta limitaciones de resolución debidas a la atenuación rápida de las longitudes de onda corta. Para detectar capas a mayor profundidad requiere tendidos de mayor longitud. En la práctica la refracción sísmica está limitada a profundidades hasta unos 100 metros y a 3 o 4 estratos principales. Capas más profundas son más difíciles de diferenciar por su velocidad en las dromocrónicas. Para que exista refracción de las ondas, la velocidad de propagación de las ondas debe ser estrictamente creciente con la profundidad. Está limitado por la disponibilidad de zonas descubiertas con suficiente extensión. La longitud del tendido en superficie está directamente relacionada con el alcance de la exploración en profundidad.
