Tendido sísmico para prueba de refracción (Ref. Norma ASTM D-5777).

 

Pruebas Geofísicas

 

Refracción sísmica

El arreglo de la prueba de refracción sísmica consiste en un tendido de 12 a 24 geófonos espaciados de forma equidistante a lo largo de una línea recta. Los geófonos se conectan a un sismógrafo que a su vez está conectado a una computadora portátil. Los geófonos son empleados para registrar el tiempo de arribo de las ondas de compresión y de corte a cada uno de ellos luego de haber generado una excitación en superficie la cual es típicamente generada mediante el impacto vertical de un marro de 5 a 12kg de peso sobre una placa metálica firmemente apoyada sobre la superficie como se puede apreciar en la Figura 2. Los tiempos de llegada de las ondas en conjunto con la distancia entre la fuente de excitación y cada uno de los geófonos son interpretados para estimar la profundidad de los estratos refractores. La prueba será ejecutada de acuerdo a la norma ASTM-D5777.

Ondas superficiales generadas durante prueba MASW

 

Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW)

La prueba MASW se realiza mediante un tendido de geófonos los cuales registrarán la propagación de velocidades de las ondas superficiales generadas por una excitación generada en superficie la cual es provocada generalmente por el impacto de un marro sobre una placa firmemente apoyada en la superficie natural.

 

A partir de las velocidades de ondas superficiales se hace un análisis de dispersión obteniendo una curva de dispersión de la cual luego se realiza una inversión para estimar las velocidades de onda de corte a distintas profundidades. Es importante señalar que existe una relación directa entre la longitud del tendido y la profundidad estudiada, en general la profundidad estudiada es equivalente al 50% de la longitud del tendido.

 

 

Curva de Dispersión (v-f) típica

 

 

Re.Mi.

La prueba de microtrmores (Re.Mi.) es una prueba geofísica pasiva (no requiere la generación de una excitación en superficie) que nos permite determinar las velocidades de onda de corte de los diferentes estratos de suelo a partir del análisis espectral de los ruidos sísmicos del ambiente y de las vibraciones en general a las que se les llama microtremores.

 

El arreglo geométrico de la prueba es similar al de refracción sísmica y MASW, se recurre a un tendido de geófonos de bajas frecuencias mediante los cuales se hacen múltiples grabaciones de corta duración de las vibraciones ambientales (típicamente 15 a 20 grabaciones de 20-30 seg). El procesamiento es posteriormente realizado transformando las mediciones realizadas del dominio espacio-tiempo al dominio frecuencia-lentitud (frequency-slowness). El resultado de este proceso es una imagen de la frecuencia (f) y lentitud (q) de la cual posteriormente se seleccionan puntos de dispersión y se genera una curva de dispersión.

 

 

Downhole

La prueba “Downhole” se ejecuta generando una excitación en superficie para generar ondas de compresión “Vp” (impacto vertical sobre una placa metálica colocada sobre la superficie) u ondas de corte “Vs” (impacto lateral en un polín presionado contra la superficie, ver Fig. 1). Las ondas generadas son registradas posteriormente mediante un geófono triaxial a distintas profundidades (generalmente a cada metro), el cual se introduce en un barreno ademado con tubería de PVC de 3 pulgadas de diámetro, el geófono envía las mediciones a un sismógrafo el cual a su vez está conectado a una computadora portátil.

Configuración para Ondas de Corte (Vs) en Prueba DownHole (Modificado de Crice, 2002)

 

as velocidades sísmicas calculadas son luego empleadas para caracterizar las propiedades del perfil estratigráfico como la relación de Poisson, módulo de corte y módulo de Young (dinámico). La prueba será ejecutada de acuerdo la norma ASTM-D7400.

Crosshole

La prueba “Crosshole” se realiza generando excitaciones a distintas profundidades en un sondeo previamente perforado y ademado las cuales son posteriormente registradas por un geófono triaxial en un sondeo paralelo también previamente perforado y ademado. El geófono triaxial debe estar siempre a la misma profundidad a la que se genera la excitación (Ver Fig. 2), la prueba puede ser complementada con mediciones en las que el geófono triaxial y la fuente de excitación no tengan la misma profundidad.

Configuración de prueba Crosshole (Modificado de Crice, 2002)

 

Las velocidades sísmicas calculadas son luego empleadas para caracterizar las propiedades del perfil estratigráfico como la relación de Poisson, módulo de corte y módulo de Young (dinámico). La prueba será ejecutada de acuerdo a la norma ASTM-D4428.

Vibración Ambiental (H/V)

El objetivo principal de esta prueba es determinar la frecuencia natural del suelo en estudio y por lo tanto el período fundamental de la masa de suelo (siendo el periodo el inverso de la frecuencia). La determinación del periodo de la masa de suelo es de gran relevancia para tomar las medidas ingenieriles necesarias para evitar que el periodo de la estructura y de la masa de suelo coincidan y de esta forma evitar el riesgo de que la estructura entre en resonancia ante un evento sísmico. El método de vibración ambiental consiste en registrar las vibraciones presentes en la masa de suelo sin generar una excitación en superficie generada por un impacto. Las vibraciones registradas son aquellas generadas por la actividad típica de zonas urbanas. El método de interpretación mayormente aplicado en la industria es el método de Nakamura el cual emplea la relación entre las vibraciones horizontales y las vibraciones verticales registradas durante un tiempo definido de registro (generalmente de al menos 20 minutos).

Relación espectral típica estimada usando el método de Nakamura (Ref. Norwegian National Seismic Network, Technical Report No. 25).

 

Reflexión sísmica

El objetivo de la técnica de reflexión sísmica es registrar el tiempo que le toma a una onda sísmica viajar desde una fuente (en una ubicación conocida en o cercana a la superficie) bajar por el suelo donde es luego reflejada hacia la superficie y detectada por un receptor (geófono), el cual también se encuentra en o cercano a la superficie. A este tiempo se le conoce como Tiempo de Viaje de Dos Vías (TWTT, por sus siglas en inglés). Este método sísmico es usado para obtener detalles importantes, no solo acerca de la geometría de las estructuras subterráneas, sino también las propiedades físicas de los materiales.

Esquema de la trayectoria de reflexión en una interfaz horizontal (Ref. Reynolds, 2011)

 

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