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• Jose Jose Gravier

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GEOFÍSICA

LA GEOFÍSICA

Geofísica pura

Geofísica aplicada

Aplicaciones actuales de la geofísica en ingeniería civil No es una sorpresa que los métodos geofísicos desempeñen un rol importante en muchos proyectos geotécnicos ya que el objetivo bajo consideración es el mismo como en otros archivos geofísicos como exploración y sismología: caracterizar el suelo, la roca y el agua subterránea. De particular interés en las investigaciones geotécnicas de sitio es la caracterización de las propiedades del suelo y la roca, como el modulo de corte, módulo de bulk, módulo de elasticidad, relación de Poisson, porosidad, así como la litología y los patrones de fracturamiento y meteorización, por ejemplo: orientación de fracturas, profundidad del basamento rocoso, localización de fallas,etc. Los métodos sísmicos son los enfoques mejor establecidos, con la resisividad eléctrica y técnicas electromagnéticas ganando popularidad.

Aplicaciones actuales de la geofísica en ingeniería civil Las aplicaciones típicas de los métodos geofísicos incluyen: -

Profundidad del basamento rocoso y nivel freático.

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Delimitación de diferentes materiales del subsuelo (ejemplo arenas vs arcillas)

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Determinación del perfil estratigráfico del subsuelo.

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Detección de materiales débiles como turba o planos de deslizamiento.

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Determinations de ciertos parámetros de diseño geotécnico como Resistencia al corte, módulo de bulk, permeabilidad, porosidad, módulo de corte, etc, han sido usados en cálculos estandarizados para diseño de cimentaciones de edificios, puentes, presas, túneles, taludes, control de compactación, protección de deslizamientos o ingeniería sísmica.

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En efecto uno de los parámetros que aparecen en las normas geotécnicas puede ser directamente entregado por métodos geofísicos: el valor promedio de la velocidad de la onda de corte de los 30 metros superficiales (VS30), es un parámetro central para la evaluación de riesgos en áreas propensos a terremotos (Eurocódigo 8)

Métodos de exploración Geofísica MÉTODOS

PRINCIPIOS

PARÁMETROS OBTENIDOS

Conductividad o resistividad eléctrica

Geometría del acuífero (profundidad de formaciones impermeables y estructura del subsuelo), extensión lateral, propiedades de las formaciones (arena-arcilla), salinidad del agua, plumas de contaminación, Depósitos secossaturados

Sísmica de refracción

Velocidad de propagación de un esfuerzo mecánico

Espesores de diferentes estratos y detección de zonas de fracturamiento

Sísmica de reflexión

Velocidad de propagación de un esfuerzo mecánico

Zonas de fallas, cartografías de estructuras de recubrimiento

Densidad

relleno-basamento

Susceptibilidad magnética

Geometría del acuífero (profundidad de formaciones impermeables y estructura del subsuelo), extensión lateral

Conductividad o resistividad eléctrica y magnetismo

Localización de las áreas más conductivas, detección de fracturas que no afloran en superficie

Geoeléctrico

Gravimetría

Magnetometría

Electromagnetismo

Selección del método a utilizar

Métodos geofísicos eléctricos y electromagnéticos • Se realizan en la superficie del terreno. • Se miden propiedades eléctricas y magnéticas del terreno, tales como resistividad al paso de la corriente eléctrica, campos dieléctricos y magnéticos. • En los ensayos de resistividad eléctrica el perfil del suelo es inferido en función a la resistividad que ofrecen los materiales al paso de la corriente eléctrica. Este método permite determinar el nivel freático con buena aproximación. • El método electromagnético o georadar, permite inferir la estructura del suelo mediante la reflexión de ondas electromagnéticas.

Métodos Resistividad eléctrica

Arreglos típicos utilizados en los ensayos de resistividad eléctrica

El método consiste en determinar el parámetro de resistividad a profundidad, mediante la inyección de corriente eléctrica en el subsuelo y la medición del potencial resultante a través de un arreglo electródico. Para la aplicación del método en campo, se distribuyen los electrodos con un orden definido, denominado dispositivo electródico. Los más comúnmente empleados son los arreglos Wenner y el Schlumberger.

Se introduce una corriente continua en el suelo a través de un par de electrodos y se mide la diferencia de potencial entre otro par de electrodos. La relación de estas dos magnitudes proporciona una resistividad promedio o aparente que depende de la resistividad de los materiales presentes en el subsuelo

Método del Georadar (GPR)

En el método de georadar se emiten pulsos electromagnéticos desde la superficie del suelo, los que se propagan dentro del mismo y se reflejan en las discontinuidades que hallan a su paso. La energía de los pulsos reflejados se mide sobre la superficie mediante dispositivos receptores.

MÉTODOS GEOFÍSICOS SÍSMICOS •

Se realizan en la superficie del terreno o dentro de una perforación.

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Se registran las vibraciones del terreno y se determina la velocidad de propagación de las ondas en cada uno de los estratos del suelo.

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Se determina el perfil sísmico del terreno en función a las velocidades de propagación de las ondas registradas.

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Son ensayos que inducen pequeñas deformaciones cortantes ( 1500 m/s 500 a 1500 m/s

---> 50

---> 100 Kpa 50 KPa a 100 KPa 180 a 500 m/s 15 a 50 < 180m/s < 15 25 KPa a 50 KPa Clasificación basada en el EMS

Clasificación según International Building Code (IBC) 2012

En el Cuadro se presenta la clasificación del terreno de acuerdo a International Building Code 2012, la cual se basa en los valores promedio de velocidad de onda de corte en los 30 m superficiales (Vs30). SITE CLASS

Nombre característico

Vs30 (m/s)

A

Roca muy dura

Vs30 > 1520

B

Roca dura

760 < Vs30 < 1520

C

Suelo muy denso o roca blanda

360 < Vs30 < 760

D

Suelo rígido

180