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• Marbin Jonathan Rondoy Godos

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REFRACCIÓN SÍSMICA

DR. ING. JUAN FRANCISCO MOREANO SEGOVIA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

Dr. Juan Francisco Moreano Segovia

REFRACCIÓN SÍSMICA Consiste en generar ondas sísmicas en superficie y registrar las que experimentan la refracción total a lo largo de los contactos de velocidades distintas en los diferentes medios del subsuelo. Se estudian las ondas que experimentan la refracción total por ser las que proporcionan los recorridos de tiempo mínimo y por tanto las que registran como primeras llegadas.

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Sustituyendo en la ecuación anterior, se tiene:

Reemplazando:

Reemplazando

por

Si asumimos X=0, el tiempo T se convierte el en tiempo de intercepción ti, entonces:

ó

ó Dr. Juan Francisco Moreano Segovia

Para el caso de múltiples capas:

Si el contraste de velocidades entre las capas son suficientemente altas, por ejemplo en la relación 2 a 1, se pueden utilizar las siguientes fórmulas:

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Caso de capas buzantes.

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Td =

2 Z d Cos X + Sen ( +  V V1 Moreano Dr. Juan Francisco 1 Segovia

)

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REFRACCIÓN A TRAVÉS DE UNA FALLA GEOLÓGICA Y OTRAS ESTRUCTURAS FALLA VERTICAL DE SALTO DEFINIDO

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Cambio lateral en cambio de capa

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Cambio de tiempo en cambio de capa

Ensayo Down Hole En este ensayo se mide la velocidad de propagación de ondas desde la superficie hasta distintas profundidades en que se instala la sonda. La sonda tiene tres sensores ortogonales de 10Hz X, Y, y Z, para medir las velocidades de las ondas S y P en un pozo vertical u horizontal y un compás que permite su alineación desde la superficie en una dirección fija. Mediante la diferencia en las llegadas de ondas hasta las distintas profundidades, puede calcularse el perfil de velocidades de propagación en el subsuelo. Dr. Juan Francisco Moreano Segovia

Esto permite el análisis de variaciones verticales de las propiedades elásticas del substrato. Por cada profundidad el diagrama tiempo-distancia (dromocrónica) relativo a las ondas “s” y “p” permite calcular las velocidades Vs y Vp. Estos valores, conjuntamente con el valor de la densidad de la roca investigada, permiten definir las Constantes Elásticas del medio (parámetros indispensables en los cálculos ingenieriles: Poisson’s Ratio (): Se refiere a la variación del diámetro de un cuerpo, con respecto a la elongación del mismo, como respuesta a un esfuerzo perpendicular al diámetro del objeto. A partir de las velocidades de las ondas sísmicas, µ se obtiene como sigue:

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Shear Modulus (G): también conocido como Módulo de Rigidez, se

refiere a la resistencia de un cuerpo ante un esfuerzo de cizalla. A partir de las velocidades sísmicas se obtiene de la siguiente manera:

Módulo de Young (E): se refiere a la resistencia que opone un cuerpo ante un esfuerzo extensional. Con ayuda de las velocidades sísmicas, el cálculo de este módulo elástico se reduce a:

Bulk Modulus o Módulo de Volumen (K): es la medida de la respuesta de un cuerpo ante un esfuerzo compresional. Para obtener este valor se utiliza la siguiente ecuación: Dr. Juan Francisco Moreano Segovia

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Ensayo Uphole

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Aplicaciones: • Investigaciones geológicas-geotécnicas para la ingeniería civil (autopistas, oleoductos, túneles, represas,...) a pequeña profundidad (0-50m) • Estudios de fundaciones • Determinación de módulos dinámicos de rocas • Micro-zonación Sísmica Dr. Juan Francisco Moreano Segovia

Extracción del revestimiento desde la profundidad a la que se instalará la sonda

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Placa de acero para efectuar el impacto

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Sonda con tres geófonos ortogonales y compás

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Martillo metálico con gatillo

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Instalación de la sonda en el interior del sondaje. Se ajusta la dirección según la ubicación de la placa

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Impacto del martillo contra la placa de acero

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Adquisición de los datos

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Las refracc refracciones iones sísmicas se caracterizan por: • Método más antiguo. • Perfiles de mayor longitud. • Mayor distancia entre tiro y geófonos. • El parámetro relevante es la velocidad de las ondas correspondiente a una capa litológica. Es decir una interfase caracterizada por una variación en la densidad de las rocas, donde la velocidad de las ondas no cambia, no se detecta aplicando la sísmica de refracción. Las velocidades correspondientes a las diferentes capas, en que se propagan las ondas sísmicas, se obtienen a través de la sísmica de refracción. Dr. Juan Francisco Moreano Segovia

• Se emplea energía de frecuencia baja entre aproximadamente 1 a 25 Hz. Las frecuencias dominantes están entre 5 y 20 Hz. • Se emplea geófonos de frecuencia natural normalmente menores a 5 Hz, sensibles a vibraciones de 5 a 100 Hz. • La configuración de los geófonos es relativamente sencilla. • El procesamiento de los datos y su interpretación es difícil.

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