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Sísmica de Refracción

refraccion

Este método se basa en determinar los tiempos de recorrido de las ondas P desde un punto conocido (fuente sísmica) hasta una serie de receptores (geófonos) situados a lo largo de una línea de adquisición. Conociendo el tiempo de recorrido que las ondas P emplean en recorrer la distancia que separa la fuente y los receptores, se puede determinar la velocidad de propagación del medio situado entre ambos.

A partir de los valores de velocidad se puede obtener un modelo del subsuelo compuesto por capas de velocidad constante y espesor variable. Este método es muy útil para determinar, de manera rápida, la estructura del subsuelo.

Sus aplicaciones más frecuentes son la detección del sustrato rocoso, estudios sobre ripabilidad, estabilidad de taludes, etc.

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Tomografía Sísmica

tomografia sismica

La tomografía sísmica es un método geofísico similar a la sísmica de refracción tradicional. La principal ventaja de este método es el grado de detalle de los modelos y que la presencia de capas de baja velocidad, fuertes gradientes laterales o elevados buzamientos no son limitaciones.

La tomografía sísmica se basa en la inversión de residuos (diferencia entre tiempos de recorrido de ondas P observados y teóricos). El proceso de inversión es un proceso iterativo, en el que un modelo inicial se actualiza hasta dar lugar al modelo final.

Otra ventaja de la tomografía sísmica es la posibilidad de determinar, de forma cuantitativa (valor del mínimo de los residuos) y cualitativa (a través de la distribución espacial de los rayos dentro del modelo), el grado de certeza de las soluciones alcanzadas, lo cual es muy útil a la hora de realizar la interpretación del modelo.

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Sísmica de Reflexión

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Cuando una onda sísmica incide en una discontinuidad que separa dos medios, una fracción de la energía incidente se propaga al segundo medio y el resto se refleja de vuelta al primer medio. La cantidad de energía que se transmite y se refleja depende del contraste de impedancia acústica entre ambos medios y del ángulo de incidencia.

Si el ángulo de incidencia es mínimo (incidencia perpendicular a la discontinuidad horizontal) la mayor parte de la energía incidente retorna al primer medio. Este comportamiento es el fundamento de los métodos de sísmica de reflexión vertical.
En un ensayo de sísmica de reflexión vertical se instalan una serie geófonos a lo largo de una línea de adquisición y se registra la vibración del terreno inducida mediante una fuente conocida.

Después de un cuidadoso procesado de las señales adquiridas en campo se obtiene un ensamblaje en el que se pueden observar las principales discontinuidades que definen la estructura del subsuelo. Este método es comúnmente empleado en la exploración de hidrocarburos (para la detección de yacimientos) y en ingeniería civil (detección de fallas).

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REMI

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El método REMI obtiene una distribución de la velocidad de ondas de cizalla con la profundidad mediante el análisis espectral de registros de vibración natural del terreno. Por ello, es un método especialmente apto para ambientes urbanos, donde la presencia de vibraciones es elevada.

El método REMI se basa en el principio físico de la dispersión de las ondas en el terreno. En la realidad, todos los medios son, en mayor o menor medida, dispersivos, y por lo tanto, las distintas frecuencias que componen un determinado paquete de ondas se propagan a diferente velocidad. A medida que el paquete de ondas se desplaza en el medio, las frecuencias individuales se van separando las unas de las otras, ya que las velocidades de propagación respectivas son diferentes. Estudiando las velocidades a las que se propagan las distintas frecuencias se puede obtener una curva de variación de la velocidad de propagación de las ondas S con la profundidad.

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MASW

masw

Dentro de las técnicas basadas en la dispersión de ondas superficiales destaca el MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves). Es un método desarrollado a finales de los años 90 en Estados Unidos. Sus principales ventajas son que puede emplear (y combinar si es necesario) ondas Rayleigh generadas de manera activa (mediante maza, vibrador o fuente explosiva) o pasiva (tráfico, viento, mareas, etc).

Otra ventaja de este método es que, además de analizar el modo fundamental de dispersión de la ondas Rayleigh, puede incorporar información proveniente de los modos superiores de vibración, generando de este modo modelos de velocidad de mayor resolución.

Actualmente, es el método geofísico basado en la dispersión de ondas superficiales más popular en todo el mundo, dada su fiabilidad y versatilidad. Además, Geofísica Consultores incorpora el empleo de un land-streamer de alta resolución para la adquisición de los datos de campo, reduciendo los tiempos de adquisición y los costes económicos asociados de manera considerable. Con una separación entre geófonos de 1,0m y un sistema de desplazamiento optimizado se obtienen modelos de velocidad de ondas S de alta resolución en pocos minutos. Este sistema ha sido empleado con total éxito en zonas donde el tiempo de registro es reducido (aeropuertos, autovías, líneas férreas de alta velocidad, etc).

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Down-Hole

down hole

Con el ensayo down-hole se obtienen los módulos elásticos (dinámicos) del terreno. Para la realización de un ensayo down-hole es necesario realizar un sondeo en el cual se introduce un geófono de pozo triaxial. En un punto próximo al emboquille del sondeo se generan ondas P y S que son registradas en el geófono a una determinada profundidad. El ensayo se repite a intervalos regulares de profundidad y, de este modo, se obtiene la variación de las velocidades de propagación de las ondas P y S, y de manera indirecta, los módulos elásticos de las distintas capas que componen el subsuelo.

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Cross-Hole

cross hole

Los ensayos de Cross-Hole permiten estimar módulos elásticos (dinámicos), coeficiente de Poisson, módulo de Young, módulo de cizalla, etc, del terreno. Estos parámetros son muy importantes a la hora de determinar el grado de rigidez, compresión y deformación del terreno y son empleados en estudios geotécnicos.

El método está basado en determinar la velocidad de propagación de las ondas de compresión (P) y de cizalla (S) a diferentes niveles de profundidad.

Para la ejecución del ensayo, es necesario un mínimo de dos sondeos. La técnica consiste en generar pulsos sísmicos dentro de uno de los sondeos (sondeo emisor) y determinar el tiempo transcurrido desde que se genera el pulso hasta que se recibe, por medio de un geófono de tres componentes, en el otro sondeo (sondeo receptor). Conociendo la distancia que separa ambos sondeos, se puede obtener la velocidad de transmisión de las ondas sísmicas. Además, es necesario calcular, de manera independiente, la densidad de los materiales extraídos de los sondeos.

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Tomografía Cross-Hole

tomografia cross hole

Los ensayos de tomografía sísmica en pozo se emplean en estudios del terreno donde se desea conocer con precisión la distribución de velocidad de las ondas P.

Su principal ventaja respecto a otros métodos análogos realizados desde la superficie (sísmica de refracción) es que la presencia de capas de baja velocidad no supone un impedimento para su realización. Otra ventaja es que la distribución de fuentes y sensores permite obtener una lectura homogénea, lo cual reduce el grado de incertidumbre de los modelos obtenidos.

Además, la adquisición de datos en profundidad se puede combinar con la instalación de geófonos en superficie entre sondeos para obtener lecturas en superficie lo que permite aumentar la resolución de los niveles más superficiales.

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Sísmica Paralela

sismica paralela

El método de Sísmica Paralela se utiliza para determinar la longitud de elementos de cimentación (pilotes, muros pantalla, etc.) y se basa en determinar la profundidad a la que se observa un cambio brusco en la velocidad de propagación de las ondas P, ya que la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en los materiales que componen los elementos de la cimentación es, por lo general, muy superior a la del medio que rodea la cimentación.

Para realizar el ensayo se introduce una serie de sensores (hidrófonos) en un sondeo próximo a la cimentación que se pretende analizar. Mediante una maza se golpea en la parte superior de la cimentación y se registra en los hidrófonos situados en el interior del sondeo la vibración que se propaga en el terreno. Las ondas sísmicas se propagan hacia abajo a lo largo de la cimentación con una velocidad aproximadamente constante hasta el momento de llegar a la base del mismo. En este punto las ondas sísmicas se propagan con una velocidad inferior, la correspondiente al medio que rodea a las cimentaciones. Este cambio brusco de velocidad se detecta analizando el tiempo de llegada de las ondas sísmicas a cada uno de los hidrófonos y se manifiesta mediante un cambio de pendiente en los diagramas tiempo-distancia (dromocronas).

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Sísmica en Capa

sismica en capa

La sísmica en capa (in-seam seismics) es un método sísmico empleado en la exploración de capas de carbón. Las capas de carbón se encuentran habitualmente intercaladas entre materiales más densos y con velocidades sísmicas muy superiores (arenisca, pizarra, etc.). Produciendo una perturbación mecánica (mediante explosivos) dentro de la capa de carbón se generan ondas guía (ondas Rayleigh y ondas Love) que se propagan de manera muy efectiva a través de la capa de carbón. Analizando la dispersión sufrida por las ondas guía en distintos puntos de la capa de carbón es posible determinar parámetros como el espesor de la capa de carbón en cada uno de los trayectos recorridos por las ondas guía y localizar la presencia de alteraciones estructurales (fallas, disminuciones bruscas de la potencia de la capa de carbón, etc.). Esta información es muy importante para las labores de extracción ya que permiten optimizar la producción y minimizar riesgos.

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