Métodos indirectos / geofísicos

TEMA 7
Métodos indirectos / geofísicos
Marcel Hürlimann
TEMA 7
Objetivos:
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Determinación del espesor de las formaciones superficiales
Identificación de la litología en profundidad
Identificación de la estructura en profundidad (fallas)
Calidad del macizo rocoso
Detección de cavidades
Posición del nivel del agua subterránea
Estimación de la excavabilidad / ripabilidad
Estimación de las propiedades geomecánicas
Prospección sísmica
Las ondas sísmicas se propagan en todas direcciones
(están sometidos a los mismos fenómenos que las ondas luminosas)
onda reflectada
v2 > v1
v1
i
i1
refracción total
i2
v2
onda refractada
Refracción:
sin(i1 ) v1
=
sin(i 2 ) v 2
Refracción total:
sin(i) =
Ley de Snell
v1
v2
Las ondas generadas al emisor llegan al receptor como: onda directa, onda
reflectada u onda refractada.
Sísmica de refracción
Sísmica de reflexión
Î superficial
Î profundidad (sólo para túneles)
Marcel Hürlimann
TEMA 7
Marcel Hürlimann
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Fuente de energía
Detectores
Amplificadores
Sistema de registro
Componentes:
Equipo de prospección sísmica
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TEMA 7
TEMA 7
Dispositivos de prospección sísmica
1. Superficie
2. Up the hole
3. Down the hole
4. Cross hole
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Valores típicas de velocidades sísmicas (A: estado seco; B: estado saturado)
Resultado final de una prospección sísmica
Marcel Hürlimann
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Prospección geoeléctrica
Objetivos:
• espesores de formaciones superficiales
• posición del nivel freático
• situación de fracturas / fallas superficiales
Método:
La Ley de Ohm:
I=
V
R
I: corriente (Amperio)
V: voltaje (Voltio)
R: resistencia (Ω)
La resistencia de un conductor homogéneo cilíndrico o prismático
es (rocas = material homogéneo):
l
S
R: resistencia medida (Ω)
ρ: resistividad o resistencia especifica del material (Ω·m)
S : área / sección transversal (m2)
l : longitud (m)
R=ρ
La resistencia de un terreno depende de:
1. Conductividad electrónica: los electrones se mueven libremente entre
la red cristalina.
2. Conductividad iónica: en general debida a la presencia de agua.
Las rocas son medios con una matriz aislante que contienen una
red de conductos irregulares llenos de electrolitos (agua).
ρroca = f ( ρmatriz-mineral , ρagua)
⇒ La cantidad de agua es muy importante
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Esquema de la Prospección geoeléctrica
Valores de la resistividad eléctrica de diferentes materiales
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Dispositivo de un sondeo eléctrico vertical
El potencial en el electrodo M (VM) creado por dos electrodos (A
y B) clavados en la superficie de un terreno plano, homogéneo y
isótropo introduciendo una corriente con intensidad (I), es:
VM =
ρI  1 1 
⋅  − 
2π  r1 r2 
Para el electrodo N el potencial es:
VN =
ρI  1 1 
⋅  − 
2π  r3 r4 
La diferencia de potencial entre M y N es:
∆V =
⇒
ρ a = 2π
ρI  1 1 1 1 
 − − + 
2π  r1 r2 r3 r4 

1
∆V 


I  r1 − r2 − r3 + r4 
ρa : resistividad aparente
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Variación de la resistividad aparente (ρa)
con la profundidad
ρ1 : resistividad de capa superior
ρ2 : resistividad de capa inferior
S : distancia entre electrodos
H : espesor de la capa
Diferentes tipos de dispositivos
Schlumberger
Wenner
Si r >> a:
Si r1 = r2 = r3 = r4 :
ρa =
πr ∆V
a I
ρ a = 2πa
∆V
I
Resultado de una prospección eléctrica:
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Método electromagnético
Con el método electromagnético se miden campos magnéticos
o eléctricos.
Resultado:
Uso:
un mapa con la estructura de las anomalías
la prospección del agua y de materias primas
Radar / Georadar
Con un radar se observa la reflexión de impulsos de energía
electromagnética.
Hay diferentes tipos:
Radar terrestre
→ información sobre subsuelo
GPR (Ground Penetrating radar)
Un radar terrestre genera impulsos electromagnéticos que, al
interceptar un objeto o superficie de discontinuidad, son
reflejados a la superficie y detectados por la antena receptora.
Conforme se van desplazando las antenas por la superficie, se
obtiene un perfil continuo del subsuelo.
Imágenes radar (satélite)
→ morfología / topografía
SLAR (side-looking aerial radar)
SAR (Synthetic Aperture Radar o Radar de Abertura Sintética)
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