Presentación de PowerPoint - Ingenieros de Caminos, Canales y
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E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos Universidad de La Coruña Hidrología Superficial y subterránea HIDRÁULICA DE CAPTACIONES (Tema 12: Exploración y prospección) MÉTODOS DE PROSPECCIÓN ÍNDICE • Introducción • Métodos • Perforación MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Introducción Geofísica aplicada: Ciencia – técnica que, a partir de fenómenos físicos, naturales o provocados trata de conocer la distribución de los materiales en el subsuelo y sus propiedades Resuelve el problema inverso Estructura Registro geofísico Limitación Soluciones infinitas Complementariedad de métodos MÉTODOS DE PROSPECCIÓN ÍNDICE • Introducción • Métodos • Perforación MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Calicatas Pozos y zanjas Sondeos Corte en el terreno MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Calicatas MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Calicatas Pozos y zanjas Sondeos MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Calicatas Pozos de exploración Sondeos MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Calicatas Galerías Sondeos MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Sondeos A) Rotopercusión B) Percusión C) Rotación MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Sondeos A) Rotopercusión B) Percusión C) Rotación MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Sondeos Brocas de Widia, martillos de percusión MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Sondeos Brocas de Widia MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Directos Sondeos Brocas de Widia, temple MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Maquinaria de perforación MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Perforadora MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Perforadora móvil MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Perforadora general Resistencia a Com presión (kg/cm 2) 100 a 500 500 a 1000 1000 a 2000 > 2000 Tam año (p.p.q.) 15/25 15/25 30/40 55/7 5 o concreción Metros a perforar 100-500 60-300 30-60 15-30 Tamaño de los diamantes en función de la resistencia a compresión MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Corona de widia Corona de perforación de diamantes MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Corona comerciales MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Corona tricono MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Corona tricono MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Proceso de perforación MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Caja portatestigos MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Reconstrucción del perfil litológico MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Tamaños usuales para taladros y testigos Φ del taladro (mm) 146 131 116 101 86 76 66 58 Φ del testigo (mm) Broca de pared gruesa Broca de pared delgada 120 − 105 − 90 − 75 − 58 72 48 62 38 52 34 42 MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Perforación Directos Desviación del sondeo Inclinómetro MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Indirectos Teledetección y sensores remotos Métodos geofísicos Aplicación de los principios de la física para el estudio del subsuelo con el fin de determinar su estructura y localizarlos recursos de interés económico Prospección gravimétrica Densidad Prospección magnética Susceptibilidad magnética Prospección eléctrica Resistividad eléctrica Prospección eléctromagnético Constante dieléctrica Prospección sísmica Propiedades elásticas MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Métodos Indirectos Métodos geofísicos Métodos pasivos o de campo natural Métodos activos o de campo artificial Según el campo utilizado Miden los efectos que la variación de composiciones del terreno inducen en las medidas (gravimetría y magnetometría) El operador mide y crea el campo Prospección eléctrica Prospección sísmica MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Sondeos eléctricos verticales Prospección eléctrica Consisten en una serie de medidas de la resistividad eléctrica del terreno con separación creciente entre los electrodos de corriente La distribución del potencial eléctrico de un electrodo de corriente hincado en el suelo depende de la resistividad del terreno ρ= πKV I V: Diferencia de potencial I: Intensidad ρ: Resistividad MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Sondeos eléctricos verticales Prospección eléctrica Resistividad a 20 ºC Tipo de Agua Nº de muestras Promedio Rango Rocas ígneas (Europa) 314 7.6 3.0 – 40.0 Rocas ígneas (Sudáfrica) 175 11.0 0.50 – 80.0 Rocas metamórficas (Sudáfrica) 88 7.6 0.86 – 80.0 Rocas metamórficas (Precámbrico de Australia) 31 3.6 1.5 – 8.6 Sedimentos pleistocenos continentales (Europa) 610 3.9 1.0 – 27.0 Sedimentos pleistocenos continentales (Australia) 323 3.2 0.38 – 80.0 Sedimentos terciarios (Europa) 993 1.40 0.70 – 3.5 Rocas sedimentarias del Mioceno y Oligoceno (Australia) 240 3.2 1.35 – 10.0 Rocas sedimentarias mesozoicas (Europa) 105 2.5 0.31 – 47.0 Rocas sedimentarias paleozoicas (Europa) 161 0.93 0.29 – 7.1 Aguas cloruradas de campos de petróleo 967 0.16 0.049 – 0.95 Aguas sulfatadas de campos de petróleo 256 1.20 0.43 – 5.0 Aguas bicarbonatadas de campos de petróleo 630 0.98 0.24 – 10.0 Resistividad (en Ω m) de aguas naturales. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Sondeos eléctricos verticales Prospección eléctrica MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Sondeos eléctricos verticales Calicatas eléctricas Distancia entre electrodos fija En medios heterogéneos resistividad aparente Para contactos geológicos MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Sondeos eléctricos verticales Calicatas eléctricas Isolíneas de resistividad aparente MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Sondeos eléctricos verticales SEV convencional MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Sondeos eléctricos verticales SEV convencional la corriente eléctrica queda restringida a la capa más superficial (resistividad r1) por lo que la medida de la diferencia de potencial entre P1 y P2 informa sobre r1 A medida que la separación entre C1 y C2 aumenta, la fracción de corriente que penetra a mayor profundidad (resistividad r2) se incrementa por lo que la diferencia de potencial da información respecto de r2 MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • SEV SEV convencional MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • SEV SEV convencional MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • SEV SEV convencional El perfil de gradiente Schlumberger (S) se obtiene manteniendo los electrodos de corriente A y B fijos mientras se desplazan los de potencial (M y N). Este dispositivo manifiesta el contacto a través de un gradiente más verticalizado que el dispositivo Wenner (W), con el conjunto móvil de los cuatro electrodos (C2P2P1C1). MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías Diagrafías instantáneas Diagrafías diferidas MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías Diagrafías Instantáneas Empuje del útil de perforación Dependientes de las características de la máquina Velocidad de rotación Caudal del fluido de perforación Velocidad de avance Par motor Dependientes de las características del terreno Presión del fluido Energía reflejada Diagrafías Diferidas Gamma Radiactivas Neutrones Potencial espontáneo Eléctricas Resistividad Sísmicas Desv iación Calibre Temperatura del fluido de perforación en función de la profundidad Temperatura Temperatura del fluido de perforación entre dos puntos Observación de las paredes del taladro MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías instantáneas Evolución de distintos parámetros en función del avance MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías diferidas Sonda caliper: Para detectar agujeros Y huecos MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías diferidas Sonda de temperatura MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías diferidas Diagrafías eléctricas: Miden Potencial y resistividad Potencial inducido y espontáneo MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías diferidas Diagrafías eléctricas: Punto único Potencial inducido y espontáneo MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías diferidas Diagrafías sónicas El método "In-hole" consiste en una sonda la cual, suspendida dentro de un sondeo lleno de agua, permite determinar la velocidad de propagación de las ondas P y S que atraviesan el terreno circundante. En este sistema, la fuente vibratoria y los sensores (o geofonos) no están unidos a las paredes del sondeo, sino que se usan como medio de propagación el agua o el lodo que llena el sondeo. La fuente vibratoria (un excitador electromagnético) genera una fuerza puntual horizontal, perpendicular a las paredes del sondeo La dirección de propagación predominante de las ondas S es en la del eje del sondeo, mientras que para la de la onda P, es en la dirección perpendicular al mismo MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Testificación geofísica en sondeos Diagrafías diferidas Diagrafías sónicas MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Prospección sísmica De entre las ondas sísmicas, las ondas P son las que se propagan con mayor velocidad MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Prospección sísmica Para que exista refracción de ondas es necesario que V2 > V1. Dicho fenómeno recibe el nombre de refracción crítica y las primeras llegadas detectadas en la superficie del terreno permitirán obtener información sobre las características y profundidad a las que se encuentra la interfaz refractante MÉTODOS DE PROSPECCIÓN • Prospección sísmica Litología Densidad (g/cm3) VP (km/s) VS (km/s) Toba (San Luis Obispo, California) 1.38 1.43 0.87 Caolín (Dry Branch, Colorado) 1.58 1.44 0.93 Riolita (Castle Rock, Colorado) 2.05 3.27 1.98 Brecha volcánica (Park County, Colorado) 2.19 4.22 2.49 Escoria basáltica (Klamath Falls, Oregón) 2.23 4.33 2.51 Latita (Chaffee County, Colorado) 2.45 3.77 2.21 Grafito (Ceilán) 2.16 3.06 1.86 Tremolita (Nueva York) 2.86 6.17 3.70 Limolita (Alabama) 3.55 5.36 2.97 Pirrotina (Ontario) 4.55 4.69 2.76 Velocidades de propagación de ondas sónicas a través de rocas de baja densidad
