Manual de ensayos de refracción sísmica y medición de ondas de corte

El ensayo de refracción sísmica es una herramienta básica para explorar en forma rápida y económica grandes áreas, permitiendo obtener con relativa precisión los espesores de los estratos y las velocidades de ondas P, y de ondas S en algunos casos. Este método permite representar el perfil del subsuelo con resolución vertical relativamente cruda, ya que no es posible diferenciar capas delgadas.

En refracción sísmica se acepta como capacidad de detección mínima la de un horizonte con espesor no menor que una cuarta parte de la profundidad a que se encuentra su contacto superior. Esto es aceptable como forma general de presentación de la estructura geológica del subsuelo, (Arce, 1990).

Debe tenerse presente que por más avances que se logre en estas técnicas auxiliares de la Geotecnia, los métodos geofísicos «NO SUSTITUIRAN EN EL FUTURO» a las perforaciones, ni menos a la toma de muestras; por el contrario se complementan y permiten conducir a una mejor información del subsuelo, (Martínez, 1990).

Si se cuenta con perforaciones realizadas para ensayos SPT o con pozos a tajo abierto, se pueden efectuar ensayos de medición de ondas P y S mediante una sonda-geófono con sensores de tres componentes. Estos ensayos permiten determinar los parámetros dinámicos del suelo, como la rigidez inicial y las constantes elásticas dinámicas, importantes para la determinación de su respuesta dinámica.

ENSAYO DE REFRACCIÓN SÍSMICA

El Ensayo de Refracción Sísmica consiste en la medición de los tiempos de viaje de las ondas compresionales (ondas P), y algunas veces de las ondas de corte (ondas S), generada por una fuente de energía impulsiva a unos puntos localizados a diferentes distancias a lo largo de un eje sobre la superficie del suelo. La fuente de energía es generalmente una carga pequeña de explosivo o un golpe de martillo.

La energía es detectada, amplificada, y registrada de tal manera que puede determinarse su tiempo de arribo en cada punto. El instante del impacto o explosión, «Tiempo cero», también es registrado conjuntamente con las vibraciones del suelo que arriban de los geófonos. Por lo tanto, en general, los datos consisten en tiempos de viaje y distancias, siendo el tiempo de viaje el intervalo entre el «Tiempo cero» y el instante en que el geófono empieza a responder a la perturbación.

Entonces, esta información tiempo-distancia es procesada para obtener una interpretación de la forma de velocidades de propagación de ondas y la estructura de los estratos del subsuelo. Todas las mediciones son efectuadas en la superficie del terreno, y la estructura del subsuelo es inferida de los métodos de interpretación basados en las leyes de propagación de ondas. El fundamento teórico requerido para este ensayo se encuentra descrito en el Manual del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE.UU. (1979), Martínez (1990), Meneses (1991) y otros.

Este ensayo permite describir la estructura del subsuelo por medio de secciones con la distribución de velocidades de ondas P y de potencias (espesores) y profundidades de horizontes elásticos; asímismo, detecta la posición de las zonas de debilidad (fallas o fracturas) como oquedades, discontinuidad, etc.

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