Geofisica

Transcripción

Geofisica

EXPLORACION GEOFISICA
JAIME SUAREZ DIAZ
BUCARAMANGA- COLOMBIA
GEOFÍSICA
¾Medición
de ondas mecánicas
¾Técnicas de Ondas electromagnéticas
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
M
étodos geof
ísicos
Métodos
geofísicos

T
écnicas de Onda Electromagn
ética.
Técnicas
Electromagnética.
– Penetraci
ón de Radar (GPR)
Penetración
– Conductividad Electromagn
ética
Electromagnética
– Resistividad (SR)
– Levantamientos de campo magn
ético (MT)
magnético

Mechanical Wave Measurements
– Ensayos Crosshole (CHT)
– Ensayos Downhole (DHT)
– An
álisis espectral de ondas superficiales
Análisis
superficiales..
– Refracci
ón ssísmica
ísmica
Refracción
Geof
ísica de Ondas Mec
ánicas
Geofísica
Mecánicas

4%)
Ensayos ““No
No destructivos
” ((γ
γss < 10--4
destructivos”
Se pueden realizar en superficie o dentro de una
perforaci
ón.
perforación.
Se puede medir dispersi
ón de la onda
dispersión
onda,, velocidad
velocidad,,
frecuencia
ón.
frecuencia,, amplitud
amplitud,, atenuaci
atenuación.
Se puede determinar el perfil
perfil,, las propiedades
propiedades
el
ásticas , rigidez
elásticas
rigidez,, amortiguamiento
amortiguamiento..
Cuatro tipos b
ásicos de ondas
ón (P),
básicos
ondas:: Compresi
Compresión
Cortante (S), Rayleigh
Rayleigh (R),
(R), y Love (L).
Geof
ísica de Ondas Mec
ánicas
Geofísica
Mecánicas

La onda de Compresi
ón (P
-) es la m
ás rrápida
ápida y ffácil
ácil de
Compresión
(P-)
más
de
generar
generar..
La onda de cortante (S
-) es la segunda en rapidez
(S-)
rapidez..
Es direccional y polarizada
ás
polarizada.. Es la Onda m
más
fundamental en Geotecnia
Geotecnia..
La Onda Rayleigh (R
-) u onda superficial tiene una
(R-)
velocidad muy cercana a la onda de corte (90 to
94%). Son Ondas h
´broda P
-S sobre la superficie
h´broda
P-S
superficie del
terreno
terreno.. Tienen una similitud con las olas sobre una
superficie de agua
agua..
Ondas Love (L
-) : Efecto en la frontera de interface
(L-)
Ondas mec
ánicas de cuerpo
mecánicas
Inicio
Onda S
Onda P
ánicas de Cuerpo
Mecánicas
Amplitud Ondas Mec
S R
Tiempo
Osciloscopio
Fuente
R S
Recibidor (Geófono)
P
P
Velocidad de la Onda de compresi
ón
compresión
P - Wave Velocities
Steel
Intact Rocks
Weathered Rocks
Till
Sand
Clay
Sea Water
Fresh Water
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Compression Wave Velocity, Vp (m/s)
8000
Ice
VELOCIDAD DE ONDA P
ARENAS Y LIMOS
ARCILLAS DURAS
ARENISCA
GRANITO
ν - M/SEG
200 – 1.000
1.000 – 2.500
1.500 – 5.000
4.000 – 6.000
SUELO
Velocidad de las ondas de cortante
S - W ave V elocities
Steel
Intact Rocks
Weathered Rocks
Ice
Till
Sand
Clay
Sea Water
}V
Fresh Water
0
s
=0
1000
2000
3000
Shear Wave Velocity, VS (m/s)
4000
Equipos
Analizador portátil
Analizador de Espectro
Grabador de velocidad
Sismógrafo
ENSAYO
ENSAYO DE
DE
REFRACCION
REFRACCION
SISMICA
SISMICA
Osciloscopio
Refracci
ón ssísmica
ísmica
Refracción
ASTM D 5777
Nota: Vp1 < Vp2
Determina la
prof. de la roca,
zR
Fuente
zR
x1
x2
x3
x4
t1
t2
Geófonos verticales
t3
t4
Suelo: Vp1
Roca: Vp2
Refracción Sísmica
Horizontal Soil Layer over Rock
t values
xc Vp2 − Vp1
zc =
2 Vp2 + Vp1
0.015
1
Vp2 = 4880 m/s
0.010
xc = 15.0 m
1
Depth to Rock:
0.005
Vp1 = 1350 m/s
zc = 5.65 m
0.000
0
x values
10
20
30
40
Distance From Source (meters)
50
Travel Time (seconds)
0.020
Velocidad de Onda de Cortante , Vss

La rigidez inicial a peque
ñas deformaciones unitarias
pequeñas
representado por el m
ódulo de cortante
módulo
cortante.. : G00 = ρΤΤ Vss22
(alias Gdyn
= Gmax
= G00)
dyn
max
Aplica a todos los problemas est
áticos y din
ámicos a
estáticos
dinámicos
6)
peque
ñas deformaciones unitarias
γss < 10--6
pequeñas
unitarias.. Applies ((γ
Aplicable para
para condiciones
condiciones drenadas y no drenadas en
ingenier
ía geot
écnica.
ingeniería
geotécnica.

Es una propiedad fundamental de todos los ssólidos
ólidos
((Acero,
Acero, concreto
)
concreto,, madera
madera,, suelos
suelos,, rocas
rocas)
Equipo para
ensayo sísmico
Crosshole
Ensayo Crosshole
Osciloscopio
ASTM D 4428
Bomba
x = fctn(z)
de inclinómetros
∆t
© Paul Mayne/GT
Velocidad onda de cortante:
Vs = ∆x/∆t
Martillo
Downhole
(Fuente)
∆x
packer
Inclinómetros para
Determinar la verticalidad
Y distancias a
profundidad.
Inclinómetro
Sondeo con
tubo PVC
Transductor
de velocidad
(Geofono
Recibidor)
Inclinómetro
Sondeo con
tubo PVC
Equipo para ensayo ssísmico
ísmico Downhole
Osciloscopio
Ensayo Downhole
Bomba
Martillo en
superficie
x
∆t
z1
Martillo
z2
packer
Transductores
De velocidad
(Geófonos
Recibidores)
Prof. de
Ensayo
Velocidad de onda
De Cortante:
Vs = ∆R/∆t
© Paul Mayne/GT
R12 = z12 + x2
R22 = z22 + x2
Perforación
revestida
Tomograf
ía ssísmica
ísmica
Tomografía
Ensayo de onda superficial In-Situ
Analizador
De señal
Acelerómetro
Fuente
Sensores
Ondas
Superficiales
Rayleigh
Capa 2
Capa 3
Capa 4
Capa 1
Ensayo de Piezocono ssísmico
ísmico ((SCPTu)
SCPTu)
Ensayo de Piezocono ssísmico
ísmico
Esfuerzo en punta del cono, qt
Presión de poros de penetración
Fricción lateral, fs
Tiempo de arribo de la onda de
cortante Downhole , ts

Vs
fs
u2
u1
60o
qc
Obtiene cuatro medidas
Independientes :
Es un Híbrido de Penetrómetro
Con geofísica Downhole
Fuente ssísmica
ísmica autom
ática
automática
• Funciona electr
ónicamente
electrónicamente
• Reemplaza el empuje del martillo
Velocidad de onda de Cortante Downhole en
forma autom
ática
automática
Fuente automática
Onda Polarizada
Downhole Vs .

Set completo de trenes de onda de cortante
Sondeos
qt (MPa)
Depth (m)
0
10
20
30
40
0
fs (kPa)
100
200
Vs (m/sec)
u2 (kPa)
0
300
1000
2000
3000
0
0
0
0
5
5
5
10
10
10
15
15
15
15
20
20
20
20
25
25
25
25
100
200
300
400
d = 35.7 mm
0
5
Vs
10
fs
u2
qt
30
30
30
30
35
35
35
35
Dilat
ómetro ssísmico
ísmico plano (SDMT)
Dilatómetro
Ensayo de Dilat
ómetro ssísmico
ísmico plano (SDMT)
Dilatómetro
Lift-off Pressure
po (bars)
0
0
2
4
6
Travel Time of
Shear Wave (ms)
Expansion Pressure
p1 (bars)
0
8
5
10
0
15
0
20
40
60
80
0
SDMT1
2
2
4
4
4
6
6
6
6
SDMT
DMT 2 1
DMT 2
3
DMT
8
8
8
SDT 43
DMT
8
SDMT 4
10
1010
12
1212
SDMT 5
10
12
SDMT5
Depth (m)
SDMT4
2
M
étodos geof
ísicos
Métodos
geofísicos
T
écnicas de Ondas Electromagn
éticas
Técnicas
Electromagnéticas
Geof
ísica de Ondas Electromagn
éticas
Geofísica
Electromagnéticas

No Invasivos (Se ejecutan en la superficie del
terreno
)
terreno)
Medida de las propiedades el
éctricas y magn
éticas
eléctricas
magnéticas
del terreno : resistividad ((conductividad),
conductividad),
permittividad
évtricos y magn
éticos.
permittividad,, campos
campos diel
dielévtricos
magnéticos.
Cubren un espectro amplio de frecuencias
22 Hz).
(10 Hz < f < 1022

M
étodos No destructivos
Métodos
Geof
ísica de Ondas Electromagn
éticas
Geofísica
Electromagnéticas

T
écnicas Downhole
Técnicas
– Resistividad en sondeo , MIPs
MIPs,, RCPTu
– Tomograf
ía 2
-d y 3
-d
Tomografía
2-d
3-d

T
écnicas de mapeo superficial
Técnicas
– Penetraci
ón de Radar (GPR)
Penetración
– Resisvidad El
éctrica (ER)
Eléctrica
– Conductividad Electromagn
ética (EM)
Electromagnética
– Levantamiento de campos magn
éticos (MS)
magnéticos
Penetraci
ón de Radar (GPR)
Penetración
GPR realizados en areas en cuadr
ícula.
cuadrícula.

Par de antenas transmitidora y recibidora
recibidora..

Impulsos cortos de ondas EM de alta frecuencia
frecuencia..

Cambios relativos en propiedades diel
éctricas.
dieléctricas.

La profundidad eficiente de exploraci
ón depende del
exploración
tipo de suelo
hasta 30 m en
suelo.. ((hasta
en arenas secas
secas;; solo
solo 3
3
m en arcillas saturadas
saturadas..

Penetraci
ón de Radar (GPR)
Penetración
Xadar
Sensores & Software
GeoRadar
Resultado gr
áfico de los resultados de
gráfico
penetraci
ón de Radar (GPR)
penetración
Cruce de un corredor de ductos
Resultado gr
gráfico
penetraci
ón de Radar (GPR)
penetración
Geostratigraf
ía
Geostratigrafía
Resultado gr
gráfico
penetraci
ón de Radar (GPR)
penetración
Ú
til para identificar ductos
Útil
Resultado gr
gráfico
penetraci
ón de Radar (GPR)
penetración
Resistividad El
éctrica
Eléctrica
Resistividad El
éctrica
Eléctrica

Arreglos de electrodos utilizados para medir
cambios en potencial eléctrico.
Evalúa cambios de tipo de suelo y variaciones en el
fluído de los, poros.
Usado para mapear fallas, detalles kársticos (cuevas
, sinkholes), estratigrafía y contaminación.

La resistividad ρR (ohmios-m) es una propiedad
eléctrica . Es el recíproco de conductividad
Resistividad el
éctrica
eléctrica
Resistivity Values (ConeTec & GeoProbe, 1997)
Weathered Rocks
Glacial Till
Loose Sands
Loam
Clay
1
10
100
1000
Bulk Resistivity, ρ (ohm-meters)
10000
Sands & Gravels
Tipos de arreglo
Mayor profundidad de
influencia
Qu
é se gana al aumentar
Qué
el espaciamiento de los
electrodos
?
electrodos?
MODELAMIENTO HIDROGEOLOGICO BASICO DE BUCARAMANGA
CURVA DEL SONDEO ELÉCTRICO VERTICAL SEVE-1
PARTE ALTA DE BELLAVISTA
FIGURA No.3
EN LA
10.000
1.000
100
10
1
10
100
Profundidad (m)
1.000
10.000
Resistividad (Ohm-m)
FS
Tomograf
ía El
éctrica
Tomografía
Eléctrica
TOMOGRAF
ÍA GEO
-ELECTRICA
TOMOGRAFÍA
GEO-ELECTRICA
Conductividad Electromagn
ética (EM)
Electromagnética
Levantamientos de campo magn
ético
magnético
(MS)
Mide cambios relativos
en el campo magnético
de la tierra a través del
sitio.
A.P. Van den Berg Track Truck

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