X824S Sismógrafo 24/96 Canales - 24 bit

Metodologías

Sísmica de refracción

La exploración sísmica de tipo refracción se encuentra entre los métodos de sísmica activa más difundidos y utilizados.

Este tipo de prospección tiene como finalidad determinar el espesor de las capas de recubrimiento (aireadas) por encima de una subcapa rígida y reconstruir una secuencia sísmica estratigráfica en términos de velocidad longitudinal aparente. Si se realiza según métodos de cálculo más sofisticados, puede utilizarse para interceptar, medir y caracterizar perfiles geoestructurales.

La exploración sísmica de tipo refracción se realiza colocando geófonos equidistantes en línea sobre el terreno y generando pulsos sísmicos a través de “inputs” mecánicos.

Luego se medirán los tiempos de viaje de los pulsos que una vez penetrados en el terreno se refractan cerca de los pasajes litológicos a diferente densidad.

Sísmica de reflexión

La exploración sísmica de tipo reflexión, muy utilizada en las exploraciones petroleras, se utiliza también en la actualidad para obtener información detallada de los suelos superficiales.

Debido a la alta resolución del sondeo, se utiliza para definir el desarrollo de las estructuras geológicas en el subsuelo, definiendo las formas, tamaños y posiciones.

La prospección se realiza colocando geófonos de alta frecuencia en línea y próximos entre sí, enviando pulsos sísmicos mediante energía (también de alta frecuencia) y midiendo los tiempos de viaje de las ondas que, una vez penetradas en el terreno, son reflejadas por las superficies irregulares que delimitan los pasajes litológicos con contraste neto de impedancias.

M.A.S.W. (Análisis multicanal de ondas superficiales)

La técnica MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) tiene como objetivo identificar perfiles de variación con la profundidad de las velocidades de las ondas de volumen (Vp y Vs). El método se basa en las relaciones conocidas entre estas velocidades y la dispersión de las ondas de superficie (o Rayleigh) observadas al propagarse a través de un medio elástico estratificado. El análisis puede basarse en señales producidas con un sondeo en el sitio mediante un dispositivo de adquisición (con un ariete o explosión), o en el registro de las vibraciones producidas por fuentes lejanas (ríos, actividades industriales, tráfico, etc.).

En el primer caso, hablamos de MASW activo, con el que es posible explorar algunas decenas de metros del subsuelo, y en el segundo caso, hablamos de MASW pasivo, que permite alcanzar mayores profundidades, en condiciones particulares.

El MA.S.W. pasivo se utiliza con el fin de obtener un perfil de velocidad 1D de las ondas elásticas de corte S. La técnica consiste en el registro del "ruido sísmico" en ventanas temporales y el posterior estudio de la señal procesada. Se lleva a cabo disponiendo una cadena geofónica bidimensional de baja frecuencia de resonancia en línea o en “array” (geometrías circulares e irregulares) y midiendo el ruido ambiental. A partir del análisis F-K (frecuencia-espacio) de los trenes de ondas, es posible obtener una curva de dispersión de ondas superficiales que conduce al cálculo del perfil de velocidad de las ondas transversales y estimación de una cobertura en relación al semiespacio.

Pozo de fondo sísmico/pozo cruzado

EXPLORACIÓN SÍSMICA EN DOWN-HOLE

Este tipo de prospección se realiza para la caracterización mecánica de los terrenos atravesados ​​durante la fase de sondeo. La técnica consiste en la medición de los tiempos de viaje de las ondas elásticas entre la fuente sísmica en superficie y los geófonos ubicados en el interior del sondeo, debidamente acondicionados con tubería de PVC o tubería geotécnica. La actividad de exploración sísmica en el down-hole se realiza colocando uno o más tripletes de sensores (horizontales y verticales) en el interior de uno de los sondeos y a distintas profundidades, destinados a recibir las señales sísmicas generadas a través de un ariete sobre placa anclada. La energía será suministrada en inversión de fase para polarizar las fases S sobre un plano horizontal H, según una orientación de 180°. A través de las velocidades sísmicas Vp y Vs, es posible obtener información, como módulos elásticos y parámetros geosísmicos. La Vs 30 puede medirse en sondeos de hasta 30 metros de profundidad (O.P.C.M 3274/2003).

EXPLORACIÓN SÍSMICA DE CROSS-HOLE

Este tipo de sondeo se realiza mediante la caracterización físico-dinámica de la porción de terreno comprendida entre dos sondeos. La técnica consiste en la medición de los tiempos de propagación de las ondas elásticas entre la fuente situada en un sondeo y el/los geófono/s situado/s en otro/s sondeo/s a la misma profundidad. El cross-hoyo se realiza introduciendo el sondeo en uno de los sondeos y el/los geófono/s tridimensional/s en otro/s sondeo/s destinado/s a recibir la señal sísmica procedente de la fuente situada al mismo nivel. De este ensayo se pueden obtener los módulos elásticos y las mitigaciones del medio entre los sondeos.

Monitoreo de vibraciones sísmicas

Las metodologías de estudio basadas en sísmica pasiva pueden ser de tipo “on time”, donde el instrumento realiza un registro constante de las señales provenientes del sensor conectado a él, o de tipo “trigger”.

MONITOREO SÍSMICO BASADO EN TRIGGER

El monitoreo de vibraciones sísmicas denominado “trigger”, o umbral, es una de las metodologías que componen los estudios de ensayos no destructivos (CND) y es ampliamente utilizado dentro del monitoreo estructural y estudios dinámicos sobre las estructuras. En las adquisiciones por trigger se utilizan sismógrafos “stand alone” diseñados específicamente para el monitoreo sísmico continuo, donde aunque estén constantemente a la escucha, están listos para comenzar a registrar tan pronto como se presente un evento que supere el umbral de trigger (tiempo 0, inicio de registro) configurado en el instrumento en el momento de programación. Los sensores utilizados son generalmente del tipo triaxial de baja frecuencia 1,2 Hz. El uso de las vibraciones sísmicas de disparo permite:

evaluar las consecuencias de las vibraciones sísmicas generadas por el tráfico de vehículos o por obras temporales sobre edificios, infraestructuras y viviendas circundantes, con el fin de evaluar su potencial peligrosidad sobre los mismos.

prever eventuales acciones correctivas en la circulación del tráfico, en las modalidades de avance de las obras, con el fin de evitar roturas, daños estructurales irreparables o derrumbes de edificios en caso de obras de construcción.

monitorear constantemente (a bajo coste) el estado de monumentos y edificios de particular valor

permitir (al inicio del proyecto de obras e infraestructuras) evitar cualquier accidente durante la obra, derivado de problemas específicos del lugar que no se pueden detectar con otros métodos de investigación.

MONITOREO SÍSMICO BASADO EN EL TIEMPO

Esta técnica se utiliza para obtener información sobre los posibles efectos de amplificación dinámica de las ondas sísmicas en "emersión". Se basa en el registro del ruido de fondo en el dominio del tiempo y en la posterior elaboración de las frecuencias de la señal en el dominio. Se lleva a cabo colocando sobre el terreno un geófono tridimensional con respuesta de baja frecuencia y registrando el ruido sísmico en diferentes ventanas temporales. Posteriormente, el estudio de los espectros obtenidos a partir de la convolución de la frecuencia de la señal registrada en el dominio para las tres componentes del movimiento del terreno y la aplicación de técnicas de análisis espectral, permite definir y medir posibles amplificaciones sísmicas locales y la frecuencia sísmica del sitio. Las mediciones del microsismo también pueden tomarse en “arreglos” lineales para la localización de fallas.

El monitoreo sísmico se realiza en áreas sujetas a riesgos relacionados con una actividad sismogénica, mediante la adquisición de los sismos con el tiempo y el registro de los sismogramas. Se utilizan estaciones sísmicas capaces de registrar en tipo umbral o continuo, y geófonos de baja frecuencia o acelerómetros sísmicos. El registro en el largo período, de los sismos relativos a un sitio o área bastante grande permite configurar el escenario sísmico de una zona y evaluar las condiciones de riesgo y vulnerabilidad. Si la actividad de monitoreo está apoyada en conocimientos específicos de tipo geológico y geotécnico, hablamos de Microzonificación sísmica.

Método Nakamura, HVSR, H/V

Una parte importante de los daños observados en terremotos destructivos en todo el mundo está asociada a la amplificación de las ondas sísmicas debido a los efectos del sitio local. Por lo tanto, el análisis de la respuesta del sitio es esencial en la evaluación del riesgo sísmico en áreas sujetas a terremotos. Para evaluar los efectos del sitio local, se deben realizar una serie de estudios. Entre los métodos empíricos, el método de análisis espectral H/V sobre vibraciones ambientales es uno de los más comunes. El método, también llamado técnica “Nakamura” (Nakamura, 1989), fue introducido por Nogoshi e Igarashi (1971) basándose en los estudios iniciales de Kanai y Tanaka (1961). Desde entonces, muchos investigadores en todo el mundo han realizado un gran número de aplicaciones.

Un requisito importante para llevar a cabo el método H/V consiste en un conocimiento bastante bueno de sismología combinado con información básica sobre las condiciones geológicas locales respaldadas por datos geofísicos y geotécnicos. El método se aplica generalmente en estudios de microzonificación y en el análisis de la respuesta local de sitios específicos.

Re.Mi / ESAC

Técnica RE.MI. (Microtremores de refracción)

La técnica RE.MI. (REfraction MIcrotremors) pertenece a las metodologías de prospección sísmica pasiva. Creada por la Universidad de Reno en Nevada (EE.UU.), es similar a la MASW en cuanto a la simplicidad de operación y la idea de utilizar el análisis de ondas superficiales para volver al modelo estratigráfico; pero se diferencia porque utiliza el registro de vibraciones provenientes de fuentes distantes del sitio a investigar.

La distancia de las fuentes permite analizar con más detalle los componentes de baja frecuencia de las ondas superficiales y luego alcanzar mayores profundidades de investigación. Además, esta metodología es más apropiada (en comparación con la MASW) para su uso en el sector urbano, donde el ruido sísmico es inevitable y representa una desventaja para las técnicas activas, mientras que es ventajosa para la RE.MI.

Una limitación de esta técnica es la necesidad de un origen omnidireccional de los microtremores. El instrumento necesario es básicamente el mismo utilizado para la sísmica de refracción y la MASW activa, eventualmente con geófonos de frecuencia más baja.

Tomografía sísmica

Este método de prospección se utiliza para identificar anomalías físico-geométricas del subsuelo con una resolución mucho mayor en comparación con otros métodos de prospección sísmica; brinda la oportunidad de crear una imagen del objeto investigado, donde se reproducirán todas las anomalías presentes (incluso las más particulares, que no podrían resolverse mediante ningún otro método). En particular, el método tomográfico permite reproducir la distribución geométrica de los elementos que constituyen una sección específica, a partir del análisis del comportamiento de las radiaciones que la atraviesan.

La tomografía es una técnica general que permite reproducir objetos bidimensionales o tridimensionales a través de un número definido de proyecciones unidimensionales y diversamente orientadas de esos objetos. La tomografía sísmica reproduce una imagen de la estructura interna del terreno midiendo el tiempo de cruce (o amplitudes) de las ondas sísmicas que se propagan a través de una sección específica.

El objetivo es determinar un progreso detallado de la distribución de propiedades físicas tales como la velocidad o la atenuación de las ondas sísmicas. Una simulación numérica del fenómeno de propagación permitirá identificar los campos desconocidos de velocidad de las ondas sísmicas y permitirá, de esa manera, calcular con mayor precisión sus tiempos de cruce y, en consecuencia, hacer una discretización efectiva de la estructura, que luego podrá ser transformada en la imagen bidimensional o tridimensional.
Una de las configuraciones más simples de la tomografía sísmica consiste en una disposición en abanico de las explosiones (los rayos sísmicos entre la explosión y los geófonos definirán una geometría en abanico). Este método permite encontrar rápidamente sistemas y horizontes que están fuertemente inclinados, aunque no definen un límite físico claro. Si se supone una estructura enterrada circunscrita, los rayos refractados viajarán inmediatamente por debajo de la interfaz a una velocidad específica, mientras que los directos la atravesarán a velocidades diferentes.

Es decir, si el objeto enterrado está a una velocidad mayor, en comparación con el sistema circundante, se producirá una llegada más temprana y viceversa.

M.A.A.M.

El análisis de la dispersión de las ondas de Rayleigh (fase de velocidad) se puede realizar según la técnica pasiva MAAM (Miniature Array Analysis of Microtremors). Se trata de una metodología similar en muchos aspectos a la ESACone, que permite delinear la curva de dispersión de las ondas de Rayleigh mediante el uso de geófonos 3/4 (junto con una tríada de tres componentes, que también es útil para realizar adquisiciones HVSR). La fortaleza de este enfoque reside en su eficacia, considerando los pocos metros de espacio disponible, y por lo tanto lo hace particularmente interesante para aplicaciones urbanas. La técnica implica la disposición de los geófonos según geometrías triangulares o pentagonales, con un radio que normalmente oscila entre 0,5 y 5 m. Esto define la curva de dispersión en un rango de frecuencias que es proporcional al propio radio de acción. Huelga decir que, especialmente cuando se trabaja en áreas urbanas con un margen de maniobra limitado, el enfoque MAAM representa la única solución útil y eficaz para definir las curvas de dispersión de las ondas de Rayleigh en modo pasivo.

Parámetros de adquisición MAAM

Frecuencia de muestreo: 4 ms (frecuencia Nyquist 125 Hz)

Duración de adquisición: 30 min

Radio: 2 + 5 m

Sensores: cuatro geófonos verticales de 4,5 Hz y un sensor tricomponente

Dal Moro G., 2014 Análisis de ondas superficiales para aplicaciones cercanas a la superficie Editorial: Elsevier

Menos es más (Dal Moro et al., 2015) - GNGTS 17-19 de noviembre de 2015 - Trieste (Italia)