Informe de Sismica - Docx BVHJNGVH

UNIVERSIDAD AUTNOMATOMAS FRIAS FACULTAD DE INGENIERA GEOLGICA
DETECCIN DEL BED ROCK POR SSMICA DE REFRACCIN
DETECCIN DE LA ROCA DURA (BED ROCK)

POR EL MTODO
SSMICA DE REFRACCIN
INTRODUCCIN
El presente trabajo realizado en la ciudad de Potos, zona del cementerio,

presenta los resultados de un estudio ssmico, mediante una prospeccin por el
mtodo de ssmica de refraccin, con el objetivo de obtener la profundidad a la
que se encuentra la roca madre, roca dura denominado tambin como Bed
Rock .
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Cmo detectar el bed rock en la zona del cementerio, a travs de una

prospeccin por el mtodo de ssmica de refraccin?
OBJETIVOS.-
OBJETIVO GENERAL
Realizar una prospeccin por el mtodo ssmica de refraccin, para la

obtencin de la profundidad a la que se encuentra la roca dura, y verificar
si es que en el horizonte trabajado se presenta una pendiente del Bed Rock
(ello en profundidad), ello en la zona del cementerio de la ciudad de Potos.
UNIV. WILBERTH TAPIA HUMEREZ Pgina 1

OBJETIVOS ESPECFICOS
Realizar una revisin bibliogrfica para un uso adecuado del sismgrafo de

refraccin.
Determinar los puntos en el terreno que permita la obtencin de datos.
Realizar un uso adecuado del sismgrafo, para la prospeccin de ssmica
de refraccin en la zona de las Delicias
Graficar los odgrafos una vez obtenidos los datos en el terreno mediante
el mtodo de ssmica de refraccin.
Obtenidos los odgrafos, determinar las velocidades de cada una de las
pendientes
Realizar un anlisis e interpretacin de los resultados obtenidos.
HIPTESIS
La aplicacin del mtodo ssmica de refraccin y uso adecuado del sismgrafo

porttil, permite obtener datos para la determinacin de la profundidad a la que se
encuentra la roca dura, tambin la determinacin si es que existiese una pendiente
de inclinacin de dicho Bed Rock (por encuentro de odogrfos)

CAPTULO I
MARCO CONCEPTUAL TERICO Y REFERENCIAL
Los mtodos ssmicos son un tipo de mtodo geofsico, y constituyen pruebas

realizadas para la determinacin de las caractersticas geotcnicas de un terreno,
como parte de las tcnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotcnico.
La exploracin ssmica, tambin conocida como sismologa aplicada o
sismometria, es un conjunto de mtodos destinados al reconocimiento de la
estructura geolgica del subsuelo que se basan en el estudio de la propagacin
de las ondas elsticas o ssmicas.
El mtodo usado (de refraccin) se basa en el estudio de la llegada de la onda, se
emplea para la solucin de distintas tareas geolgicas profundas, tales como el
estudio de la frontera del basamento o cuando el mtodo de reflexin no es
efectivo. En la prctica es usado para determinar la posicin de la roca dura o Bed
Rock.
Este procedimiento es el ms simple y convencional para investigar

preliminarmente el perfil de suelo y roca sobre una gran extensin. En este
mtodo, la energa producida por impacto o por explosin, es aplicada sobre la
superficie del terreno y el frente de esta propagacin es detectada en un punto a
cierta distancia desde la fuente. La distancia y el tiempo de llegada permiten
calcular la velocidad de propagacin de la onda. Dado que se utilizan ondas
refractadas, un pre requisito para este mtodo es contar con un estrato superficial
blando y un depsito subyacente de suelo o roca ms rgido, en el cual las ondas
son refractadas.
Produciendo artificialmente un pequeo terremoto y detectando los tiempos de
llegada de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas
formaciones geolgicas, se puede obtener una imagen muy aproximada de las

discontinuidades ssmicas. Estas discontinuidades coinciden generalmente con las

discontinuidades estratigrficas.
PROBLEMAS QUE RESUELVE EL METODO
El mtodo ssmico de refraccin es un mtodo de reconocimiento general

especialmente adaptados para trabajos de ingeniera civil, prospeccin petrolera, y
estudio hidrogeolgicos. Permite la localizacin de la profundidad a la que se
encuentra el Bed Rock, localizacin de los acuferos (profundidad del sustrato) y
la posicin y potencia del acufero bajo ciertas condiciones.
PRINCIPIOS BASICOS SOBRE SSMICA.
El mtodo ssmica de refraccin se basa, tanto en el hecho de la diferencia de

velocidad de la onda ssmica en los distintos terrenos, como en que las ondas al
cruzar la frontera entre dos tipos de terreno distinto sufren refraccin, (al igual que
sucede con las ondas de luz), cambiando su direccin en un ngulo cuyo valor
depende de la relacin entre las velocidades de onda de cada terreno.
Las ondas ssmicas que atraviesan un terreno pueden ser:
Longitudinales o de compresin.
Transversales o de cizallamiento.
Superficiales.
La velocidad de propagacin de las ondas ssmicas en el terreno depende de sus

caractersticas de deformabilidad. En la hiptesis de suponer un comportamiento
elstico para el terreno, la velocidad de las ondas longitudinales y transversales es
funcin del mdulo elstico y del coeficiente de Poisson (ambos dinmicos), por lo
que con ambas expresiones pueden obtenerse dichos parmetros.
Las ondas longitudinales son ms rpidas que las transversales, lo que dificulta la
deteccin de estas ltimas en campo. Por ello, en general se obtiene el mdulo

elstico a partir de la velocidad longitudinal, estableciendo hiptesis respecto al

valor del coeficiente de Poisson. El mdulo dinmico tiene un valor mayor que el
esttico, ya que se obtiene para incrementos tensinales pequeos como son los
producidos por ondas ssmicas. La relacin entre el mdulo dinmico y el esttico
se considera normalmente de 4, pero el rango puede estar entre 1 y 20.
LAS ONDAS SSMICAS
Las ondas ssmicas son parcelas de energa de deformacin elstica que se

propagan desde una fuente ssmica (como un terremoto o una explosin) hacia
fuera. Las fuentes ssmicas apropiadas para la prospeccin ssmica son aquellas
que generan trenes de onda de corta vida conocidos como pulsos), que
tpicamente contienen un amplio rango de frecuencias. Las deformaciones
asociadas con el paso de un pulso ssmico se pueden considerar elsticas,
excepto en la zona inmediata a la fuente. Con esta asuncin, las velocidades de
propagacin de los pulsos ssmicos estn determinados por los mdulos elsticos
y las densidades de los materiales a travs de los que pasan.
Existen dos tipos fundamentales de ondas ssmicas: ondas internas o de volumen
(body waves) y ondas de superficie (surface waves).
La velocidad de propagacin de una onda interna o de volumen e cualquier
material viene dada por:
De este modo, la velocidad de las ondas P (VP) de las ondas internas

compresivas, que involucran deformacin compresiva, viene dada por:

y la velocidad de las ondas S (ondas de cizalla), que involucran deformacin de

cizalla pura, viene dada por:
Puede deducirse de estas ecuaciones que las ondas compresivas siempre viajan
ms rpido que las ondas S en el mismo medio. La relacin entre VP y VS en
cualquier material es funcin nicamente por el valor del coeficiente de Poisson (s)
para ese material:
y como el coeficiente de Poisson para las rocas consolidadas es tpicamente 0.25,

VP 1.7 VS
LA REFRACCIN CRTICA
Cuando la velocidad de la capa inferior es mayor, existe un ngulo de incidencia

conocido como ngulo crtico (q C), para el cual el ngulo de refraccin es de
90. Esto da lugar a un ngulo refractado crtico que viaja a lo largo de la interface
a la velocidad mayor (V2). Para cualquier ngulo mayor que el ngulo crtico existe
una reflexin total interna de la energa incidente (adems de los rayos-S
convertidos sobre un amplio rango de ngulos). Este ngulo crtico viene dado por:
Por lo que:

El paso del rayo crtico refractado a lo largo del techo de la capa inferior causa una
perturbacin en la capa superior que viaja hacia adelante a la velocidad V2, la cual
es mayor que la velocidad de la capa superior (V1). La situacin es anloga a
aquella de un proyectil viajando a travs del aire a una velocidad mayor que la del
sonido, generando una onda de choque. En prospeccin ssmica esta onda es
conocida como onda de cabeza o de choque (head wave), y pasa de un modo
oblicuo a travs de la capa superior hacia la superficie (Figura 6.4). Cualquier rayo
asociado con esta onda de choque presenta una inclinacin igual al ngulo crtico
(qC). Gracias a la onda de choque, la energa ssmica regresa a la superficie
despus de una refraccin crtica en una capa situada por debajo y con una mayor
velocidad
EL MTODO SSMICO DE REFRACCIN
Se basa, tanto en el hecho de la diferencia de velocidad de la onda ssmica en los

distintos terrenos, como en que las ondas al cruzar la frontera entre dos tipos de
terreno distinto sufren refraccin, (al igual que sucede con las ondas de luz),
cambiando su direccin en un ngulo cuyo valor depende de la relacin entre las
velocidades de onda de cada terreno.
El impulso generador de la onda puede ser un impacto o una pequea carga

explosiva que se coloca, generalmente, en un punto de la superficie. Mediante
gefonos (que son detectores de pequeas vibraciones en el terreno), dispuestos
a distintas distancias del punto de impacto, se mide el momento en que llega la
primera onda que alcanza a un determinado gefono. De esta forma se obtiene la
velocidad de transmisin.
Cuando se produce el impulso, las ondas se emiten en todas direcciones. Una

onda en particular recorre un camino por la superficie del terreno en direccin al
gefono (onda directa). Otras ondas descienden con diversos ngulos respecto a

la horizontal. Al encontrar un estrato inferior con diferente velocidad ssmica, la

onda se refracta en el plano de contacto entre ambos terrenos.
Existe una direccin de onda que al alcanzar el estrato inferior con un determinado
ngulo de incidencia, su refraccin se dirige por encima del estrato inferior
paralelamente a la frontera entre terrenos. Esta onda, con su nueva direccin,
contina emitiendo energa hacia la superficie con un ngulo de refraccin
simtrico al de incidencia anterior, por lo que los gefonos pueden llegar a
detectarla.
Si la velocidad ssmica del terreno inferior tiene un valor mayor que la del terreno
superficial, el tiempo necesario para que la onda refractada alcance un punto de la
superficie puede llegar a ser menor que el requerido por la onda directa que viaja
superficialmente, an cuando la longitud del camino sea mayor. Los gefonos
cercanos al impulso reciben en primer lugar la onda directa, pero a los que se
encuentran a una cierta distancia les alcanza antes la onda refractada
LOS FACTORES QUE DETERMINAN LAS PROPIEDADES ELASTICAS DE

LAS ROCAS
ESFUERZO Y DEFORMACIN.-
Cuando se aplican fuerzas externas a un cuerpo, se establecen dentro del unas

fuerzas internas equilibradas. El esfuerzo es una medida de la intensidad de estas
fuerzas internas equilibradas. El esfuerzo, que acta sobre cualquier rea de
cualquier superficie dentro del cuerpo, se puede resolver en una componente
normal de esfuerzo perpendicular a la superficie, y una componente tangencial o
de cizalla en el plano de la superficie.
En cualquier punto en un cuerpo sometido a esfuerzos, se pueden definir tres
planos ortogonales, en los cuales las componentes del esfuerzo son
principalmente esfuerzos normales, es decir, sin esfuerzos de cizalla actuando
sobre ellos. Estos planos definen tres ejes ortogonales conocidos como los ejes
principales de esfuerzo, y los esfuerzos normales que actan en esas direcciones

se conocen como esfuerzos principales. Cada uno de los esfuerzos principales

representa un equilibrio de las componentes de la fuerza de igual magnitud, pero
de sentido contrario. Se denomina esfuerzo compresivo cuando las fuerzas estn
dirigidas cada una hacia la otra (hacia el interior), y esfuerzo extensivo si se
dirigen en contra (hacia fuera).
Si los esfuerzos principales son de igual magnitud en un cuerpo, este estado de
esfuerzos se denomina hidrosttico, debido a que es el estado de esfuerzo a
travs de un fluido en reposo. No existen esfuerzos de cizalla en un campo de
esfuerzos hidrosttico, debido a que stos no pueden ser sostenidos por un
cuerpo fluido. Si los esfuerzos principales son diferentes, aparecen esfuerzos de
cizalla a lo largo de todas superficies del interior del cuerpo, excepto en aquellas
perpendiculares a los ejes principales. Un cuerpo sujeto a esfuerzo sufre un
cambio de forma y/o tamao denominado deformacin. Hasta un cierto lmite de
esfuerzo, conocido como resistencia elstica de un material (yield strength), la
deformacin se relaciona de un modo lineal con el esfuerzo aplicado y se
denomina elstica (Ley de Hooke).
MDULO DE YOUNG (E)
El mdulo de elasticidad relevante definido por:
Es directamente proporcional al esfuerzo que se realiza en una determinada rea

e inversamente proporcional a la deformacin lineal. (I/L).
COEFICIENTE DE POISON ()
Relaciona la deformacin transversal sobre la deformacin lineal.

= ( /)/ (I/L)
ECUACION DE ONDA

Es la segunda derivada de en funcin del tiempo.

du / dt = ( + G ) grad +G u+x
Donde:
u= vector de desplazamiento de las partculas de su posicin de equilibrio por
fuerza externa.
= dilatacin relativa del medio.
= densidad del medio.
+ G= constantes de Lame. = laplaciana.
A partir de esta ecuacin, se deducen todas las dems expresiones dinmicas y
cinemticas de las ondas elsticas.
FORMA DE PROPAGACION DE LAS ONDAS
ONDAS LONGITUDINALES (VP).
La densidad del medio se propaga en todos los medios, por la distencin y

compresin de materiales.
ONDAS TRANSVERSALES (VS).
La densidad del cuerpo no se propaga en todos los medios, la energa se propaga

de forma transversal.
PRINCIPIO DE HUYGENS
Establece que cada punto alcanzado por un frente de ondas acta como una
fuente de ondas que se entiende en otras direcciones (interface).
Cada punto tiene una tensin y deformacin instantnea, provocada por una
fuente, este puede ser considerado como una fase inicial del frente de onda
definida en un final de propagacin.

PRINCIPIO DE FERMAT Y LA LEY DE SNELL
El principio de Fermat dice que un rayo viaja de un punto a otro, por el camino que
contenga el tiempo minino de recorrido.
Considere en la figura, el punto A esta en un medio de velocidad V1y B en un
medio V2. En la interface plana que separa los dos medios AB es una trayectoria
cualquiera entre A y B cuya posicin ser prefijada en relacin a la interface.
(POVEDA, J. O.Geofsica Aplicada, Pg.295-298)

CAPTULO II
DESARROLLO DE LA INVESTIGACION
La prospeccin por ssmica de refraccin para la deteccin del bed rock se lo

realiz el da viernes a 08:00 de la maana, en el sector de la Universidad
Autnoma Tomas fras, obteniendo datos parciales solo con el propsito de
obtener conocimientos sobre el uso adecuado del sismgrafo en el campo.
Ya para el desarrollo de la interpretacin de datos reales, el ingeniero nos
proporcion los mismos, que fueron tomados en la zona del cementerio, ya en un
estudio anterior.
FASE PRE CAMPO
La fase pre campo es una etapa preliminar dentro del levantamiento: Consta de
los siguientes pasos:
Realizacin del cronograma ver el lugar adecuado para realizar la
prospeccin ssmica.
Revisin bibliogrfica teniendo los conocimientos sobre ssmica de
refraccin.
Control de la calidad de equipos y materiales donde se ve que el equipo
este en un buen funcionamiento y se tenga todos los materiales necesarios.
2.4 FASE CAMPO
Esta fase se constituye como la principal dentro de la prospeccin, siendo esta

etapa la que con ms cuidado se debe realizar, consta de los siguientes pasos:
tipo de levantamiento usado

En el trabajo se realizo un levantamiento en rea cuadricula (conjunto de perfiles

equidistantes) donde los puntos se disponen en el rea con una distancia
equidistante de un punto a otro de rutas lineales denominadas perfiles.
Obtencin de datos
Equipo
Las mediciones se empezaron instalando el equipo Sismgrafo Porttil de un

canal, Industria Canadiense.
Materiales
Los materiales mencionados, son materiales que se deberan utilizar en el campo

en el desarrollo de la prctica, nosotros utilizamos la mayora s, pero no todos,
ello para el conocimiento de manera general de dichos materiales.
Porta batera (3 bateras de 6 voltios y 6 amp.hora)

Martillo re percutor de 12 libras.
Doce amplificadores
Plancheta.
Interface de gefonos.
Dos gefonos.
Cable de batera
Cable de martillo.
Cable de gefonos.
Papel registrador
Este tipo de instrumento permite detectar la profundidad a la que se encuentra la

roca dura en el subsuelo. El mtodo consiste en perforar pozos por lo menos
hasta la roca consolidada en la parte de los gefonos, normalmente la carga
explosiva se pone al centro.

Se trabaja con un hodgrafo, con un equipo de 1 canal que mide el tiempo en

milisegundos, se golpea el gefono con el martillo con una distancia entre gefono
a gefono de 2.5 m y se recibe el primer tiempo, de acuerdo a la necesidad y as
hasta terminar con el clavado de todos los gefonos en todos los puntos.
Elaboracin preliminar de datos

Se realiza el croquis del lugar ubicando los puntos de clavado de gefonos (fig.
nro. 1) con la orientacin respectiva, las mediciones se la realiza con el golpeado
del matillo y la llegada de la seal son registradas en la computadora y
posteriormente se sacara el tiempo y la distancia de la llegada de la seal.
2.5 FASE POST-CAMPO
Esta fase se lleva a cabo con un trabajo de gabinete, con la elaboracin de la

grafica, DISTANCIA vs TIEMPO.
Por ltimo se realizara el anlisis e interpretacin de los resultados y el informe
final de la grafica de pendientes para as obtener las velocidades y por ltimo la
profundidad a la que se encuentra la roca compacta.

CAPTULO III
COMPROBACIN DE LA HIPTESIS
ANALISIS DE RESULTADOS
Al obtener la grfica de los odgrafos, se realiza un anlisis donde se llega a

justificar la existencia del bed rock por ssmica de refraccin el cul se encuentra
a una determinada profundidad.
INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS
-INTERPRETACION CUANTITATIVA.-
Por medio de un registro obtenido mediante los datos en campo, de

distancia (la cual es constante, ejemplo 5 mts.) y tiempo, obtenemos la
grfica de odgrafos, en la cual determinamos el nmero de pendientes y a
partir de ello las distintas velocidades. Con una serie de frmulas podemos
obtener la profundidad a la cual se encuentra la roca compacta como ser
los siguientes:
V=d / t
V2V1
h= / 2 ( )
V2+V1
2H1 V+12 V12 +1

H= (t 1
=1 ( )( ))
V+1 V1 2 2
2+1

Si la velocidad de la pendiente es menor a 1000 metros se trata de material

suelto.Si la velocidad por otra parte tiene un valor mayor a 2000 metros
estaremos considerando material compacto.
-INTERPRETACION CUALITATIVA.-
Teniendo dos pendientes con velocidades ambas mayores a los 1000

m/seg. Consideraremos la de mayor valor que es de 2777.8 m/seg. Para
determinar su profundidad.
La profundidad a la que se encuentra la roca ms compacta es a partir de
los 4.90 mts.
CONCLUCIONES.-
Determinamos en la grfica de los odgrafos dos pendientes con sus

respectivas velocidades, siendo los siguientes:
V1= 1020.4 mts./seg.
V2 = 2777.8 mts./seg.
A partir de dichas velocidades determinamos que la roca compacta para
trabajos de ingeniera en la ciudad de Potos, zona del cementerio, se
encuentra a partir de los 4.90 mts. de profundidad.
RECOMENDACIONES.-
La variacin de distancia entre uno y otro gefono debe ser de 1 m. o
mayor a este, exageradamente llegando a un valor de 5 mts.
Se debe trabajar en record, no en test.
Para la realizar la grfica (odgrafos), se debe trabajar tanto la horizontal
(distancia) como la vertical (tiempo), a una misma escala

BIBLIOGRAFIA.-
(POVEDA, J. O.Geofsica Aplicada, Pg.295-298)

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todos_s%C3%ADsmicos)

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DETECCIN DEL BED ROCK POR SSMICA DE REFRACCIN

DETECCIN DE LA ROCA DURA (BED ROCK)

El presente trabajo realizado en la ciudad de Potos, zona del cementerio,

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Cmo detectar el bed rock en la zona del cementerio, a travs de una

Realizar una prospeccin por el mtodo ssmica de refraccin, para la

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La aplicacin del mtodo ssmica de refraccin y uso adecuado del sismgrafo

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Este procedimiento es el ms simple y convencional para investigar

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discontinuidades ssmicas. Estas discontinuidades coinciden generalmente con las

PROBLEMAS QUE RESUELVE EL METODO

El mtodo ssmico de refraccin es un mtodo de reconocimiento general

PRINCIPIOS BASICOS SOBRE SSMICA.

El mtodo ssmica de refraccin se basa, tanto en el hecho de la diferencia de

Las ondas ssmicas que atraviesan un terreno pueden ser:

La velocidad de propagacin de las ondas ssmicas en el terreno depende de sus

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elstico a partir de la velocidad longitudinal, estableciendo hiptesis respecto al

LAS ONDAS SSMICAS

Las ondas ssmicas son parcelas de energa de deformacin elstica que se

De este modo, la velocidad de las ondas P (VP) de las ondas internas

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y la velocidad de las ondas S (ondas de cizalla), que involucran deformacin de

y como el coeficiente de Poisson para las rocas consolidadas es tpicamente 0.25,

Cuando la velocidad de la capa inferior es mayor, existe un ngulo de incidencia

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EL MTODO SSMICO DE REFRACCIN

Se basa, tanto en el hecho de la diferencia de velocidad de la onda ssmica en los

El impulso generador de la onda puede ser un impacto o una pequea carga

Cuando se produce el impulso, las ondas se emiten en todas direcciones. Una

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la horizontal. Al encontrar un estrato inferior con diferente velocidad ssmica, la

LOS FACTORES QUE DETERMINAN LAS PROPIEDADES ELASTICAS DE

Cuando se aplican fuerzas externas a un cuerpo, se establecen dentro del unas

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se conocen como esfuerzos principales. Cada uno de los esfuerzos principales

MDULO DE YOUNG (E)

El mdulo de elasticidad relevante definido por:

Es directamente proporcional al esfuerzo que se realiza en una determinada rea

Relaciona la deformacin transversal sobre la deformacin lineal.

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Es la segunda derivada de en funcin del tiempo.

FORMA DE PROPAGACION DE LAS ONDAS

ONDAS LONGITUDINALES (VP).

La densidad del medio se propaga en todos los medios, por la distencin y

La densidad del cuerpo no se propaga en todos los medios, la energa se propaga

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FASE PRE CAMPO

2.4 FASE CAMPO

Esta fase se constituye como la principal dentro de la prospeccin, siendo esta