Ppt. Geofísica Aplicada

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

FACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERÍA CIVILCICLO : 2013 - I

AULA: D - 201

Mag. OSAS

GEOFÍSICA APLICADA

GEOFISICA APLICADA

• Al finalizar la 2da. Guerra mundial la geofísica empezó a utilizarse con fines de investigación en obras civiles e hidráulicas y petroleras.

• En proyectos hidráulicos se utilizó como estudios previos en la construcción de presas, también en túneles y en la detección de yacimientos petroleros.

• Se aplica la geofísica en estudio de suelos heterogéneos tipo zonas aluviales, canteras para determinar materiales de construcción y en hidrogeología.

GEOFISICA APLICADA

• El objetivo de los métodos geofísicos es reconstruir la disposición de los estratos geológicos existentes en el subsuelo y sus características físicas (litología, fluidos, etc.) a partir de la información obtenida por equipos electrónicos , desde la superficie terrestre, como: tiempos de recorrido, amplitudes, cambios de fase y/o frecuencia de ondas o de las resistividades al paso de una corriente eléctrica inducida por el hombre.

GEOFISICA APLICADA

• La geofísica estudia la tierra en su composición y dinámica, basándose en medidas de tipo físico que se realizan desde la superficie terrestre.

• Cuando este estudio tiene que ver con áreas relativamente pequeñas y profundidades que no sobrepasen máximo unos pocos kilómetros, para obtener un fin económico inmediato, se habla de geofísica aplicada, y el conjunto de métodos para obtener ese fin constituyen la prospección geofísica.

• Se pueden inferir informaciones sobre la composición del subsuelo mediante algún parámetro físico medido en superficie, que puede ser la velocidad de una onda mecánica, o variaciones de un campo gravitacional producidas por diferencias de densidad, o la intensidad de una corriente asociada a la mayor o menor facilidad de propagación de las cargas eléctricas.

GEOFISICA APLICADA

• La prospección geofísica consiste en la aplicación de las ciencias físicas al estudio de la parte más superficial de la C.T. que puede ser explotada por el hombre.

• La geofísica puede tener como objetivo la búsqueda de toda clase de recursos minerales e hidrocarburos, materiales de construcción, geoestructuras, agua subterránea, así como la resolución de problemas puramente geológicos o geotécnicos que coadyuven a la industria de la construcción.

GEOFISICA APLICADA

• Actualmente el método es empleado para investigar además de los recursos minerales, la estructura geológica superficial de los suelos y tiene aplicaciones específicas en el campo de la ingeniería civil para determinar depósitos de grava y arena y en la clasificación de la excavación para carreteras antes de que se mueva el material, nivel freático, paleocauces, en conclusión se puede afirmar que el método demuestra eficiencia y eficacia cuando se trata de conocer si las condiciones del terreno son adecuados.

GEOFISICA APLICADA

• La Geofísica es la aplicación de los principios y prácticas de la Física para la resolución de los problemas relacionados con la tierra, puede decirse que surge de la Física y la Geología, y su objeto de estudio está formado por todos los fenómenos relacionados con la estructura interna de la Tierra así como sus condiciones físicas e historia evolutiva de la misma.

GEOFISICA APLICADA

• La Geofísica es una disciplina experimental e indirecta, que hace uso de métodos cuantitativos físicos como la física de refracción y reflexión , y una serie de métodos basados en la gravedad, campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos.

• En algunos casos dichos métodos aprovechan fenómenos naturales como: la gravedad, magnetismo terrestre, mareas, vulcanismo, terremotos, tsunamis, etc y en otros inducidos por el hombre.

GEOFISICA APLICADA

• La investigación geofísica es una ciencia que trata de determinar las condiciones del subsuelo a través de observaciones en superficie terrestre, de los fenómenos físicos, tanto naturales como artificiales, directa o indirectamente relacionados con la estructura geológica del subsuelo.

• La geofísica fue desarrollada inicialmente como una ayuda importante en la prospección del petróleo y depósitos mineralizados y luego se extendió a la ingeniería civil.

GEOFISICA APLICADA: METODOS

• Sísmica:• Actualmente el método es empleado para investigar

además de los recursos minerales, la estructura geológica superficial de los suelos y tiene aplicaciones específicas en el campo de la ingeniería civil para determinar depósitos de grava y arena y en la clasificación de la excavación para carreteras antes de que se mueva el material, nivel freático, paleocauces, en conclusión se puede afirmar que el método demuestra eficiencia y eficacia cuando se trata de conocer si las condiciones del terreno son adecuados.


• Método gravimétrico:• El método esta basado en la ley fundamental de la gravitación, propuesta

por I. Newton en 1687, que establece que la fuerza de atracción entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

• Este método utiliza un gravímetro, que mide la fuerza de la gravedad en diferentes estaciones de campo y se corrigen por variaciones, si fuese necesario. Los valores corregidos de la gravedad reflejan las condiciones del suelo, son poco utilizadas en investigaciones de ingeniería civil por las medidas gravimétricas son difíciles de interpretación de manera cuantitativas.

• El método gravimétrico se emplea como un método de reconocimiento general en hidrología subterránea para definir los limites de los acuíferos (profundidad de las formaciones impermeables, extensión de la formación acuífera, naturaleza y estructura de las formaciones del subsuelo).


• Métodos magnéticos:• En este método hace uso del magnetómetro pues la tierra

es un imán natural que da lugar al campo magnético terrestre para medir la componente vertical del campo magnético terrestre en estaciones muy próximas entre sí, es decir los valores magnéticos resultantes están relacionados con las condiciones del subsuelo.

• Las pequeñas variaciones de este campo, pueden indicar la presencia en profundidad de sustancias magnéticas.

• El método magnético sirve para dar información sobre el basamento y su profundidad particularmente para entornos cristalinos y metamórficos. De igual manera ayudará a estudiar la geología regional y estructural.


• Método electromagnético:• Cuando se trata de investigaciones de agua

subterránea se ha usado éstos métodos: • Very Low Frequency (VLF): que delimita

geoestructuras en un determinado acuífero y es muy usado en estudios de acuíferos fracturados tipo Karst (estrato geológico originado por la meteorización química de rocas carbonatadas solubles en agua).

• Sondeos Electromagnéticos en el dominio temporal (SEDT o TDEM en ingles): permite obtener información a mayor profundidad y a través de recubrimientos conductores


• Sísmica • Es el más usado en la actualidad y se caracteriza por

producir artificialmente un pequeño movimiento sísmico y en consecuencia ondas de terremoto.

• Se detecta los tiempos de llegada de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones geológicas, se puede obtener una imagen muy aproximada de las discontinuidades sísmicas.

• Estas discontinuidades coinciden generalmente con las discontinuidades estratigráficas, por tanto no viajan, las vibraciones, a la misma velocidad en diferentes medios.

• La existencia de un cambio de medio puede detectarse, por medio de instrumentos cada vez más satisfactorios y sofisticados para medir y registrar las vibraciones que alcanzan los puntos de observación.


• Sísmica • Es el más usado en la actualidad y se caracteriza por

producir artificialmente un pequeño movimiento sísmico que semejen a las ondas de un sismo.

• Permite detectar los tiempos de llegada de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones o estratos geológicos, obteniéndose una imagen muy aproximada de las discontinuidades sísmicas existentes.

• Estas discontinuidades coinciden generalmente con las discontinuidades estratigráficas, por tanto no viajan, las vibraciones, a la misma velocidad en diferentes medios, la existencia de un cambio de medio puede detectarse, por medio de instrumentos electrónicos cada vez más sofisticados para medir y registrar las vibraciones que alcanzan los puntos de observación tipo geófonos.


• METODO REFLEXIÓN SÍSMICA:• El más empleado en la búsqueda petrolera.• Otorga información de estratos geológicos existentes a gran profundidad.• Hace uso de equipos muy análogos a los de refracción sísmica, pero con

mayor número de canales y geófonos. • Estudia las ondas reflejadas en diferentes estratos geológicos del

subsuelo y analiza la llegada de sucesivos frente de ondas longitudinales o de compresión.

• Pueden alcanzar profundidades de interpretación superiores a los 6.000 metros, y, por el contrario, no se presta en la actualidad para estudiar los primeros 100-200 m. ya que las ondas directas o refractadas ciegan esta zona al confundirse y predominar sobre las anteriores.

• Se utilizan ampliamente en la investigación petrolera y poco en estudios hidrogeológicos (agua subterránea).


• En conclusión, la reflexión sísmica estudia el comportamiento de las ondas elásticas reflejadas a través de los diferentes estratos geológicos por donde viajan.

• Este método permite llegar a grandes profundidades, y su interpretación permite obtener información de todas los estratos geológicos en las que se reflejen las ondas.

• Se usa para determinar el techo de las rocas, la litología existente, determinar geoestructuras (fallas, discordancias, diaclasas, fracturas, rumbo y buzamiento de los estratos geológicos, etc), y también coadyuva en detectar cavernas.


• REFRACCIÓN SÍSMICA• Es un método de reconocimiento general especialmente adaptados

para trabajos de ingeniería civil, prospección petrolera, y estudio hidrogeológicos. Permite la localización de los acuíferos (profundidad del sustrato) y la posición y potencia del acuífero bajo ciertas condiciones.

• La técnica, consiste en generar ondas sísmicas, utilizando pequeñas cargas sub superficiales de explosivos, vibradores, martillo.

• Estas ondas se miden con equipos muy sofisticados (simógrafo digital), el tiempo transcurrido desde la generación de la onda hasta que esta es recibida por los sensores (geófonos) colocados en la superficie.

• Tomando los tiempos de llegada, y conociendo las velocidades de propagación, se puede reconstruir las trayectorias de las ondas sísmicas. El tiempo de recorrido depende de las propiedades físicas de las rocas, y de las disposiciones de estas en el subsuelo.


• Concluyendo : la Sísmica consiste en :• Producir artificialmente un pequeño terremoto y detectar los tiempos

de llegada de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones geológicas en aparatos llamados sismógrafos.

• Con estos equipos se puede obtener una imagen muy aproximada de las discontinuidades sísmicas. Estas discontinuidades coinciden generalmente con las discontinuidades estrato geológicas .

• Los métodos sísmicos se dividen en reflexión y refracción: • El método sísmico de reflexión es el más empleado en prospección

petrolífera ya que permite obtener información de capas muy profundas. Permite definir los limites del acuífero hasta una profundidad de 100 metros, su saturación (contenido de agua), su porosidad. Permite también la localización de los saltos de falla.


• El método sísmico de refracción es un método de reconocimiento general especialmente adaptados para trabajos de ingeniería civil, prospección petrolera, y estudio hidrogeológicos.• Permite la localización de los acuíferos

(profundidad del sustrato) y la posición y potencia del acuífero bajo ciertas condiciones.


• Método eléctrico • Utilizan las variaciones de las propiedades eléctricas, de las

rocas y minerales, y más especialmente su resistividad.• Generalmente, emplean un campo artificial eléctrico creado

en la superficie por el paso de una corriente en el subsuelo. • Se emplean como métodos de reconocimiento y de detalle,

sobre todo en prospección de aguas subterráneas.• Los mapas de isorresistividad permiten definir los limites del

acuífero, el nivel del agua en los acuíferos, la presencia de agua salada y permite la cartografía de las unidades litológicas.


• Método eléctrico • Los métodos geoeléctricos pueden clasificarse en dos grandes

grupos: • Los métodos inductivos se trabajan con corrientes inducidas en el

subsuelo a partir de frecuencias relativamente altas (entre 100 Hz y 1 MHz).

• En el caso de los métodos conductivos, se introduce en el subsuelo una corriente continua o de baja frecuencia (hasta unos 15 Hz), mediante electrodos.

• Los métodos eléctricos de prospección geofísica comprenden variedad de técnicas que emplean tanto fuentes naturales como artificiales, de las cuales son de aplicación más amplia.

• El 70% de estudios geofísicos para estudios hidrogeológicos utilizaron los métodos eléctricos.


• Este método permite suministrar una información cuantitativa de las propiedades conductoras del subsuelo y se puede determinar aproximadamente la distribución vertical de su resistividad.

• El método de resistividades permite no sólo el estudio de formaciones subhorizontales, sino también la determinación de formaciones subverticales (fallas, filones, zonas de contacto, etc.).


• Sondaje Eléctrico Vertical - SEV

• El más importante de los métodos que utilizan corriente continua producida por generadores artificiales es el Sondaje Eléctrico Vertical (SEV). Encuentra su aplicación principal en regiones cuya estructura geológica puede considerarse formada por estratos horizontales. La finalidad del S.E.V. es la determinación de las profundidades de las capas del subsuelo y las resistividades o conductividades eléctricas de las mismas, mediante mediciones efectuadas en la superficie.

GEOFISICA APLICADA• Equipo digital para Refracción Sísmica

GEOFISICA APLICADA• Geófono

GEOFISICA APLICADA• Perfil SEV

GEOFISICA APLICADA• Georresistivímetro digital Sondaje Eléctrico Vertical – SEV

GEOFISICA APLICADA• SEV

GEOFISICA APLICADA• SEV

GEOFISICA APLICADA• Sísmica de Refracción

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