REFRACCIÓN DE MICROTREMORES

REFRACCIÓN DE MICROTREMORES La refracción de microtremores (ReMi) es un método sísmico de ondas superficiales para la estimación in-situ de ondas Rayleigh, éste registra las velocidades de hasta 100 metros de profundidad. ReMi tiene una precisión de 5 a 15 por ciento, y esta disminuye a medida que se acrecienta la profundidad. Las ondas de Rayleigh son ondas superficiales. A medida que la onda pasa por el estrato, la superficie de cada partícula se mueve generando un movimiento elíptico retrogrado. Este tipo de movimiento se compone de una trayectoria aproximadamente circular en una dirección opuesta a la dirección de propagación. Con la profundidad, las elipses se vuelven más y más pequeña, hasta que no hay movimiento. Las ondas de frecuencia más bajas producen movimiento de partículas elíptica más profundamente en el suelo. Las ondas de superficies atenúan la amplitud más lentamente que las ondas de cuerpo, tales como los registrados con la refracción sísmica, y por lo tanto la técnica ReMi puede penetrar más profundamente en el subsuelo para una matriz sísmuraica dada. Es un método con gran potencial en aplicaciones urbanas e industriales y en áreas donde no se puede usar explosivos.

Energía de espectro ReMi

La prueba se realiza en la superficie usando el mismo sismógrafo y geófonos de ondas P verticales. Los datos ReMi se registran directamente antes o después de los datos de refracción a través de la misma configuración geófono. La fuente sísmica se compone de ruido sísmico ambiental que se generan constantemente por fuentes naturales y culturales. Además de la fuente de ruido pasiva, el ruido sísmico puede ser generado por fuentes activas. El procedimiento de adquisición de datos consiste en obtener por lo menos diez registros sísmicos de 30 segundos de ruido en un intervalo de muestra de 2 milisegundos. El resultado es una imagen de 1 dimensión de las capas del subsuelo por debajo del centro de la matriz del geófono.

Los Perfiles refracción de microtremores se pueden emplear:

1) Sitio de respuesta del sismoClasificación de sitio basado en IBC (International Building Code) a 30m estableciendo la velocidad media de la onda de corte.Mapas de amplificación del sitio. 2) Mapeo del subsuelo y la estimación de la resistencia del material del subsueloJunto con la información de la onda P, se puede derivar la relación de Poisson y otros parámetros de ingeniería. 3) Complementando el análisis de refracción sísmica en zonas caracterizadas por las reversiones de velocidad cerca de la superficieLas zonas de baja velocidad que la refracción no detecta Amplía la profundidad de la investigación, en algunos casos 4) Evaluación de la calidad de compactación

Ventajas de Re-Mi

ReMi compara eficientemente con las técnicas de medición de ondas de corte 1-D utilizadas anteriormente.

1) Económica, precisa y fiable• Establece una correlación con las mediciones SCPT (Seismic Cone Penetration

Testing) • Detecta reversiones de velocidad• Coincide con velocidades medias obtenidas utilizando un OYO Instruments, LP

logger • Una mayor profundidad de investigación en comparación con los métodos de

perforación y la superficie • Tendencias similares a las mediciones de velocidad de cross-hole (ensayo

ultrasónico)• Adquisición y análisis de datos se lleva alrededor de tres a cuatro horas

Ventajas de Re-Mi

2) Determinar las propiedades del subsueloDerivar parámetros útiles para la ingeniería geotécnica Determinar las propiedades del material de relleno enterrada 3) Realizar estudios de caracterización sísmica específicas del sitio de manera eficiente y económicaMinimiza el número de pozos requeridos Se puede llevar a cabo en el medio urbano Utiliza el ruido ambiental como fuente de energía sísmica

Geotecnia

Este método aplica también al uso de técnicas geofísicas para la determinacón geomecánica del terreno. De forma indirecta estudia la propagación en el suelo de ondas sísmicas producidas artificialmente, es así que es posible conocer algo mejor la configuración geológica-geotécnica del terreno y algunas propiedades geomecánicas.

En la recopilación de datos se emplea un sismógrafo convencional y geófonos verticales equidistantes de onda P usados en estudios de refracción.Este método está basado en dos planteamientos. El primero es que el equipo de adquisición de refracción sísmica aporta una salida casi idéntica a la sísmica de refracción de la onda P, además puede efectivamente grabar ondas superficiales a frecuencias tan bajas como de 2 Hz. El segundo planteamiento es que se pueden separar las ondas Rayleigh de otras ondas registradas por el equipo, por lo que es posible reconocer la verdadera fase de velocidad de otras velocidades aparentes. Esto hace posible un análisis espectral de ondas de superficies (SASW) y una efectiva técnica de análisis multicanales de ondas de superficies (MASW).

Geotecnia

Al aplicar el método ReMi obtenemos una distribución de la velocidad de ondas de corte Vs en profundidad. Para ello se emplea el análisis espectral de registros de vibración natural del terreno. Es por tanto, un método especialmente apto para ambientes urbanos, donde la presencia de vibraciones es elevada.

Adquisición de los datos La toma de datos puede hacerse utilizando el mismo equipo de refracción sísmica tradicional, disponible comúnmente en diversas entidades, universidad o empresa relacionada a la geofísica. Con éste pueden grabarse registros de ruido natural (microtremores) que incluyan ondas superficiales con frecuencias tan bajas como 2 Hz. Para poder grabar la dispersión de las ondas superficiales se utiliza la configuración de un geófono único por canal, los cuales van dispuestos en forma lineal con un total de 12 o más canales. Generalmente las frecuencias de los geófonos fluctúan entre 8 a 10 Hz; aunque se pueden emplear geófonos de frecuencias menores para evaluar puntos a mayor profundidad. La longitud del tendido y distancias entre geófonos dependerán de la profundidad de investigación y nivel de resolución deseados y normalmente se encuentran desde 1 m en estudios en alta resolución hasta 10+ m para estudios profundos.

Interpretación

Si bien las interpretaciones pueden llevarse en el campo de forma preliminar, las interpretaciones finales se completan en la oficina. Los datos recopilados serán transferidos desde el sismógrafo a un computador. La interpretación se realiza mediante un software, como por ejemplo ReMi SeisOpt (Optim, 2003). Este software comprende dos módulos:

1) El primero transforma los archivos de datos en una frecuencia de energía espectral versus la velocidad de onda de corte (o lentitud). Se selecciona una curva de dispersión, que consiste en el límite inferior de la velocidad de onda de corte de energía espectral comparado con la frecuencia, estos se muestran como pequeños recuadros en una curva de dispersión. Determinación de la cota inferior (Más lento) de la velocidad de onda de corte en cada frecuencia selecciona la energía ambiental propagación paralelo al conjunto de geófonos, ya que la propagación de la energía incidente a la matriz aparecerá tener una velocidad más rápida de propagación.

Interpretación

2) El segundo módulo permite modelar una curva de dispersión con múltiples capas y velocidades de las ondas S, para que coincida con la curva de dispersión seleccionado de los datos de campo. El modelador varía interactivamente velocidades y profundidades de capa hasta que la resultante de la curva de dispersión se ajuste mejor a los puntos de dispersión previamente seleccionados. En la interpretación el perfil vertical de la onda S se obtiene a través de este proceso. Se debe entender que este tipo de interpretación puede no resultar en una solución única.

Interpretación

Ejemplo interpretación ReMi. Interpretación de la velocidad en roca a 7 m de profundidad. Los colores representan la energía espectral en función de la frecuencia y la velocidad de propagación de la onda.

La refracción de microtremores tiene las siguientes aplicaciones:

• Definición y mapeo de estratificación sísmica (ondas de corte)• Calculo del parámetro rigidez de los materiales del subsuelo y definición

parámetros dinámicos (Modulo de corte dinamico max-rigidez, Modulo de deformación dinámico-Young, Modulo de compresibilidad volumetrica-Bulk, Modulo de compresibilidad edometrica), capacidad de carga (qa) y calidad rocas (RMR-Rock Mass Rating, RQD y Q (método de Barton), y UCS-uniaxial Compressive Strenght): en esto caso puede representar un óptimo método de evaluación rutas túneles mineros y monitoreo voladuras,

• Control y seguimiento de compactación 2D y 3D,• Definición de la Vs30-VsP y profundidad Vs=500m/s (substrato geotécnico),• Selección forma espectral para el estudio sísmico,

La refracción de microtremores tiene las siguientes aplicaciones:

• Clasificación de suelos, análisis de respuesta y caracterización-zonificación sísmica de un área (normas IBC, NEHRP, etc.)

• Conjuntamente a la medida de periodo fundamental, el análisis de las ondas de corte es la base para una modelización másprecisa de la respuesta de sitio,

• Clasificación de sitio: Método de Draft 1999, Método según el código europeo EC8,• Calculo empírico factor de amplificación: Método de Medvedev, Midorikawa,

Borcherdt.• Comprobación del potencial licuefacción: Método de Andrus y Stokoe (1997) y

modelado dinámico,• Identificación elementos antrópicos y geológicos en el subsuelo (rellenos, fracturas,

etc.),• Caracterización de la cobertura (en combinación parcial con la refracción),• Caracterizar áreas con la presencia inversiones de velocidad superficiales (ej. arenas

sobre arcillas). Método particularmente útil.

Refracción de Microtremores en Chile

DS 61

El decreto supremo Numero 61 del 2 de noviembre del 2011, establece los nuevos criterios para clasificar sísmicamente los suelos

La nueva clasificación establece suelos tipos A, B, C, D, E y F, eliminando la clasificación de suelos tipo I, II, III y IV.

Para realizar la clasificación se requiere una serie de parámetros, dependiendo si el suelo es tipo roca, arena o arcilla, estableciéndose como criterio comun para cada tipo de suelos, la determinación de la velocidad de la onda de corte en los primero 30 m del suelo.

El análisis de ondas superficiales puede ser realizado a través de los métodos REMI o MASW.

Refracción de Microtremores en Chile

Refracción de Microtremores

Resumenhttp://www.youtube.com/watch?v=M8q7K9huevQ

En ciudadhttp://www.youtube.com/watch?v=xbmRnMwuWL0