Este documento presenta información sobre ensayos de refracción sísmica. Explica los procedimientos de campo para realizar estos ensayos, incluida la colocación de equipos y sensores. También describe cómo interpretar y procesar los datos obtenidos para determinar las velocidades de ondas en el subsuelo y detectar posibles estratos, fallas u otras características. Finalmente, muestra ejemplos de aplicaciones de estos ensayos en la ingeniería civil, como en presas y túneles.

1. ENSAYOS DE REFRACCION SISMICA
ENSAYOS DE REFRACCION SISMICA
Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado
Dr. Jorge E. Alva Hurtado
Dr. Jorge E. Alva Hurtado
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍ
ÍA
A
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
SECCIÓN DE POST GRADO

2. / INTRODUCCION
/ METODO DE REFRACCION SISMICA SUPERFICIAL
Equipos
Procedimiento de Campo
Interpretación y Procesamiento de Ensayo
/ MEDICION DE ONDAS P Y S EN POZOS
Procedimiento del Ensayo
Análisis de la Información
/ APLICACIONES
/ CONCLUSIONES

3. EXPLORACIÓN
GEOFÍSICA
GRAVIMÉTRICO
MAGNETOMÉTRICO
SISMOLÓGICO
ELÉCTRICO
GEOTÉRMICO
RADIOACTIVO
DIRECTA
REFLEJADA
V1
V2
i r
REFRACTADA
ic
ic
REFLEXIÓN
SÍSMICA
REFRACCIÓN
SÍSMICA

4. PLANEACION
OPERACION Y
OBSERVACION
DE CAMPO
PREPARACION
DE
LOS DATOS
ENSAYO DE REFRACCION SISMICA
INTERPRETACION
DE
RESULTADOS

5. OPERACIÓN Y OBSERVACIÓN DE CAMPO
• DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE TENDIDO
• DETERMINACION DE LA GEOMETRÍA DE LOS PUNTOS DE IMPACTO
L
h
L > 4h - 3h
1
shot shot shot shot shot
shot
L/2 L/2 L/2 L/2
L
e : espaciamiento entre geófonos
shot
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

6. Equipo de Registro
Esquema del Ensayo de Refracción Sísmica
Carga Explosiva
2,500 pie/seg
Trayectoria de los
Rayos Sísmicos
Sensores
5,400 pie/seg
9,100 pie/seg
Tiempos de Viaje
del Primer Impulso
Tiempo,
mseg
Distancia, pies
40
200
60
20
0
0 300 500
100 400

7. Onda Hipotética Registrada por un Geófono en la Superficie de un Medio Elástico
Homogéneo a Cierta Distancia de la Fuente
Onda R
Desplazamiento
Onda S
Tiempo
Onda P

8. Refracción de Trayectoria de los Rayos a Través de una
Frontera entre Dos Medios Elásticos
α
Estrato 1
Velocidad = V1
Velocidad = V2
Estrato 2
Angulo Crítico
de Incidencia
r
α =
Fuente
90°
i
sen i sen Vo
sen r sen V1
=

9. Posiciones del Frente de Ondas en un Medio de Dos Estratos a tiempos t1, t2,...
Disparo
Frente de
Ondas
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
Xc

10. Caso Simple de Dos Estratos con Límites Planos y Paralelos y Carga Tiempo -
Distancia Correspondiente
D 1
=
XC
2
2
V 1
V
-
V
2
V + 1
DISTANCIA
TIEMPO
TIEMPO DE
INTERSECCION,
DISTANCIA CRITICA, X C
v1
1
2
v
1
Ti
DISPARO
E
F G
H
D 1
α
SIN =
α
v1
2
v
(
1
v
2
v
t
X

11. Curva Tiempo - Distancia Para Estrato Superficial con
Velocidad Menor que la del Aire.
TIEMPO T1
DISTANCIA
V2
1
1
V1
1
Vaire = 1100 pie/seg
V1 = 600 pie/seg.
V2 = 5000 pie/seg.
SP
Vaire

12. Puntos Altos y Bajos Sobre Superficie de Roca
Superficie del Terreno
Tt
ROCA
Tt

13. Cambio en la Inclinación de la Superficie Refractaria
v2
1
v1
v2
v2a
v1
1
1
1
Tt
Tt
Superficie del Terreno
ROCA
V1
V2

14. Canal en el Subsuelo
V2 +
1
Tt
Superficie
de Terreno
ROCA
V1
V2
Tt
V2 (real)
V2 (real)
V2 (real)
V1 (real)
V2 (real)
V1 (real)
V2 -
1
1
1
1
1
1
1

15. Falla en el Sub-Suelo
V1 < V3 < V2
Superficie de Terreno
V1
V2 V3
Tt
Tt
V2
1
1
1
1
1
1
V2
V3
V3
V1
V1

16. Esquema del Ensayo de Medición en Pozos Ondas P y S
CILINDRO
DE GAS
REGULADOR
AMPLIFICADOR
MONITOR
MONITOR
DE DATOS
CARGA
TABLA
ONDAS S
TRANSDUCTOR DE 3
COMPONENTES
TUBO DE
CAUCHO
ONDAS P
POZO
ESTACA
MARTILLO

17. Registros de Ondas P y S
Tiempo (Seg.)
(Ondas P)
0. 00 0. 02 0. 04 0. 06 0. 08 0. 10 0. 12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15
17
18
19
20
20.3
20.8
Profundidad
(m)

18. Tiempo (Seg.)
0. 00 0. 04 0. 08 0. 12 0. 16 0. 20 0. 2 4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15
17
18
19
20
20.3
20.8
Profundidad
(m)
(Ondas S)
Registros de Ondas P y S

19. VALORES PROMEDIOS DE Vp SEGÚN LA NORMA
ASTM-D5777
Descripción
pie/s m/s
Velocidad Vp
Suelo intemperizado
Grava o arena seca
Arena saturada
Arcilla saturada
Agua
Agua de mar
Arenisca
Esquisto, arcilla esquistosa
Tiza
Caliza
Granito
Roca metamórfica
800 a 2000
1500 a 3000
4000 a 6000
3000 a 9000
4700 a 5500
4800 a 5000
6000 a 13000
9000 a 14000
6000 a 13000
7000 a 20000
15000 a 19000
10000 a 23000
240 a 610
460 a 915
1220 a 1830
910 a 2750
1430 a 1665
1460 a 1525
1830 a 3960
2750 a 4270
1830 a 3960
2134 a 6100
4575 a 5800
3050 a 7000

20. Estación Portátil de Prospección Sísmica Smart-Seis S24 de 24
Canales (GEOMETRICS)

21. Martillo de 25
Martillo de 25 lbs
lbs. Utilizado Generalmente en L
. Utilizado Generalmente en Lí
íneas Peque
neas Pequeñ
ñas
as

22. Martillo de 75
Martillo de 75 kg
kg, Utilizado en L
, Utilizado en Lí
íneas de
neas de
Longitudes Mayores a 100 m.
Longitudes Mayores a 100 m.

23. Preparaci
Preparació
ón de Explosivo para Generar una Onda S
n de Explosivo para Generar una Onda Sí
ísmica
smica

24. Colocaci
Colocació
ón de Explosivo para la Generaci
n de Explosivo para la Generació
ón de la Onda S
n de la Onda Sí
ísmica
smica

25. Disparo Producido por Explosivo
Disparo Producido por Explosivo

26. Uso de Calicatas para Determinar M
Uso de Calicatas para Determinar Mó
ódulos de Corte
dulos de Corte

27. Colocaci
Colocació
ón de
n de Ge
Geó
ófonos
fonos en la Pared de la Calicata
en la Pared de la Calicata

28. LLEGADA DE LAS ONDAS S
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20 25 30
Milisegundos
Profundidad
(m)
Vs = 300 m/s
Vs = 630 m/s
Vs = 655 m/s
Vp = 630 m/s
Vp = 1550 m/s
Vp = 1890 m/s
shot 0105
Estrato Velocidades Poisson Módulo Densidad
N° Vp (m/s) Vs (m/s) σ E d (T/m
2
) Gd (T/m
2
) (T/m
3
)
1 630 300 0.35 44744.1 16530.6 1.8
2 1550 630 0.40 238319.0 85050.0 2.1
3 1890 655 0.43 263252.9 91933.9 2.1

29. Tendido de L
Tendido de Lí
íneas en Presas de Relaves
neas en Presas de Relaves

30. Tendido de L
Tendido de Lí
íneas en Presas de Relaves
neas en Presas de Relaves

31. Colocaci
Colocació
ón de
n de Ge
Geó
ófonos
fonos en Taludes de Relaves
en Taludes de Relaves

33. Línea : 08 - 01 Shot : 0804
Arch : 0 8 0 4
Stack = 1
LCF (Hz) = 100
HCF (Hz) = 25
Sampling = 0.250 ms
Length = 384 ms
Delay time (msec) = 0
Shot point coordinate :
x = 92.50 y = 0.0 z = 0.0
REFRACCIÓN SÍSMICA
TUNEL SAN FRANCISCO
FIGURA 1

34. Línea : 02 - 01 Shot : 01
Arch : 0 2 0 1
Stack = 11
LCF (Hz) = 100
HCF (Hz) = 25
Sampling = 0.250 ms
Length = 384 ms
Delay time (msec) = 0
Shot point coordinate :
x = 65.00 y = 0.0 z = 0.0
REFRACCIÓN SÍSMICA
PRESA DE RELAVES CASAPALCA
FIGURA 2