Caracterización del subsuelo por medio de sísmica de refracción

Caracterización del subsuelo por medio de sísmica de refracción somera en el jardín de la Escuela de Arquitectura de la UCV.

Jackeline Ramos, Simón Fajardo

Resumen

El día 1 de febrero de 2016 se realizo una práctica de sísmica de refracción somera en la ciudad de Caracas, específicamente en la Universidad Central de Venezuela en los jardines correspondientes a la Facultad de Arquitectura, con el objetivo de caracterizar las propiedades  elásticas del subsuelo de dicha zona. Durante la adquisición prospectiva fue implementado el método de geófono  virtual y seguidamente los datos fueron  procesados implementando el software Pickwin y Plotrefa. Luego de adquirir  y procesar los datos sísmicos se obtuvieron valores de velocidad de 559,445 m/s para la primera capa y de  686,882 m/s para  la  segunda, los cuales coinciden con los valores de velocidad para litologías  sedimentarias  constituida en esta  zona principalmente    de  intercalaciones  de lentes  compuestas por arenas  limosas y  gravas, con un espesor de la primera capa de ### m aprox.

Introducción

La prospección por refracción es un procedimiento de exploración geológica del subsuelo mediante ondas  elásticas. Es  un método que proporciona  información de las propiedades  físicas del subsuelo con aplicación en la construcción de obras civiles, evaluación de riesgo sísmico y localización de aguas subterráneas. En la sísmica de refracción es implementada la ley de Snell, en donde al existir un ángulo critico de incidencia la onda viajará entre la interfaz de dos medios; la refracción solo ocurrirá si la velocidad de  la  formación  superior  es inferior a la de la formación infrayacente. A partir  de esto  podemos establecer los siguientes objetivos.

Objetivo General

Caracterizar las propiedades elásticas del subsuelo correspondientes al jardín de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Central de Venezuela, mediante sísmica de refracción.

Objetivos específicos:

Poner en práctica el método del geófono virtual para la adquisición de los datos de sísmica de refracción del subsuelo y  su procesamiento, mediante el uso de los programas Pickwin y Plotrefa.

Detallar y  especificar estructuras de interés en el subsuelo de la zona.

Ubicación del área de estudio

El área de estudio se encuentra ubicada en Caracas, Ciudad Universitaria; específicamente en el jardín de Arquitectura de la UCV. El tendido sísmico de 32 m de longitud se efectuó en una dirección aproximada de S10°E. Aunque no se hizo uso de GPS, se determinó la localización geográfica mediante Google Earth. Dicha zona presenta litología sedimentaria de arenas finas con intercalaciones de arcilla y arcilla limosa, dispuesta en forma laminar y de cuña, con estructuras entre estratos en forma de lentes compuestas por arenas finas, arenas limosas y arenas con gravas.

[pic 1]

Figura N°1. Mapa de distribución de zona de tendido sísmico. Google Earth (01/02/2016)

Metodología

Los equipos empleados para obtener la adquisición de los datos sísmicos fueron los siguientes:

• Batería de 12 voltios.
• Cable de corriente del sismógrafo.
• Cable para geófonos.
• Cable para señal de sincronismo (trigger).
• Cinta métrica.
• Geófonos  (12)  marca  Geospace  de
• componente vertical.
• Mandarria de 10 kg (fuente sísmica).
• Monitor y teclado de computadora
• Placa metálica.
• Sismógrafo de 12 canales marca Geometrics.
•  Audífonos

La geometría de adquisición fue realizada sobre un tendido de 32 m; para realizar la adquisición fue empleado el método de geófonos virtuales. Esta  geometría fue idónea debido a que implementando dicha técnica se puede reunir más información del subsuelo en comparación con la limitación de canales. Se calculo la cantidad de geófonos necesarios para cubrir todo el tendido con  un espaciamiento entre geófonos de 1m y la distancia fuente receptor mínima de 0,5 m. Una vez se tiene la longitud del tendido, es decir 32 m, se divide entre el número de canales del sismógrafo que es 12 para determinar la distancia a la que están separados los geófonos (activos) en este caso es de 3 m. Ya con los geófonos ubicados  en el terreno y la fuente ubicada inicialmente a  0.5 m del  primer geófono, se realiza el primer registro de datos; luego de esto se traslada la fuente ¼ de la longitud del tendido total, y se obtiene un segundo registro, con lo cual se procede a desplazar nuevamente la fuente a ½ de la longitud total y se obtendrá  un nuevo  registro en esta posición, este proceso se repetirá para ¾ y  4/4  de la  longitud total del tendido.

[pic 2]

Figura N°2.Configuración del tendido

Con los registros de dichas posiciones de las fuentes, se mueven todos los geófonos 1 m hacia la derecha y se repite el registro  sísmico en las  posiciones 0, 1/4, 1/2, ¾ y 4/4 del tendido. Esto se repetirá hasta ocupar todas las ubicaciones de geófonos virtuales; siendo ésta la última serie de registro. Se debe tener en cuenta que al principio la fuente se encuentra a 0.5 m y cada vez que se mueva el offset este aumentará 1 m. Finalizada la adquisición, los  respectivos  registros se organizaran por la posición de la fuente, es decir se obtendrán 5 grupos de registros, el primero con la fuente en 0, el segundo con la fuente en posición del tendido, el tercero con la fuente en posición ½ del tendido, el cuarto con la fuente en posición ¾ del tendido y el quinto grupo en posición en 4/4 del tendido.

...