capitulo 2do
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APUNTES DEL CURSO DE
GEOLOGÍA APLICADAPRIMERA U N I D A D
CAPITULO SEGUNDO
PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
ING. HUGO MEDINA Y MEDINA GEÓLOGO
Nvo. Chimbote 2008
NOTA DEL AUTOR
Los apuntes del Segundo Capítulo "PROSPECCIÓN GEOFÍSICA" del Curso de Geología Aplicada que se dicta en la
Universidad Nacional del Santa — Facultad de Ingeniería — Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil, es el resultado de
recopilación bibliográfica de diversos autores, experiencias propias y compendiado por el autor, de utilidad en la orientación y el
aprendizaje, para una mejor comprensión en la importancia de la Geología en la Ingeniería Civil.
El autor agradece a los estudiantes del Quinto Ciclo de Ingeniería Civil del Curso de Geología Aplicada de la Universidad
Nacional del Santa, por:
TIPEO Y DIAGRAMACIÓN PRELIMINAR: 1999
Cema Velásquez Juan Blas Iparraguirrc Julio Cerna Caruajulca Marcelo
Zavalcta Jhon
Mechado Polo Carmen Prado Romord Lisseth Quilichc Arnao Cindy Soles
Castillo
TIPEO Y DIAGRAMACIÓN CORREGIDA: 2000 Avalos Vargas Linder Chacón Baca Luis
Mendoza Quezada Cesar
REESTRUCTURACIÓN Y EMISIÓN: 2001 Aranda Prieto Joel Cerna Morales García Lucero Luna
Castillo Peña Banda Urbano Vergaray Yupanqui Pereda
REESTRUCTURACIÓN Y EMISIÓN: 2006
Malaver Díaz, César Castro Ramírez, Wagner Rojas Cienfuegos, Elmer Palacios Portocarrero, Albert
ING. HUGO MEDINA Y MEDINA GEÓLOGO
Nvo. Chimbóte - 2006
GEOLOGÍA APLICADAPRIMERA UNIDAD SEGUNDO CAPITULO:
PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
ING. HUGO MEDINA Y MEDINA GEÓLOGO
CONTENIDO PÁG.
2. PROSPECCIÓN GEOFÍSICA .................................................................................................................. 012 .1 . INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................... 012 .2 . DEFINICIÓN.............................................................................................................................................. 022 .3 . FINALIDAD.............................................................................................................................................. 022 .4 . PROPIEDADES DE LAS ROCAS ÚTILES EN GEOFÍSICA ............................................. 02
a . Densidad............................................................................................................................................ 02b. Propiedades Magnét icas ............................................................................................................. 02c . Conduct iv idad e léctr ica ............................................................................................................ 02d. Elast ic idad....................................................................................................................................... 02e . Radioact iv idad................................................................................................................................. 02
2 .5 . IMPORTANCIA O UTILIDAD DE LOS DATOS GEOFÍSICOS ..................................... 022 .6 . MÉTODOS GEOFÍSICOS MÁS IMPORTANTES .................................................................. 03
1 . Método Gravi tac ional o Gravimétr ico ................................................................................ 032 . Método Magnét ico ......................................................................................................................... 033 . Método Sísmico .............................................................................................................................. 034 . Método de las Res is t iv idades Eléctr icas ______................................................................... 03
2 .7 . DIFERENCIA ENTRE LOS MÉTODOS GEOFÍSICOS ....................................................... 032 .8 . OTROS MÉTODOS GEOFÍSICOS USADOS EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO 03
1. Pcrf i lajc e léctr ico ........................................................................................................................ 032 . Pcrf i lajc Radioact ivo .................................................................................................................... 03
2 .9 . MÉTODO GRAVITACIONAL O GRAVIMÉTRICO .............................................................. 032 .9 .1 . Fundamento .............................................................................................................................. 042 .9 .2 . Objet ivo .................................................................................................................................... 042 .9 .3 . Procedimiento .......................................................................................................................... 042 .9 .4 . Interpretac ión ........................................................................................................................... 042 .9 .5 . Apl icac ión.................................................................................................................................. 05
2 .10 . MÉTODO MAGNÉTICO .................................................................................................................... 052 .10 .1 . Fundamento .............................................................................................................................. 052 .10 .2 .Objet ivo ....................................................................................................................................... 052 .10 .3 .Procedimiento ........................................................................................................................... 052 .10 .4 . Interpretac ión ......................................................................................................................... 052 .10 .5 . Apl icac iones .............................................................................................................................. 06
2 .11 . MÉTODO SÍSMICO.............................................................................................................................. 062 .11 .1 . Introducción ............................................................................................................................. 062 .11 .2 .Fundamento ................................................................................................................................ 072 .11 .3 .Objet ivo ....................................................................................................................................... 072 .1 1 .4 . Propiedades Elást icas ........................................................................................................ 072 .11 .5 . Procedimiento .......................................................................................................................... 112 .11 .6 . Apl icac ión de los Métodos S ísmicos .............................................................................. 132 .11 .7 .Est imaciones tabuladas ..............................................., ....................................................... 13
2 .11 .7 .1 . Factor de Cimentac ión ................................................................................ 132 .11 .7 .2 . Vibrac ión y Daños en Edi f icac iones ......................................................... 142 .11 .7 .3 . Arabi l idad ........................................................................................................... 16
2 .12 . MÉTODO DE RESISTIVIDAD (ELÉCTRICOS) ..................................................................... 172 .12 .1 . Fundamento .............................................................................................................................. 172 .12 .2 . Objet ivo y Apl icac iones ...................................................................................................... 182 .12 .3 .Conceptos Bás icos ................................................................................................................... 202 .12 .4 . Valores Típicos de Res is t iv idad ....................................................................................... 222 .12 .5 .Procedimiento ........................................................................................................................... 232 .12 .6 . Interpretac ión de la medida de la Res is t iv idad ..................................................... 24
2 .13 . ELECCIÓN DEL MÉTODO ............................................................................................................ 242 .14 . GRADO DE EXACTITUD DE LOS MÉTODOS GEOFÍSICOS ....................................... 252 .15 . VENTAJAS DE LOS MÉTODOS .................................................................................................. 25
2 .16.LIMITACIONES DE LOS MÉTODOS.......................................................................................... 26
GEOLOGÍA APLICADA
PRIMERA UNIDAD SEGUNDO
CAPITULO: PROSPECCIÓN GEOFÍSICA
ING. HUGO MEDINA Y MEDINA
(GEÓLOGO)
2. PROSPECCIÓN GEOFÍSICA 2.1 .
INTRODUCCIÓN
Durante muchos años, la información geológica proviene sólo de la observación directa, la información se obtenía de los
afloramientos naturales, aunque también algunos hechos quedaron revelados por las galerías de las minas, túneles, cortes de
ferrocarriles y carreteras. También contribuyeron las perforaciones, debido a que los testigos y detritos de perforaciones se pueden
estudiar micro y macroscópicamente, dando información parecida a los afloramientos de superficie; sin embargo a raíz del interés por
buscar petróleo y minerales desde hace varias décadas, se vienen empleando muchos de los métodos geofísicos, con ellos se ha
obtenido información de debajo de las rocas de la corteza (rocas invisibles).
La Geotecnia es como la Medicina. Si el doctor en Medicina para dar un tratamiento a un paciente, demanda de análisis,
radiografías, etc., el ingeniero geotécnico debe demandar resultados de prospecciones geofísicos según el caso y necesidad de la obra,
estando en mejores condiciones para sugerir las perforaciones donde esté justificada su inversión por la información a obtenerse, tipo
y profundidad de las perforaciones, para programar los análisis y pruebas complementarias para el diseño, con garantía, economía y a
satisfacción de otros especialistas como estructural o ingeniero de suelos que tendrán mayores argumentos para su decisión final en el
caso de una cimentación.
La Ingeniería Civil en los últimos 30 años ha recibido la ayuda y complementación de la Geofísica Aplicada generando
aparatos especiales para su uso en diferentes obras y necesidades, la experiencia ganada en Petróleo, Minería ha sido incorporada en
Ingeniería Civil y hoy no solo se usa prospecciones y exploraciones, sino que sirve en verdaderos controles y supervisión de obras
como el caso del método de resistencia eléctrica en compactación de terraplenes, evaluación de tierra, etc.
La Geofísica siendo una herramienta poderosa no sustituye a la toma de muestra ni a las perforaciones y sólo es un
elemento más de juicio dentro del análisis geotécnico.
Cualquiera propiedad de los suelos y rocas que sea posible analizar y compararse puede conducir a un método de
Prospección Geofísica.
2.2. DEFINICIÓN
Consiste en hacer mediciones físicas en la superficie de la Tierra, con aparatos especiales, con el objeto de obtener
información del subsuelo. Los métodos se basan en la apreciación de una anomalía en las propiedades de la corteza terrestre. Los
métodos son sólo indirectos y en ninguna forma infalibles.
2.3. FINALIDAD
Originalmente la Geofísica se ocupaba del estudio de la forma y estructura de la Tierra en su conjunto actualmente se
emplea cada vez más nuevas técnicas geofísicas en pequeña escala. El objeto de la Prospección Geofísica es detectar y localizar
cuerpos y estructuras geológicas del subsuelo, si es posible determinar sus dimensiones y algunas veces sus propiedades físicas. En
los trabajos de ingeniería, información sobre la estructura es de interés normalmente en función de su relación con el problema de
construcción propuesto, pero también puede ser de interés conocer las propiedades mecánicas del subsuelo. Por ejemplo: Si una zona
va a tener que soportar cargas importantes, será de gran utilidad el conocimiento de las propiedades elásticas y plásticas de los
materiales del subsuelo. En Prospección Geofísica es de interés el conocimiento de las estructuras por la conocida asociación de éstas
con los minerales de interés económico. Ejemplo es típico la concentración de Petróleo en anticlinales de rocas sedimentarias. En
Geofísica es importante la búsqueda de petróleo y agua subterránea.
% 2.4. PROPIEDADES DE LAS ROCAS ÚTILES EN GEOFÍSICA ,
Las propiedades geofísicas de las rocas de las que se hace más uso en Prospección Geofísica
son:
a) Densidad*
b) Propiedades Magnéticas
c) Elasticidad
d) Conductibilidad eléctrica
e) Radioactividad, etc.
2.5. IMPORTANCIA O UTILIDAD DE LOS DATOS GEOFÍSICOS
Los datos Geofísicos alcanzan su mayor utilidad cuando se usan en combinación con la información Geológica, aunque el
ingeniero civil probablemente nunca tenga que efectuar por sí solo una Prospección Geofísica si está en la necesidad de saber si estos
estudios pueden o no ayudarlo en determinadas circunstancias; asimismo el ingeniero debe estar en condiciones de poder discutir con
los Geofísicos con conocimiento de causa los resultados obtenidos en una Prospección.
2.6. MÉTODOS GEOFÍSICOS MAS IMPORTANTES
Los principios Geofísicos generales en que se basan los diversos métodos se brevemente y se
presentan algunos ejemplos de estudios geofísicos de problemas estructurales
tratan aquí
1. Método Gravitacional o Gravimétrico
2. Método Magnético
3. Método Sísmico
4. Método de las Resistividades o Eléctricos.
Los métodos sísmicos y eléctricos son los más usados en Ingeniería Civil.
2.7. DIFERENCIA ENTRE LOS MÉTODOS
Los dos primeros emplean la medición de fuerzas inherentes a la Tierra, mientras que en el Método Sísmico, el
investigador introduce artificialmente la fuerza, al igual que en el Método Eléctrico, comprende también la introducción de energías
por el hombre.
En el caso de los métodos en que la energía es introducida por el hombre, la profundidad de penetración puede ser
controlada por el investigador y como consecuencia la dimensión vertical de la estructura se puede determinar más satisfactoriamente.
2.8. OTROS MÉTODOS GEOFÍSICOS
Hay otros métodos que se usan principalmente en la industria del petróleo como el Perfilaje Eléctrico y de Radioactividad,
etc. estos métodos son herramientas estatigráficas y para su interpretación estructural es necesario un conocimiento completo de la
estratigrafía del área o región.
*2.9. MÉTODO GRAVITACIONAL Ó GRAVIMÉTRICO
La Gravedad es la fuerza de tracción ejercida por la Tierra con dirección a su centro. La intensidad de la gravedad es mayor
en los polos y es mínima en el Ecuador. El movimiento de rotación contribuye a esta reducción de intensidad en las bajas latitudes.
La variación de densidad en las masas que constituyen la corteza terrestre (isostacia) tiene influencia sobre dicha intensidad
de la gravedad y así mismo la tienen las irregularidades topográficas.
La Geofísica utiliza la medida de la intensidad de la gravedad para determinar la posición aproximada de masas
estructurales que difieren en su densidad.
2.9.1. FUNDAMENTO
La base del método es la lev Gravitacional de Newton: F = G m1m ̂ r2
Mide características gravitatorias de las rocas.
2.9.2. OBJETIVO
La prospección Gravimétrica tiene como objetivo, la detección de estructuras subterráneas, mediante la observación en la
superficie de la perturbación que origina en el campo Gravitatorio terrestre.
2.9.3. PROCEDIMIENTO
Todas las mediciones se efectúan con GRAVÍMETROS, la gravedad difiere por lo general de su valor teórico, esto se debe
a que la Tierra es heterogénea, aún en la superficie las rocas no son uniformes. Si cerca de la superficie hay una roca muy pesada, la
gravedad excederá a su valor teórico, lo contrario si se tratase de una roca liviana.
Con los datos obtenidos en cada punto o estación (anomalías gravitacionales) se plotean en un
mapa y luego se dibujan las ISOGONAS (líneas de igual anomalía gravitacional), de la misma manera
que en las CURVAS DE NIVEL, es decir interpolando de ser necesario. ,
Los mapas de anomalías presentan gran semejanza con los mapas topográficos, en ellas aparecen zonas circulares
alargadas e irregulares de gravedad elevada ó pequeña.
2.9.4. INTERPRETACIÓN
Teniendo los mapas de anomalías y conociendo la geología es posible hacer una interpretación cualitativa a grandes rasgos.
En muchas zonas los valores elevados de la gravedad están asociados con anticlinales o también con bloques elevados (pilares
tectónicos) debido a que, en ambas estructuras implican aproximadamente de rocas densas a la superficie en otras regiones los valores
altos de la gravedad pueden deberse a intrusiones de rocas básicas muy densas, por el contrario las cuencas sedimentarías y las
intrusiones relativamente acidas y poco densas dan lugar a zonas de menor densidad
Las zonas de gradientes fuertes se deben a contactos verticales entre rocas de diferente densidad tal como ocurre en las
ZONAS DE FALLAS, existen pues relación entre las medidas de gravedad y las estructuras subterráneas, muchos anticlinales se
expresan por el aumento de la gravedad, ya que las unidades estratigráficas más antiguas tienden a ser más pesadas que las rocas más
jóvenes, los Domos
Salinos (núcleos anticlinales), son generalmente bien revelados por los datos gravitacionales. las fall serían indicadas por datos
gravitacionales, se ponen en yuxtaposición rocas de diferente densidad. Puede usarse en la búsqueda de canales o cavernas de
disolución enterrados.
2.9.5. APLICACIÓN En la
industria del Petróleo
2.10. MÉTODO MAGNÉTICO
2.10.1. FUNDAMENTO
La susceptibilidad magnética de los minerales es bastante general, pero solo un número corto de minerales la posee en
grado suficiente para usarla con fines Geofísicos.
La mayoría de las rocas contienen pequeñas pero significativas cantidades de minerales ferro magnéticos como: La
magnetita, Pirrotita, Hematita. Ilmenita, etc. en proporciones muy variadas según el tipo de rocas.
2.10.2. OBJETIVO
Detectar estructuras subterráneas relacionadas con la minería y el petróleo.
2.10.3. PROCEDIMIENTO
Se utiliza el magnetómetro para medir la componente vertical del campo magnético terrestre en estaciones muy próximas
entre si dentro de un área determinada, las medidas se someten a correcciones y los valores resultantes están relacionados con las
condiciones del subsuelo.
2.10.4. INTERPRETACIÓN
Los resultados de las medidas magnéticas corregidas se plotean en un mapa y se dibujan las líneas de igual anomalía.
ISOANOMALIAS, que muestran elevaciones y depresiones magnéticas, existe un gran parecido entre el método magnético y el
Gravimétrico, tanto en las técnicas de campo como en la interpretación y presentación de las medidas, aquí también se puede decir
que la información obtenida de un registro aumenta considerablemente si se tienen conocimientos geológicos de la zona. Como hay
un gran parecido entre los dos métodos, la interpretación cualitativa, basada en la experiencia y la simple inspección de los MAPAS
DE ISOLINEAS GRAVIMÉTRICAS Y MAGNÉTICAS es muy similar en ambos casos.
2.10.5. APLICACIONES
11
Las anomalías de fallas y contactos verticales pueden calcularse por este método. La Prospección Magnética tiene muchas
aplicaciones en el campo de la Minería, muchas minas de carácter magnético están asociadas con rocas magnéticas. Ejemplo: El oro
se encuentra asociado a veces con rocas intrusivas que pueden rastrearse con el magnetómetro.
Hay chimeneas volcánicas de kimbcrlita en las que se han encontrado diamantes que han sido delimitados por medio de
anomalías magnéticas.
■
A gran escala la Prospección Magnética, se emplea para cartografíar estructuras geológicas. Los Anticlinales producirán
anomalías positivas (+) y las sinclinales anomalías negativas (-), y las fallas se reflejarán por fajas lineales de gradiente algo intenso o
por cambios bruscos en la dirección de las isolíneas.
Los métodos magnéticos suministran información muy valiosa en la prospección petrolera de regiones geológicamente
inexploradas donde se debe comenzar por la búsqueda de cuencas sedimentarias profundas favorables para su acumulación. En
Ingeniería Civil tienen poca aplicación estos dos métodos (Gravimétrico y Magnético).
0
# 2.11. MÉTODO SÍSMICO: De Refracción 2.11.1
INTRODUCCIÓN
Es el método que más se ha desarrollado y el que mayor información puede suministrar. Debido a que las rocas tienen
propiedades elásticas y densidades diferentes unas a otras, las ondas elásticas se propagan con distintas velocidades a través de ellas,
más de prisa en la roca firme que en el suelo, más de prisa en roca compacta que en roca fracturada. Las ondas son reflejadas y
refractadas en la interfase que separan 2 de ellas de distintas propiedades. Así una onda elástica originada en la superficie por un
impulso, tras reflejarse y refractarse en parte regresa a la superficie y a partir del conocimiento de su tiempo de llegada a un gran
número de puntos, puede obtenerse una valiosa información acerca de la posición de las interfases. Se usan 2 técnicas: una basada en
el estudio de la onda reflejada y otra en el de la refractada.
2.11.2. FUNDAMENTO
Los principios sísmicos se basan en las leyes que rigen la reflexión y refracción de la luz. Se basa en la propagación de la
onda elástica P, que se refracta oblicuamente, siguiendo el principio de FERMAT válido para la óptica geométrica según Giuseppe,
1959. Se asume que el estrato es horizontal homogéneo, isotrópico y semi-infinito. La exploración sísmica depende de la introducción
de energía artificial en la Tierra.
o Las velocidades de propagación de las ondas de refracción son mayores cuando las rocas son más compactas, sanas, etc.; es decir
cuando tienen menos imperfecciones y menores velocidades en suelos y rocas fracturadas.
o Las velocidades están ligadas a las propiedades físicas y mecánicas de los suelos y rocas.
2.11.3. OBJETIVO
• Es posible determinar las potencias (espesores) y profundidad de los estratos.
• Detecta cualquier imperfección como: fallas, cavernas, discontinuidad, cambios y alteración de rocas, etc. Ubicación de
yacimientos de alta velocidad sísmica.
• Ubica estructuras petrolíferas, ejes de anticlinales, domos, salinos, etc., conocer condiciones del basamento para emplazamiento
de grandes puentes y represas y grandes edificios.
2.11.4. PROPIEDADES ELÁSTICAS
Se presenta algunas propiedades expresadas por sus parámetros más importantes cuyas fórmulas y gráficas son deducidas
de ensayos.
1. MODULO DE YOUNG
3. MODULO DE COMPRESIBILIDAD O VOLUMÉTRICO
4. MODULO DE RIGIDEZ
Con las constantes elásticas se obtiene una relación entre las velocidades de ondas sísmicas y 1 constantes elásticas. Se presentan:
Una regla practica en la estimación del tipo de materiales efectuada por mediciones de velocidades de onda de suelos, rocas y formaciones geológicas bien conocidas que sirvan de referencia. Sino fuese esto posible debe complementarse con la información geológica de la zona, como una primera estimación del material de acuerdo a las tablas 3.1., 3.2. y 3.3.
VALORES TÍPICOS DE LAS VELOCIDADES DE ONDA SÍSMICA
TABLA 3.1 Soilíest (1964) TAJB LA 3.2 Soiltest (1964)Materiales no consolidados Velocidad mJs. Materiales Consolidados Velocidad m/s.
La mayoría de los materiales
no consolidados
Menos de 915 La mayoría de las rocas rígidas más de 2450
Suelo normal 245 a 455 (masivas, sanas) 915 a 1525Suelo bien consolidado 455 a 610 Carbón 915 a 1830Agua 1525 Arcilla 1220 a 2135Arena suelta- sobre el manto freático
245a610 Esquisto-blando
Arenisca-rígido
1830 a 3050
menores de
- bajo el manto freático 455 a 1220 Caliza-meteorizada 1220
Arena suelta mezclada con
grava húmeda.
455 a 1065 Caliza-rígida
Basalto
2450 a 5455 2450
a 3960Grava suelta, húmeda. 455 a 915 Granito y gneis sin alteración 3050 a 6100Aluvión. Suelo glacial 580 a 2000 Morena glacial, torca, gravas 1220 a 7135 3050
a 3655 1400-4300Lutitas arenosas 900 a 4300 cementadas y suelo congelado
Hielo puro (glaciares)Sal 4500 a 7500 Pizarra
Para fines práctico de diagnóstico y reconocimiento de campo existen tabla Martínez, 1 referidas a
rocas, se sugiere en base a los valores de la tabla y una clasificación para suelo dentro del criteri de la
clasificación internacional.
TABLA 3-4
VELOCIDAD DE ONDA LONGITUDINAL PARA SUELOSSUELOS Y ROCAS VELOCIDAD
TERMINO mis.Vp
EQUIVALENTES
muy bajo suelo blando Menor que 300bajo arena y gravas 300—1000Moderado rocas blandas, gravas y arenas 1000 — 2000
compactas
alto roca compacta 2000 — 4000muy alto rocas muy compactas mayor que 4000
2.11.4. PROCEDIMIENTO
Todos los métodos sísmicos son similares, en que hay un punto de explosión y uno o más puntos de
recepción. En el punto de explosión se hace una perforación de unos cuantos metros hasta 35 o más de
profundidad, dependiendo del tipo de prospección y de las condiciones locales. En el pozo se colocan de 1/4
de Kg. hasta varios Kg. de dinamita y luego se taponea con tierra. En el instante de la explosión puede
transmitirse ya sea a través de un cable v por radio si la distancia es grande.
TABLA 3-3 VELOCIDADES DE LA ONDA SÍSMICA
Sowers B y F (1972)Material Velocidad (mis.).
Arenas sueltas seca 150 a 450
Arcilla dura, parcialmente 600 a 1200
saturada 1600
Agua, suelo sucito saturado 1200 a 3000
Suelo saturado
Roca Meteorizada* 2000 a 6000
Roca sana
No se da un valor
que se supone es
menor que la roca
sana y puede
variar según la
intensidad de
meteorización aun
hasta el valor
mínimo de una
arena suelta seca.
1 8
2.11.6. APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS SÍSMICOS
VELOCIDAD DE
LA ONDA(C) m/s.
1000-1500 2000-3000 4500-6000 NATURALEZA DE LOS
DAÑOS
VARIACIONES
DEL TERRENO
Arena, grava arcilla
bajo agua
Morrena, pizarra,
caliza blanda
Caliza dura,
Cuarcita
gneis,
granito,
diabasa
Grietas imperceptibles Grietas
18 35 70 insignificantes( valor límite)
VELOCIDAD 30 55 110 Formación de grietasDE Grandes grietas
VIBRACIONfvJ
m.m/s 40 80 160
60 115 230
En cada punto de recepción hay un detector o geófono. Los geófonos están colocados a lo largo de
una línea de perfil desde unos pocos a cientos de metros. Los geófonos están conectados por medio de cables a
amplificadores y a una (caja) registradora, diseñada especialmente para éste uso, las vibraciones que reciben
los detectores son registradas en papel fotográfico, en movimiento rápido. Cada milésimo de segundo está
marcado por un mecanismo cronométrico. El instante de ¡a explosión se registra también en este papel, los
datos obtenidos se registran en unas curvas llamadas DROMOCRONAS, de la cual sus ejemplos; en la
escala horizontal se registran las distancias desde el punto de explosión al detector, en la escala vertical se
registran los tiempos transcurridos entre el instante de explosión y la llegada de la primera onda elástica
(cuando menor es la pendiente de la curva, mayor es la velocidad).
Los Dromocronas sirven para calcular la velocidad a diferentes
capas Fórmula de Dromocronas
x = distancia donde cambia la velocidad hasta donde fue la
explosión d = espesor de la capa del suelo.
Refracción - Ingeniería Civil
Reflexión - Búsqueda de Petróleo (costoso)
Fig. 6.38. Método sísmico por refracción
Domocrona: Es un gráfico obtenido por el control de las distancias de la fuente de energía a cada uno de los
geófonos y el registro del tiempo trascurrido en su llegada. Las recetas representan la uniformidad de las propiedades
elásticas y su pendiente la inversa de la velocidad de propagación de la onda y del análisis de estas curvas, se obtiene
resultado de interés a los estudios geotécnicos.
T
A
En Ingeniería Civil el método de Reflexión se usa para conocer las configuraciones del perfil general
cuando el suelo no está estratificado da la geometría interior. Ejemplo: perfiles en una presa, volúmenes de canteras,
ubicación de fallas importantes, etc.
El método de refracción es el más usado principalmente cuando el suelo esta estratificado.
2.11.7. ESTIMACIONES TABULADAS
2.11.7.1. FACTOR DE CIMENTACIÓN
Para fines de dimensionamiento antisísmico de puentes y otras estructuras, es necesario conocer las
características de propagación de ¡as ondas sísmicas en las formaciones geológicas afectadas por las obras y el
conocimiento de las velocidades de propagación, llevan al establecimiento de coeficiente a considerar en aquel
dimensionamiento, como en el caso de las normas españolas sismoresistencias P.G.5-1 que se detalla en la Tabla 3.5.
OBSERVACIONES
a) Para utilizar el concepto de rocas muy compactas, la superficie debe estar situada abajo de la zona
descomprimida o alterada.
b) Si la superficie de cimentación está situada abajo del nivel freático en el caso (3) se tomarán los valores
correspondientes al (2), en el caso (2), los correspondientes (1).
c) El mejor criterio para clasificar el material es el empleo de la velocidad de las ondas elásticas Vp siguiendo los
valores incluidos en la tabla del factor de cimentación.TABLA 3.5VALORES DEL FACTOR DE CIMENTACIÓN"X. Tipo dematerial Tipo de\. ciinentacióií\^
(1)
Suelos
blandas
C<300
(2) Arenas y
Gravas
300<C<1000
(?) Rocas Blandas.
Gravas y arenas
compactas1000<C<2000
(4) Rocas
Compactas
2000<C<4000
(5 ) Rocas
muy
Compactas
O4000
Pilotes de Fricción
Pilotes de Punta
Zapatas Aisladas
Zapatas Corridas
Losa de Cimentación
2.0 1.8
2.2
1.0
0.9
1.1
0
.7
0.6
0.8
0.4 0.3
2.1 1.0 0.7 0.4 2.1
1.4 0.7 0.5 0.3 0.2
C = Velocidad de propagación de ondas elásticas de comprensión m/seg. o Vp
2.11.7.2. VIBRACIONES Y DAÑOS EN EDIFICACIONES
B
LA 3.6RIESGO DE DAÑOS EN EDIFICACIONES ORDINARIAS SOBRE ROCA CON LA VARIACIÓN DE LAS DEL TERRENO
Langefors y kihlsfrón (1968)
Los daños en construcciones de viviendas y el tipo de material sobre el cual está desplantada según su
respuesta o las vibraciones son estimadas. Muchas de estSLS tablas ya constituyen "Normas de Reglamento de
Construcciones" debiendo su aplicación estar basada en condiciones similares como un conocimiento de sus
limitaciones y alcances en el diseño. La experiencia y análisis de los datos obtenidos en casos edificados en roca, en la
que probablemente no ha sido grande la variación de la onda (C - 5000 m/s).Es evidente que el factor de daño para
esas frecuencias no es proporcional a la aceleración sino a la velocidad relativa de la vibración, está fuertemente
confirmada por la experiencia posterior y resumida en la tabla 3.6.
Las investigaciones de Edwards y Northwood para edificios construidos sobre arena arcillosa y relleno
están de acuerdo con los resultados de la tabla 3.5 para frecuencias por debajo de 2.5 G donde la velocidad de
propagación (S) en estos materiales es probablemente unos 2/3 de la velocidad en la roca dura. Cuando el factor v/c es
decisivo para el daño, las velocidades de las vibraciones dadas en la tabla No. 3.6 debe esperarse que sean
aproximadamente; 1/3 más bajas en arenas arcillosas y relleno para el daño correspondiente, obteniéndose el valor
v = 5 0 mm/s para grietas sin importancia.
Existen evidencias que indican que el daño puede ocurrir por debajo de 50 m.m/s. Aún aquí es una cuestión
de una menor velocidad de propagación en el suelo que en la roca estratificada del firme, en aquél probablemente es
de unos 2/3 del valor de ésta.
Esta conclusión es que no solamente debe de considerarse la velocidad de vibración sino también la
velocidad de propagación de las ondas en cuestión, velocidad que depende de las condiciones de terreno. El criterio
del daño es:
S ( l . l ) = v/C óv/u.
Donde u es la velocidad de propagación de las ondas en los edificios. No siempre se puede conseguir el
lugar donde las ondas de vibración son más pronunciadas, que requiere de práctica, criterio y una cuidadosa selección
de los puntos de medida.
Cuando no se presentan graves problemas prácticos se recomienda generalmente mantener la velocidad de
vibración por debajo de:
v= 70 m/s en roca y
v = 50 m/s en terrenos con una velocidad de propagación más baja.
Estas cifras parecen estar definitivamente por debajo de los límites reales de daño.
Si se desea continuar realizando voladuras con velocidades próximas a estas cifras y por debajo de 100
mm/s. Debe prestarse atención a la situación de grietas en los edificios que pueden estar afectados y registrar las
vibraciones de cada pega (explosión) para asegurarse de que no exceda de v=100 mmhs existiendo entonces, en los
casos normales, un riesgo de agrietamiento nulo o muy pequeño.
Con valores de v más altos debe de contarse con un aumento del riesgo de causar daño, pudiendo
justificarse el llegar a v= 150 mm/s, si se está dispuesto a pagar el costo completo de las reparaciones del daño
causado y si existen razones especiales para realizar la voladura de esta forma, es preferible evitar causar cualquier
daño.
2.11.7.3. ARABILIDAD
Corno consecuencia de la experiencia y relaciones con diferentes obras de ingeniería se han propuesto
estimaciones de las velocidades de propagación de las ondas con el tipo de suelo y roca con su facilidad a la arabilidad
usando un equipo determinado.
En una cimentación donde se encuentra roca se plantea cual es el mejor sistema para retirar la roca, existen
dos alternativas escarifición o la voladura de las rocas con barrenos usando explosivos.
■
Si se usa un análisis de prospección sísmica para diagnosticar donde se halla la roca y cual es su estado, es
indudable que la escarificación será el método preferido por su rapidez, economía y seguridad'en las construcciones
vecinas ante el riesgo de daños por efectos de los explosivos.
La escarificación, como tal, es actualmente un proceso de rotura y de extracción de rocas del subsuelo, que
en los últimos años se ha tecnificado y aumentado su rendimiento al usarse tractores potentes, que trituran la roca con
un diente escarificador de acero de alta resistencia montado que lleva el peso total y la potencia de la máquina motriz
sobre el diente conforme se abre paso en la roca.
La selección del equipo como su adaptación y distribución de los dientes alcanzan su mayor rendimiento
con un análisis previo de las condiciones de la roca dada por la prospección geofísica sísmica.
Muchos gráficos, cuadros y tablas del tipo de roca y rendimiento del equipo usado con relación a la
velocidad de propagación de las ondas se han dado por lo que el uso de esta información está acondicionada a las
características de los tractores y escarificadores usados además de una correcta correlación de los resultados del
análisis sísmico en las rocas por tratar, como se muestra en la tabla 3.7.
Los costos de escarificación son inferiores en un 1/3 o 1/2 de los costos para taladros y dinamitado para
algunos trabajos de escarificación cuestan tan sólo una pequeña fracción del costo del
dinamitado. Así mismo es posible otro ahorro debido a los métodos usados en la extracción de la escarificada.
^ 2.12. MÉTODO DE RESISTIVIDADELÉCTRICA
Es uno de los más usados en Ingeniería Civil.
2.12.1. FUNDAMENTO
Cuando se aplica corriente al suelo por medio de electrodos, se producen variaciones en la conductividad
del subsuelo alterando el flujo de la corriente en el interior de la Tierra, lo cual se traduce en una variación de la
distribución del potencial eléctrico. El mayor o menor grado de alteración del potencial eléctrico en la superficie del
terreno depende del tamaño, forma, localización y resistividad eléctrica de los cuerpos del subsuelo, por consiguiente
se puede obtener información acerca de la distribución de éstos cuerpos en el subsuelo, a partir de mediciones del
potencial efectuadas en la superficie del terreno.
FUNDAMENTO: La resistencia eléctrica R es una función de la geometría del conductor, en cambio la
resistividad eléctrica "p?' es una propiedad del material, que es constante para el medio que se considera.
Los suelos y rocas son materiales que poseen resistividad eléctrica según Ressurreicao Neto, 1965, varían
entre 2 a 3 Í22 .m. (ohm. m), con valores superiores a lO3 Q. 2 m., cuando contienen sales en su fase líquida.
Una buena referencia de p para rocas y minerales es:
"lo"1 s p s 1019
TABLA 3.8Rango Conductibilidad Resistividad
10^-4-< p < 1o3n.m. Buenos Malos
10^3< p < 10^12 n.m. Intermedio Intermedio
101^12
< p < 10^19n-m. Malos Buenos
Analizando cualquier tabla de valores se nota que:
1. No existe una diferencia grande entre la p de las rocas ígneas sedimentarias y metamórficas.
2. Existen algunos minerales con anomalías bajas de resistividad eléctrica y en consecuencia de elevada
conductibilidad.
3. En las formaciones de sedimentos porosos, en especial en arenas y gravas, conglomerados, arcillas, etc. p,
depende más de la concentración de sales en el electrolito del líquido que rellena les intersticios, que la
resistividad eléctrica intrínseca del material.
Debido a estas condiciones el método de resistividad eléctrica tiene mayor aplicación en la búsqueda de aguas
subterráneas.
p = f(w %,e,k,...,etc)Si:
Donde:
w% = Contenido de humedad e = Relación de vacíos k = Coeficiente de Permeabilidad
Haciéndose más notorio si existen sales solubles.
El Método de Resistividad eléctrica se complementa con el Método Sísmico porque ambos tienen
limitaciones, permitiendo un criterio más amplio en el análisis e interpretación, mejor es cuando se tiene mayor
conocimiento de las condiciones geotécnicas'de la zona estudiada.
2.12.2. OBJETIVO Y APLICACIONES
1. Investigación preliminar del suelo
2. Búsqueda de aguas subterráneas
3. Ubicación y determinación de cavernas en calizas.
4. Estudios de perforaciones adecuadas
5. Identificación de los productos extraídos por la perforación
6. Control en construcción de Presas de tierra, camines, aeropuertos, en la compactación p determinar el contenido
de humedad óptimo en estudios de canteras, etc.
7. Determinación del pH de los suelos.
8. Delimitación de cuerpos mineralizados: Prospección de yacimientos minerales.
9. Profundidad de la roca firme.
10. En la investigación de placeres de oro, ya que las arenas y gravas de los cursos de agua tienen propiedades
elásticas distintas del substrato (roca firme) donde descansa la arena suelta.
Las prospecciones Geofísicas de Resistividad Eléctrica, encuentran su mayor aplicación en la prospección
de aguas subterráneas. Sin embargo es imposible predecir la cantidad y calidad del agua en determinado lugar,
únicamente se podría señalar los puntos mis favorables dentro del área estudiada, es decir permite seleccionar los
lugares de mejores condiciones en cualquier caso específico.
Debe quedar establecido que mayor información y elementos de juicio se pueden deducir si se apoyan en
un conocimiento de las condiciones geomorfológicas, geológicas del lugar estudiado y más aún cuando se relacionan
con los resultados de las prospecciones sísmicas. Así geológicamente, el subsuelo puede estar compuesto de 2
maneras, homogéneo y heterogéneo, en cada caso se refiere a la verticalidad o a la extensión horizontal, dentro de las
siguientes alternativas:
1. El sub-suelo homogéneo en la vertical.
Donde los suelos/rocas en profundidad son las mismas, la prospección permite obtener únicamente indicaciones de
profundidad tales como, el nivel freático en sedimentos o el basamento rocoso profundo.
2. Si el sub-suelo es homogéneo horizontalmente y heterogéneo verticaimente.
Es decir en secuencias estratificadas o rocas de diferente permeabilidad (concentración de imperfecciones), donde los
materiales varían en profundidad pero con distribución lateral regular. La información a obtenerse serán las
variaciones verticales según el grado de permeabilidad de cada unidad.
3. Cuando el sub-suelo es heterogéneo en todo sentido, será necesario cubrir el área haciendo lecturas a
intervalos regulares y a una profundidad adecuada con el fin de obtener los puntos significativos.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
El método de resistividad eléctrica está muy difundida en las prospecciones para agua subterránea según
Giuseppe Petrucci 1959 y se debe a que el parámetro p, decrece sustancialmente para un depósito con acuífero por la
presencia de agua, humedad; es decir; w% que cuando está seco.
Los valores de resistividad eléctrica pueden sugerir que después de una napa freática puede existir un
depósito acuífero de interés, así para:
27
Suelos de arenas-arcillosas de alteración de granitos la p, varía de 40 a 50 Í2 m. Los ejemplos Nos. 1, 2 y 3
complementan esta, aplicación.
Depósi tos a luvionales formados por arenas, cantos rodados es p, >100 Q. m. y la resistividad es muy
baja e inferior a 20 Q, m. denuncia la existencia de aguas salinas o formaciones predominantes de arcillas e
improductivas por su elevada retención del agua.
La mayor limitación es la profundidad donde la precisión decrece rápidamente a partir de los 300 metros
especialmente en terrenos de baja resistividad, se tornan difíciles detectar la presencia de lechos geológicos a
profundidades de más de 100 m. con un espesor inferior a decenas de metros, lo mismo sucede en profundidades
menores de 100 m. donde el contraste entre dos estratos no es notorio.
OTRAS
En la actualidad se vislumbra un amplio campo de aplicación de la resistividad eléctrica en Ingeniería Civil.
Muchos problemas geotécnicos se apoyan sobre sus resultados en cimentaciones: Presas, zonas cavernosas, minas
abandonadas.
Se postula que cuando más elementos de juicios se dispongan de los análisis y resultados obtenidos por el
conocimiento y su relac/ó« de p, con las propiedades y discontinuidades de suelos y rocas, siempre existirá un nuevo
enfoque como una nueva aplicación en Geotecnia.
LIMITACIONES
A menos que se haya reunido información previa, al método de resistividad según Mitchell R., no puede
indicar la diferencia entre un lecho granítico de un depósito de arena o grava, ambos con alta resistividad eléctrica.
2.12.3. CONCEPTOS BÁSICOS
Ley de
Ohm:
AV r-. \ p LS (3.50)
deude:
L - Longitud del conductor
S = Sección recta del conductor, en metros cuadrados
1 = Intensidad de corriente, en amperios
AV ■ Diferencia de potencial aplicada a los extremos del conductor en volts
p a Constante característica del material llamada resistividad eléctrica, en ohm.m
La ccndicicn diferencial pra la ley de ohms da:
La resistividad eléctrica del material es definida, físicamente corno una
resistencia óhmica un conductor cúbico unitario opone al paso de la corriente que pasa
normal a una de sus caras.
El suelo y las rocas del terreno son conductores eléctricos en tres dimensiones por lo cual no será posible
determinar la resistividad eléctrica a partir de simples mediciones de resistencia eléctrica entre dos punto, estas
condiciones límites del terreno corresponden sensiblemente a un sólido semiinfinito por lo que se debe recurrir a otro
método:
1. Hipótesis:
Una teoría de distribución de potenciales eléctricos en el medio (terreno) requiere de las siguientes
condiciones, desde el punto de vista de las leyes de la Física:
1. Que sea homogénea
2. Isotrópico y continuo
3. Semi-infínito
-
2. Consideraciones:
Consideremos en un medio infinito (para fines de cálculo) formando una esfera, el campo de
potenciales generado por una corriente eléctrica que circula entre dos puntos A y B, uno de ellos no infi-
nito, como se indica en la Fig. 3.16. >
dV = - I dR P-32)
por lo cual es posible calcular un potencial eléctrico en cualquier punto del campo. Por
simetría las equipotenciales en la superficie esférica del centro A, nos da:
Se puede calcular el valor de V en cualquier punto a una distancia r de A.
2.12.4. VALORES TÍPICOS DE RESISTIVIDAD
Las Tablas 3.9 y 3.10 han sido establecidas de miles de pruebas realizadas en todo el mundo obteniéndose
los siguientes resultados:
1 Mater ia l , velocidad s ísmica y Resis t ividad:
TABLA - 3 . 9MATERIAL VELOCIDAD SÍSMICA RESISTIVIDAD
Tierra Baja BajaArena o grava Baja AltaAguas subterráneas Alta Bajo a muy bajaLecho de rocas Alta Alta
Excepto algunas pizarras que pueden dar resistividad eléctrica muy baja, segúnMitchell R.
2 Minerales y rocas t ípicas , según Dobrin M.B. 1961.
TABLA- 3 . 1 0ML'IE RALES Ohm.m..
Galena Pirita
Magnetita Grafito
Sal gema (impura)
Serpentina
Siderita
50 a 500-
10
60 a 100 3
3 x I 0 J a 5 x 105
2 x 106 7 x l 0 5
ROCAS ÍGNEAS
Granito
Diorita
Gabro Di
abasa
1 0 ^ a 5 x 1 0 ' 108
1 0 7 a 1 . 4 x 1 0 " '
3 . 1 x 107
ROCAS METAMORF1CAS
Gneis granítico
Micacita Gneis
biotitico Pizarra
2 x 10y 1 . 3 x l 0 7
1 0 x 1 0 ' ° a 6 x 10'°
6.4 x 1 0 6 a 6 . 5 x
10*ROCAS SEDIMENTARIAS
Arenisca ferruginosa Marga
Sedimento de glaciares Arena
petrolífera
7 x 10' 7 x 105 5 x
10é
4 x l 0 4 a 2 . 2 x 106
2.12.5. PROCEDIMIENTO
Normalmente la corriente penetra en el terreno a través de 2 electrodos, y se mide la caída de* potencial entre
un segundo par de electrodos situados entre las anteriores y alineados con ellos,
1. Se colocan 4 electrodos en línea recta y a distancias iguales.
2. Los dos electrodos exteriores se conectan en serie con una batería y un miliamperímetro, son los llamados
ELECTRODOS DE CORRIENTE.
3. Entre los electrodos interiores se coloca un potenciómetro para medir el voltaje.
4. Para determinar la resistividad del terreno se mide en el miliamperímetro la corriente I que fluye de la batería y
circula por el terreno entre los 2 electrodos de corriente.
5. Al mismo tiempo se mide con el potenciómetro el voltaje V entre los electrodos del potencial.
6. La separación entre los electrodos es "a" y los valores obtenidos da:
( / —> Corriente), I = Intensudad, (V —> Voltaje)y{a —» distancia de separación entre electrodos)
Se puede hallar el valor de resistividad del suelo o de la roca comprendida entre los electrodos
de corriente por la fórmula.
v ,Resistividad: p = 2.1 1 .a. — (ohm - pie.cm )
I
Fig. 6.41. Método Eléctrico de Resistividades (VSBR)
»
31
2.12.6. INTERPRETACIÓN DE LA MEDIDA DE LA RESISTIVIDAD.
1. SONDA JES GEOLELECTRICAS
Mide la resistividad para distintas profundidades desde un punto dado.
La distancia "a" entre electrodos se va aumentando progresivamente para determinar los cambios de
resistividad con la profundidad. La corriente penetra a una mayor profundidad en función de "a". A este procedimiento
se le ha llamado SONDEO ELÉCTRICO.
Se dibujan las curvas de resistividad tomando la resistividad en ohmios/pie como abscisas y la separación de
los electrodos "a" como ordenadas sobre el eje vertical o el eje de las profundidades (Fig 6.41.b). Se obtienen cambios
verticales de Resistividad.
2. PERFILES DE RESISTIVIDAD
Mide la resistividad en distintos puntos a lo largo de un perfil para una profundidad dada.
Los 4 electrodos se mantienen a distancia constante moviéndoles en conjunto a lo largo de una linca recta y
realizándose las medidas de resistividad en diferentes estaciones. Se obtienen cambios laterales de resistividad. A este
procedimiento se le ha llamado CALICATAS ELÉCTRICAS.
Las medidas de campo se indican, gráficamente como perfiles de resistividad. Las estaciones se sitúan sobre
el eje horizontal y la resistividad es ohmios/pie se toma sobre el eje vertical.
2.13. ELECCIÓN DEL MÉTODO
En zonas de subsuelo estratificado siempre que no sea de estrato muy complejo los métodos sísmicos tienen
una ventaja considerable ya que la información que da es más detallada, precisa e inequívoca con respecto a otro
método.
Cuando los trabajos son a pequeña escala con estructura sencilla es preferible utilizar métodos eléctricos ya
que permiten determinar satisfactoriamente la forma del subsuelo aunque no tan exactamente como empleando métodos
sísmicos que son más sencillos, quizás dos veces más rápidos y más económicos.
En minería, cuando se busca minerales, con frecuencia las estructuras son demasiado complejas, no se usa
método sísmico, se usa método electrices, magnéticos e incluso gravimétricos.
En algunas ocasiones un mismo problema es estudiado por más de un método ejemplo, investigaciones
petroleras a menudo se hacen estudios previos por magnéticos y gravimétricos de u zona y luego de las zonas
favorables por sísmico.
Al mismo tiempo se puede utilizar 2 métodos distintos en una misma zona eliminando falsas soluciones sin
necesidad de efectuar una nueva investigación más detallada o disminuye el margen de variabilidad de soluciones.
2.13. GRADO DE EXACTITUD DE LOS MÉTODOS GEOFÍSICOS
Para que los métodos geofísicos puedan responder en forma útil desde el punto de vista geotécnico debe haber
contraste entre las diferentes propiedades físicas de las diferentes capas del subsuelo.
Estos contrastes deben afectar las medidas físicas que se hacen, por tanto cuando mayores sean los contrastes
las mediciones serán más claras y más precisas serán los resultados. Ejemplo: Si en la roca firme las ondas sísmicas
llevan una velocidad mucho mayor que en el material de recubrimiento, las medidas sísmicas pueden ser muy exactas
por cí gran contraste de velocidad, por el contrario si no hay fuerte contraste entre las velocidades del método sísmico no
pueden dar buenos resultados.
Los métodos Geofísicos como otros métodos se pueden aplicar allí donde sean validas lasi
suposiciones básicas de los métodos utilizados. Así el método sísmico no puede utilizarse para determinar la
profundidad de una capa que transmite las ondas sísmicas a una velocidad menor que las capas superiores.
El método de resistividad requiere de gran contraste entre las resistividades de los terrenos que se quieren
determinar, por ejemplo: Determinar masas silícias rodeadas de arcillas y pizarras, debe tenerse en cuenta que los
resultados de la investigación Geofísica son interpretaciones de medidas físicas, además las medidas físicas no
identifican necesariamente el tipo de roca ni describen sus propiedades.
Como los resultados de la investigación Geofísica, no pueden tener la exactitud de un sondeo mecánico, en
Ingeniería Civil se requiere que se compare frecuentemente las profundidades obtenidas por el método sísmico con
sondeos mecánicos de comprobación, en lugares previamente elegidos.
2.14. VENTAJAS DE LOS MÉTODOS
La Ingeniería Civil ha hecho de las Prospecciones Geofísicas excelentes ayudas para: 1. La investigación
preliminar d e suelo y roca, constituyéndose en una ayuda rápida económica en l o s e s t u d i o s de factibilidad en los
lugares más críticos o sin mayor información del lugar.
2. En la investigación de los materiales de construcción. tal como la evaluación de canteras, su disponibilidad y
probable forma de explotación la hacen de estos métodos una herramienta de suma utilidad en la ingeniería
práctica.
3. En el estudio de perforaciones, permite, seleccionar y con un mínimo de calicatas y/o perforaciones diamantinas
necesarias ubicar el punto o puntos que rindan el máximo de información.
4. Proporcionan l a rasgos geológicos más relevantes pues, permite identificar las rocas en su estado real para luego
ser extraídas con las perforaciones así como estudiar las estructuras geológicas, tales como fallas, discontinuidad,
diaclasas, fracturas, etc., que se intuyen encontrar.
5. En el control y supervisión de obras; constituye una garantía rápida y económica al verificar el contenido de
humedad, en el control de obras que emplean suelos (compactación) comprobación de las inyecciones en rocas en
presas, cimentaciones, etc.
Planifica y racionaliza el método de excavación y uso de equipo en caminos ya sea en los
cortes y en la escarificación de las rocas.
6. Ubicación y condiciones de las cimentaciones con aguas Subterráneas:
• Los métodos de resistividad eléctrica son los preferibles por las condiciones de permeabilidad de las
rocas, presencia de agua, contenido de sal, etc.
• La presencia de zonas con cavernas en calizas. Tanto en cimentaciones como en la perforación de túneles
son detectados ventajosamente por este método.
0
En los reconocimientos como para las exploraciones, los métodos geofísicos sísmicos y eléctricos tienen dos
ventajas importantes:
a. Permite cubrir rápidamente grandes áreas a un coste relativamente bajo. Griffíths, 1972
compara que a igualdad de profundidad de investigación, el coste de una perforación es, por
lo menos 50 veces más que uno eléctrico y unas 20 veces más que uno sísmico.
33
b. Como diagnósticos de campo que no alteran ni modifican las condiciones y propiedades
naturales de rocas y suelos. Así no son estorbadas por los cantos rodados o gravas gruesas
que si dificultan las perforaciones.
•
2.16. LIMITACIONES DE LOS MÉTODOS
Debe tenerse presente que por más avances que se logre en estas técnicas auxiliares de la Geotecnia, los
métodos geofísicos "NO SUSTITUIRÁN EN EL FUTURO" a las perforaciones, ni menos a la toma de muestras por el
contrario se complementan y permiten conducir a una mejor información del subsuelo. Cualquier método de prospección
geofísica tiene sus limitaciones inherentes y estas pueden ser reducidas mediante:
El mayor conocimiento de la geología como del análisis critico de la zona en estudio que sean
concordantes con los resultados logrados.
La práctica y experiencia del especialista es puesta en evidencia desde el momento que designa uno o más
métodos a usar según convenga.
Una recomendación que está haciendo costumbre es emplear simultáneamente los métodos sísmicos y eléctricos
para cubrir las limitaciones.
La interpretación de los resultados requiere de un especialista, no así para el uso y manejo de los aparatos que son
sencillos.
Se considera que el hecho de no obtenerse una interpretación ilni:a es una clara necesidad de reflexionar y
tomar precauciones particulamente cuando los depósitos no son de espesores uniforme ni horizontales, es decir son
heterogéneas y erráticas.
Tampoco se identifican frecuentemente, los contactos irregulares o de transición, además los estratos que
tienen resultados similares de sus propiedades geofísicas algunas veces tienen grandes diferencias en sus propiedades
físicas y mecánicas.
Ej.: En una exploración donde el contacto es muy irregular.
1. El método de resistividad eléctrica:
Define el límite, como la profundidad promedio para una distancia aproximadamente igual a la profundidad
investigada.
2. El método de refracción sísmica.
Define el mismo límite, a la profundidad del estrato más o menos continuo, de la interfase de una capa con
respecto a la otra.
En suma estos métodos geofísicos deben complementarse entre si para una misma ubicación suplir sus
deficiencias luego son refinados por métodos directos cuyos resultados, deben ser verificados, comprobados por
sondeos, perforaciones, calicatas, muestreo y análisis con pruebas de campo y laboratorio antes de llegar a conclusiones
que resulten positivos al proyecto.