Refraccion Sismica

¿Que es la Refraccion Sismica?

El método de refracción sísmica utiliza la refracción de ondas sísmicas por capas de roca o suelo para caracterizar las condiciones geológicas del subsuelo y su estructura.

La refracción sísmica se explota en geología de ingeniería, ingeniería geotécnica y geofísica de exploración.
La refracción sísmica es un principio geofísico regido por la Ley de refracción de Snell.
El método de refracción sísmica utiliza la refracción de ondas sísmicas por capas de roca o suelo para caracterizar las condiciones geológicas del subsuelo y la estructura geológica.
La refracción sísmica se explota en geología de ingeniería, ingeniería geotécnica y geofísica de exploración
Los recorridos de refracción sísmica (líneas sísmicas) se realizan utilizando una serie de sismógrafos o geófonos y una fuente de energía.
Los métodos dependen del hecho de que las ondas sísmicas tienen diferentes velocidades en diferentes tipos de suelo o roca.
Las ondas se refractan cuando cruzan el límite entre diferentes tipos (o condiciones) de suelo o roca.
Los métodos permiten determinar los tipos generales de suelo y la profundidad aproximada a los límites de los estratos o al lecho rocoso.
La refracción sísmica es un principio geofísico regido por la Ley de Snell. Utilizados en los campos de la geología de la ingeniería, la ingeniería geotécnica y la geofísica de exploración, las travesías de refracción sísmica (líneas sísmicas) se realizan utilizando sismógrafos y / o geófonos, en una matriz y una fuente de energía.
El método de refracción sísmica utiliza la refracción de ondas sísmicas en capas geológicas y unidades de roca / suelo para caracterizar las condiciones geológicas del subsuelo y la estructura geológica.
Los métodos dependen del hecho de que las ondas sísmicas tienen diferentes velocidades en diferentes tipos de suelo (o roca): además, las ondas se refractan cuando cruzan la frontera entre diferentes tipos (o condiciones) de suelo o roca.
Los métodos permiten determinar los tipos generales de suelo y la profundidad aproximada a los límites de los estratos o al lecho rocoso.
La refracción de la onda P evalúa la onda de compresión generada por la fuente sísmica ubicada a una distancia conocida de la matriz.
La ola se genera al golpear verticalmente una placa de impacto con un mazo, disparar una escopeta sísmica al suelo o detonar una carga explosiva en el suelo.
Dado que la onda de compresión es la más rápida de las ondas sísmicas, a veces se la denomina onda primaria y, por lo general, es más fácil de identificar dentro del registro sísmico en comparación con las otras ondas sísmicas.
La refracción de la onda S evalúa la onda de corte generada por la fuente sísmica ubicada a una distancia conocida de la matriz.
La onda se genera golpeando horizontalmente un objeto en la superficie del suelo para inducir la onda de corte.
Dado que la onda cortante es la segunda onda más rápida, a veces se la denomina onda secundaria.
Cuando se compara con la onda de compresión, la onda de corte es aproximadamente la mitad (pero puede variar significativamente de esta estimación) de la velocidad dependiendo del medio.

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Origen de la refraccion sismica

Uno de los fundadores del método de refracción sísmica fue el científico alemán Ludger Mintrop (1880-1956), quien recibió una patente en 1917 para un llamado sismógrafo de campo portátil y un método para localizar fuentes de choque artificiales.

De hecho, utilizó este método en la Primera Guerra Mundial para localizar la posición de las piezas de artillería pesada aliadas. Después de la guerra, invirtió este método: lanzó una explosión explosiva a una distancia conocida del sismógrafo y utilizó el tiempo de viaje subterráneo de la onda de choque para calcular la profundidad de las características geológicas.

En 1919, el método de refracción sísmica se utilizó con éxito para restringir la ubicación de una cúpula de sal en el norte de Alemania. La sismología de reflexión marina evolucionó a partir del trabajo de Reginald Fessenden, quien desarrolló una sonda sónica para encontrar icebergs (después del hundimiento del Titanic) (Roden, 2005).

El primer uso informado de reflexiones sísmicas para estudios del subsuelo fue en 1921 cuando un pequeño equipo de geofísicos y geólogos realizó un experimento histórico en Oklahoma (Dragoset, 2005). El equipo analizó el tiempo de retorno de las ondas reflejadas generadas por pequeñas cargas de dinamita y detectó el límite entre dos capas geológicas del subsuelo.

El éxito de este experimento llamado Vines Branch estimuló un auge en la exploración sísmica cuando el precio del petróleo subió en 1929.Durante las primeras décadas, cada punto del subsuelo fue fotografiado por un solo conjunto de fuente y receptor. El sísmico multicanal se hizo más común en la década de 1950.

Este método permitió una reducción significativa del ruido y el cálculo de las velocidades de las capas, lo que permitió la conversión de los tiempos de viaje sedimentos jóvenes sedimentos antiguos roca basáltica onda refractada serpentina hidrófona (100 -> 12000 m de largo) conjunto de cañones de aire mar-suelo-océano-fondo sismógrafo ondas reflejadas Fig. 1 Principios básicos de la sismología de reflexión y refracción. Los sismólogos de reflexión se ocupan principalmente de las reflexiones de ángulos pronunciados, lo que significa que la distancia entre la fuente y el receptor es pequeña en comparación con la profundidad del objetivo. Las ondas refractadas se propagan a lo largo de los límites de las capas o como «ondas de inmersión» arqueadas principalmente horizontalmente.

Este método se utiliza en geología de ingeniería para investigaciones cercanas a la superficie o (el otro extremo) para analizar las estructuras de la corteza profunda, el límite entre la corteza terrestre y el manto y el manto superior Enciclopedia de geociencias marinas DOI 10.1007 / 978-94-007-6644-0_128-1 # Springer Science + Business Media Dordrecht 2014 Página 2 de 15 a la profundidad.

El advenimiento de la tecnología digital en la década de 1960 representó un gran paso adelante porque el posprocesamiento digital abrió una amplia variedad de posibilidades para mejorar los datos sísmicos y la calidad de la imagen.

Varios desarrollos técnicos en la década de 1980, como los trazadores para la visualización de trazas de ondulación o mapas de colores, así como el progreso metódico, incluida la estratigrafía sísmica o el análisis de atributos sísmicos, se pusieron a disposición de los científicos de la tierra y estimularon la investigación de frontera académica.

La industria de los hidrocarburos se benefició en gran medida de la introducción del método sísmico 3D. lo que mejoró la comprensión de los yacimientos de petróleo y redujo los riesgos de exploración.

Sin embargo, la comunidad de las ciencias de la tierra ha tenido un acceso bastante limitado a estos datos, también porque los experimentos sísmicos 3D para la investigación sin fines de lucro son generalmente demasiado costosos.

Uno de los fundadores del método de refracción sísmica fue el científico alemán Ludger Mintrop (1880-1956) quien recibió una patente en 1917 para un llamado sismógrafo de campo portátil y un método para localizar fuentes de descargas artificiales.

El sísmico multicanal se hizo más común en la década de 1950. Este método permitió una reducción significativa del ruido y el cálculo de las velocidades de las capas, lo que permitió la conversión de los tiempos de viaje sedimentos jóvenes sedimentos antiguos roca basáltica onda refractada serpentina hidrófona (100 -> 12000 m de largo) conjunto de cañones de aire mar-suelo-océano-fondo sismógrafo ondas reflejadas Fig. 1 Principios básicos de la sismología de reflexión y refracción.

Sismologia de Refraccion: Adquisicion de datos

Los modernos sismómetros de fondo oceánico (OBS) o hidrófonos (OBH) son receptores y sistemas de registro autónomos que se despliegan en el lecho marino donde permanecen durante días o incluso varios meses y donde registran perfiles sísmicos durante este tiempo. El desacoplamiento entre la fuente sísmica y el receptor permite grandes distancias que son necesarias para recibir ondas refractadas de la corteza profunda y el manto superior.

Estos sistemas constan de un registrador de datos, baterías, un sismómetro de tres componentes y / o un hidrófono, una radiobaliza, una linterna de xenón y una bandera.

Estos componentes se montan en un marco de acero, que se mantiene a flote mediante cuerpos de espuma sintáctica, o se instalan dentro y encima de una esfera de vidrio flotante

Cualquiera de los dos tipos de sistema está conectado a un marco de anclaje mediante un liberador acústico. En la señalización hidroacústica, el liberador abre un gancho para liberar el sistema OBS / OBH de su ancla y el sistema asciende a la superficie del mar.

Los parámetros de registro como la frecuencia de muestreo (por ejemplo, 200 Hz) y la ganancia se establecen antes de la implementación, y los datos se recuperan del registrador de datos después de la recuperación. Por lo general, el registrador de datos se programa de manera que registre.

Sismologia de Refraccion: Analisis y Presentacion de Datos

El procesamiento y el análisis de los datos de refracción sísmica se pueden llevar a cabo utilizando un modelo en capas asumiendo límites de refracción distintos o un enfoque tomográfico asumiendo un aumento gradual de la velocidad sísmica con la profundidad. Ambos enfoques tienen beneficios y, por lo general, se llevan a cabo al unísono para generar el modelo geológico más detallado posible.

La salida es una sección transversal que muestra los cambios laterales en la profundidad de las diversas interfaces de refracción y las velocidades sísmicas dentro de ellas. Cuando se correlaciona con los registros del núcleo, esta información se puede relacionar con los límites geológicos en el subsuelo. Esto puede ser particularmente útil para planificar la excavación con la profundidad de las diferentes capas, lo que da una idea de la cantidad de roca que se necesita remover y las velocidades sísmicas que dan una idea de la dureza de la roca y, por lo tanto, la capacidad de ripulación.

Ventajas y desventajas de refraccion sismica

Ventajas de refraccion sismica

Detecta variaciones laterales y verticales de velocidad.
Producir imágenes detalladas del subsuelo.
Utilizado para mapear unidades estratigráficas
La respuesta depende de las variaciones en la densidad de la roca y las constantes elásticas.
A veces, es posible la detección directa de hidrocarburos.

Desventajas de refraccion sismica

Se recopila una gran cantidad de datos
Los datos son costosos de adquirir
El procesamiento de datos requiere mucho tiempo y experiencia
El equipo es caro en comparación con otros métodos geofísicos.
No es posible detectar directamente contaminantes

Aplicaciones Refraccion Sismica

Competencia de rocas para aplicaciones de ingeniería.
Profundidad al lecho de roca.
Exploración de aguas subterráneas.
Corrección de variaciones laterales, cercanas a la superficie, en levantamientos de reflexión sísmica.
Estructura y tectónica de la corteza.

¿Que tipo de onda se determina en el sistema de refraccion sismica?

El método de refracción sísmica utiliza la refracción de ondas sísmicas en capas geológicas y unidades de roca / suelo para caracterizar las condiciones geológicas del subsuelo y la estructura geológica, este método determina dos tipos de ondas, las ondas P y las ondas S.

Refraccion Sismica: ¿Que tipo de ondas son las ondas P y S?

Hay dos clases amplias de ondas sísmicas: ondas corporales y ondas superficiales. Las ondas corporales viajan dentro del cuerpo de la Tierra. Incluyen ondas P, o primarias, y S, o ondas secundarias. Las ondas P hacen que el suelo se comprima y expanda, es decir, que se mueva hacia adelante y hacia atrás, en la dirección del viaje.

La refracción de la onda P evalúa la onda de compresión generada por la fuente sísmica ubicada a una distancia conocida de la matriz.La onda se genera al golpear verticalmente una placa de impacto con un mazo, disparar una escopeta sísmica al suelo o detonar una carga explosiva en el suelo.Dado que la onda de compresión es la más rápida de las ondas sísmicas, a veces se la denomina onda primaria y, por lo general, es más fácil de identificar dentro del registro sísmico en comparación con las otras ondas sísmicas.

La refracción de la onda S evalúa la onda de corte generada por la fuente sísmica ubicada a una distancia conocida de la matriz. La onda se genera golpeando horizontalmente un objeto en la superficie del suelo para inducir la onda de corte. Dado que la onda cortante es la segunda onda más rápida, a veces se la denomina onda secundaria. Cuando se compara con la onda de compresión, la onda de corte es aproximadamente la mitad (pero puede variar significativamente de esta estimación) de la velocidad dependiendo del medio.

Refraccion Sismica: ¿Que causa la refraccion de las ondas P y S?

Las ondas S no pueden atravesar el núcleo externo líquido, pero las ondas P sí. Las ondas se refractan a medida que viajan a través de la Tierra debido a un cambio en la densidad del medio. Esto hace que las olas viajen en trayectorias curvas.

Norma ASTM D5777 – 18 Guia de uso del metodo de refraccion sismica para la investigacion del subsuelo.

Alcance Metodo de Refraccion Sismica Norma ASTM D5777 – 18

1.1 Objetivo y aplicación

1.1.1 Esta guía cubre el equipo, los procedimientos de campo y los métodos de interpretación para la evaluación de las condiciones del subsuelo utilizando el método de refracción sísmica. Las mediciones de refracción sísmica, tal como se describen en esta guía, son aplicables en el mapeo de las condiciones del subsuelo para una variedad de usos, incluyendo la geología, la geotecnia, la hidrología, el medio ambiente (1), la exploración de minerales, la exploración de petróleo y las investigaciones arqueológicas. El método de refracción sísmica se utiliza para cartografiar las condiciones geológicas, incluida la profundidad de la roca, o el nivel freático, la estratigrafía, la litología, la estructura y las fracturas, o todas ellas. La velocidad de las ondas sísmicas calculada está relacionada con las propiedades mecánicas del material. Por lo tanto, la caracterización del material (tipo de roca, grado de meteorización y ripabilidad) se realiza sobre la base de la velocidad sísmica y otra información geológica.

1.2 Limitaciones

1.2.1 Esta guía proporciona una visión general del método de refracción sísmica mediante ondas compresionales (P). No aborda los detalles de la teoría de la refracción sísmica, los procedimientos de campo o la interpretación de los datos. Para ello se incluyen numerosas referencias que se consideran parte esencial de esta guía. Se recomienda que el usuario del método de refracción sísmica esté familiarizado con el material pertinente de esta guía y las referencias citadas en el texto, así como con las normas ASTM apropiadas citadas en el punto 2.1.

1.2.2 Esta guía se limita al enfoque comúnmente utilizado para las mediciones de refracción sísmica realizadas en tierra. El método de refracción sísmica puede adaptarse para una serie de usos especiales, en tierra, en un pozo de sondeo y en el agua. Sin embargo, no se incluye en esta guía un análisis de estas otras adaptaciones de las mediciones de refracción sísmica.

1.2.3 Hay ciertos casos en los que las ondas de corte deben medirse para satisfacer los requisitos del proyecto. La medición de las ondas de corte sísmicas es un subconjunto de la refracción sísmica. Esta guía no está diseñada para incluir este tema y se centra únicamente en las mediciones de ondas P.

1.2.4 Los enfoques sugeridos en esta guía para el método de refracción sísmica son de uso común, ampliamente aceptados y probados; sin embargo, se pueden sustituir por otros enfoques o modificaciones del método de refracción sísmica que sean técnicamente sólidos.

1.2.5 Las limitaciones técnicas y las interferencias del método de refracción sísmica se discuten en D420, D653, D2845, D4428/D4428M, D5088, D5730, D5753, D6235y D6429.

1.3 Precauciones

1.3.1 Es responsabilidad del usuario de esta guía seguir las precauciones dentro de las recomendaciones del fabricante del equipo, establecer prácticas adecuadas de salud y seguridad, y ser consciente de las implicaciones de seguridad y reglamentarias cuando se utilizan explosivos.

1.3.2 Si el método se aplica en sitios con materiales, operaciones o equipos peligrosos, es responsabilidad del usuario de esta guía establecer prácticas adecuadas de salud y seguridad y determinar la aplicabilidad de cualquier reglamento antes de su uso.

1.4 Esta norma no pretende abordar todos los problemas de seguridad, si los hubiera, asociados a su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas adecuadas de seguridad, salud y medio ambiente y determinar la aplicabilidad de cualquier limitación reglamentaria antes de su uso.

1.5 Esta guía proporciona una colección organizada de información o una serie de opciones y no recomienda un curso de acción específico. Este documento no puede reemplazar la educación o la experiencia y debe utilizarse junto con el juicio profesional. No todos los aspectos de esta guía pueden ser aplicables en todas las circunstancias. Esta norma ASTM no pretende representar o sustituir el estándar de atención por el que debe juzgarse la idoneidad de un determinado servicio profesional, ni debe aplicarse este documento sin tener en cuenta los numerosos aspectos únicos de un proyecto. La palabra «Norma» en el título de esta guía significa únicamente que el documento ha sido aprobado mediante el proceso de consenso de la ASTM.

1.6 Esta Norma Internacional ha sido elaborada de acuerdo con los principios internacionalmente reconocidos sobre normalización establecidos en la Decisión sobre los Principios para la Elaboración de Normas, Guías y Recomendaciones Internacionales emitida por el Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio.

Documentos de Referencia Metodo de Refraccion Sismica Norma ASTM D5777 – 18

Normas ASTM:

D420 Guía para la caracterización del sitio para el diseño de ingeniería y los propósitos de construcción.
D653 Terminología relacionada con el suelo, la roca y los fluidos contenidos.
D2845 Método de prueba para la determinación de laboratorio de velocidades de pulso y constantes elásticas ultrasónicas de roca.
D4428/D4428M Métodos de prueba para pruebas sísmicas de agujeros cruzados.
D5088 Práctica para la descontaminación de los equipos de campo utilizados en los sitios de desechos.
D5608 Prácticas para la descontaminación de equipos de muestreo y contacto sin muestra utilizados en sitios de residuos radiactivos de bajo nivel.
D5730 Guía para la caracterización del sitio para fines ambientales con énfasis en el suelo, la roca, la zona de vadosa y las aguas subterráneas.
D5753 Guía para la planificación y realización de registros geofísicos geotécnicos de pozos.
D6235 Práctica para la caracterización acelerada del sitio de la zona de vadosa y la contaminación de las aguas subterráneas en sitios contaminados por desechos peligrosos.
D6429 Guía para seleccionar métodos geofísicos de superficie.

Importancia y Uso de Referencia Metodo de Refraccion Sismica Norma ASTM D5777 – 18

Las pruebas realizadas con este método de ensayo proporcionan un registro detallado de la resistencia de la punta del cono, que es útil para la evaluación de la estratigrafía del sitio, las propiedades de ingeniería, la homogeneidad y la profundidad de las capas firmes, los huecos o cavidades y otras discontinuidades. El uso de un manguito de fricción y un elemento de presión de agua de poros puede proporcionar una estimación de la clasificación del suelo, y correlaciones con las propiedades de ingeniería de los suelos. Cuando se realiza correctamente en los lugares adecuados, la prueba proporciona un medio rápido para determinar las condiciones del subsuelo.

Este método de ensayo proporciona datos utilizados para estimar las propiedades de ingeniería de los suelos destinados a ayudar en el diseño y la construcción de movimientos de tierra, los cimientos de las estructuras, y el comportamiento de los suelos bajo cargas estáticas y dinámicas.

Este método ensaya el suelo in situ y no se obtienen muestras de suelo durante el ensayo. La interpretación de los resultados de este método de ensayo proporciona estimaciones de los tipos de suelo penetrados. Los ingenieros pueden obtener muestras de suelo a partir de sondeos paralelos con fines de correlación, pero la información o la experiencia previas pueden excluir la necesidad de realizar sondeos.

NOTA 2: La calidad de los resultados producidos por esta norma depende de la competencia del personal que realiza el ensayo y de la adecuación del equipo y las instalaciones utilizadas. Los organismos que cumplen los criterios de la práctica D3740 se consideran generalmente capaces de realizar pruebas/muestras/inspecciones/etc. competentes y objetivas. Se advierte a los usuarios de esta norma que el cumplimiento de la Práctica D3740 no garantiza por sí mismo resultados fiables. Los resultados fiables dependen de muchos factores y la práctica D3740 proporciona un medio para evaluar algunos de esos factores.

Fuentes:

Burger, HR 1996. Exploración geofísica del subsuelo poco profundo. Prentice Hall. 489 págs.
Fowler, CMR 1990. La Tierra Sólida – Introducción a la Geofísica Global . Prensa de la Universidad de Cambridge. 472 págs.
Kearey, P. y Brooks, M. 1984. Una introducción a la exploración geofísica . Publicaciones científicas de Blackwell. 296 págs.
Norma ASTM D5777 – 18.

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