INTEGRANTES:  VERA CHIQUITO EVELYN  MALAVE SANCHEZ KELLY  CABRERA SUAREZ ANDREA  TOMALA PEREZ VICTOR  PINCAY SORIANO GENESIS  LINO SUAREZ WILTHON

Métodos de prospección de suelos

"Para casi todo problema geológico habrá algún modelo geofísico que pueda aportar información"

Métodos Geofísicos

Métodos magnétometricos y gravimétricos El valor principal de la información gravimétrica y magnetométrica, es la comprensión geológica, la asistencia a la toma de decisiones reduciendo el riesgo exploratorio y optimizando la ingeniería del proyecto.

MéTODO PARÁMETRO A MEDIR PROPIEDAD DEL MEDIO AREA DE APLICACIÓN Gravimétrico Anomalías del campo gravitatorio Densidad Petróleo, arena- grava, aguas subterráneas y obras civiles Magnético Anomalías del campo magnético Permeabilidad magnética y magnetización residual Petróleo, minería y obras civiles

Métodos gravimétricos  Una prospección gravimétrica es capaz de detectar anomalías de gravedad que se traducen en diferencias de densidad del terreno.  Por ejemplo, un déficit de gravedad (baja densidad) puede corresponder a domos de sal e hidrocarburos, mientras que un exceso de gravedad (alta densidad) puede corresponder a un cuerpo altamente mineralizado.

 Los colores azules representan zonas de menor gravedad desvelando la forma y la localización de la cavidad.

Funcionamiento Se plantea en terreno un diseño de perfiles o malla y se instala en cada punto el gravímetro por varios minutos a fin de tener una medición con repetibilidad estable.

Instrumentos gravimetricos  El equipo de un gravímetro es una balanza muy sensible con un peso definido (m= masa) que sufre las diferencias de la gravedad.

Tornillos para central el nivel tranversal Tornillo para central el nivel longitudinal Niveles de burbuja BIM Para estabilización del muelle Rueda metálica que controla el BIM Pantalla de resultados BIM

Método Magnéticos  El método magnético sirve para dar información sobre el basamento y su profundidad, ayudar a estudiar la geología regional y estructural.  Aprovechando la fuerza de atracción que tiene el campo magnético de la Tierra, es posible medir esa fuerza por medio de aparatos especialmente construidos que portan magnetos o agujas magnéticas, magnetómetros, para detectar las propiedades magnéticas de las rocas.

APORTACIONES DEL MAGNÉTICO:  Confirmación de la expansión del fondo oceánico.  Inversiones del campo magnético terrestre.  Su origen: núcleo externo fluido e interno sólido (imán)

 El método magnético se empleó en gran escala en el estudio de estructuras geológicas, cuando en 1914 y 1915 Adolf Schmidt construyó la balanza de precisión vertical, también llamada variómetro del tipo Schmidt  La balanza vertical se constituye de una aguja magnética orientada horizontalmente en la dirección Este Oeste y oscilante sobre cuchillas de ágata o bien de cuarzo. Este variómetro permite la medición del campo vertical y su variación local en dimensiones de 1 gamma y por lo tanto este instrumento es suficientemente preciso para ser empleado en las exploraciones mineras.

 Magnetismo inducido: es el magnetismo que adquieren los cuerpos cuando son colocados en un campo magnético. Al someter la materia a un campo exterior se presentan 3 fenómenos magnéticos  Diamagnetismo:  Paramagnetismo:  Ferromagnetismo:

Diamagnetismo:  Consiste en una variación del radio y de la velocidad de giro de las cargas de los átomos, con lo que varia el momento magnético de estos.  Este fenómeno se presenta a todos los átomos, pero se aprecia cuando el numero de electrones es grande y dispuesto con una simetría tal, que el momento magnético del átomo no es nulo.  El campo magnético en el interior de estos cuerpos es menor, por lo tanto, K<0. Los materiales diamagnéticos se caracterizan por ser difícilmente o nada imantables.

 Se presentan en sólidos interatómicos suficientemente grandes como para producir un paralelismo de los momentos atómicos de un conjunto de átomos próximos, los cuales se ordenan al someterlos a un campo exterior como sucede en el paramagnetismo. Ferromagnetismo:

Paramagnetismo:  Este fenómeno se presenta cuando en las sustancias el momento magnético del átomo no es nulo, esta en todas las direcciones, con lo que las sustancias aparecen como no magnéticas pero en presencia de un campo exterior se ordenan de forma que refuerzan la acción de este y presentan susceptibilidad>1. Este fenómeno depende de la agitación térmica de las moléculas y por lo tanto de la temperatura. Los materiales paramagnéticos son fáciles de magnetizar.

Magnetómetro Portátil de Cesio (DE BOMBEO OPTICO)  Magnetómetro Portátil de Cesio (DE BOMBEO OPTICO)Alta sensibilidad (O.OO1 nT)  Información inmediata al usuario  Fácil de usar - Produce copias de mapas en campo base en minutos, usando una computadora IBM compatible y sus periféricos.  Usualmente se toma datos de 5 a 50m de distancia

METODOS ELECTRICOS  SONDEO ELECTRICO VERTICAL (SEV)  CALICATA ELECTRICA (CE)  POLARIACION INDUCIDA (PI)  TOMOGRAFIA ELECTRICA (TE)  POTENCIAL ESPONTANEO (PE) )

El método consiste en determinar el parámetro de resistividad a profundidad, mediante la inyección de corriente eléctrica en el subsuelo y la medición del potencial resultante a través de un arreglo electródico tetraelectródico. SONDEO ELECTRICO VERTICAL

Para conocer los valores de resistividad a mayores profundidades, se incrementa de forma escalonada la separación de los electrodos de corriente y de potencial, para que la corriente eléctrica atraviese los estratos del subsuelo cada vez a mayor profundidad. Los equipos funcionan con baterías o con motogenerador, lo que permite investigar acuíferos someros a poca profundidad o relacionar la composición geológica del suelo con fines de caracterización.

El método de la Polarización Inducida ha sido aplicado exitosamente en la exploración de yacimientos minerales. Los componentes metálicos de las menas dan origen a un efecto IP marcado, manifestándose en altas cargabilidades. En la actualidad el mismo efecto causado por elementos metálicos se está utilizando para caracterizar sitios contaminados por metales y monitorear trabajos de remediación. POLARIZACION INDUCIDA (IP)

A través de las amplitudes de la corriente inyectada y el voltaje medido así como el desfase entre corriente y voltaje se determinan el valor absoluto y la fase de la resistividad del subsuelo o bien la parte real y la imaginaria de la resistividad.

METODOS ELECTROMAGNETICOS Los principales objetivos de los estudios con métodos electromagnéticos, es poder determinar las resistividades del subsuelo y asociarlas a cortes geoeléctricos donde podremos identificar:  Basamento.  Contactos litológicos.  Estratos con potencial acuífero.  Mapeo de contaminantes.  Localización de tuberías y conductores metálicos.

 SONDEOS ELECTROMAGNETICOS  GEORADAR (GPR) SE CLASIFICAN EN:

Es un método que se emplea cuando se desea conocer la distribución de conductividad eléctrica de una zona de manera rápida. Existen distintos sensores dependiendo de la profundidad de investigación que varía entre 1,5 y 60 metros. Una vez definida la profundidad de investigación se define una malla de lecturas que cubra todo el área a investigar y se desplaza la sonda punto por punto realizando medidas en cada nodo de la malla. SONDEOS ELECTROMAGNÉTICOS EN EL DOMINIO DE FRECUENCIAS

A la hora de medir la conductividad del terreno, se distinguen dos formas de operar en función de la orientación de las bobinas con respecto a la superficie del terreno:  Modo dipolo vertical  Modo dipolo horizontal

EQUIPO REQUERIDO  Una bobina emisora, que es la encargada de emitir el campo electromagnético primario.  Una bobina receptora, con la que captaremos el campo electromagnético secundario.  Una o varias consolas (según modelo), en donde podremos almacenar digitalmente los datos, así como fijar los parámetros de estudio.

GEONICS EM-31: consta de una barra en donde en cada extremo tenemos una pequeña bobina de forma que la distancia entre las bobinas es siempre fija (3.66 m.). Este instrumento solo precisa de un operario y fue el aparato utilizado en el estudio de Cardona. GEONICS EM-34: consta de dos bobinas gigantes precisándose dos operarios, uno para cada bobina. Con este modelo tenemos la opción de poder trabajar con distintas separaciones entre bobinas (i.e. 10, 20 y 30m ).

SONDEOS ELECTROMAGNÉTICOS EN EL DOMINIO DEL TIEMPO En general, los sondeos SEDT se realizan con un transmisor constituido por una espira metálica y un receptor en el centro de la espira. Se inyecta una corriente eléctrica primaria en la espira, la cual produce un campo magnético primario a su alrededor.

 El principio operativo del método TDEM-SEDT consiste en hacer circular cíclicamente, en cortos periodos de tiempo, un campo eléctrico alterno alrededor de una bobina transmisora o de un cable largo puesto a tierra.

GEORADAR (GPR) Trabaja en un rango de frecuencias de 10 Hz hasta 1.2 GHz y funciona para mapear de manera superficial el subsuelo. Dependiendo del tipo de antena que se utilice será el alcance de penetración, sus aplicaciones principales son para la detección de tuberías, servicios públicos y estudios ambientales.

Se basa en la transmisión de ondas electromagnéticas; una parte de la onda electromagnética se refleja cuando alcanza un límite entre dos materiales con diferentes propiedades eléctricas. La señal reflejada se graba en un detector superficial, en forma digital y se observa en forma gráfica para identificar las variaciones que se presentan en el subsuelo.

Métodos sísmicos por prospección  Métodos Sísmicos:  Refracción Sísmica  Reflexión Sísmica  Tomografía sísmica  REMI  MASW  Down Hole  Cross Hole  Tomografía Cross Hole  Sísmica Paralela

unidad de adquisición Sensores cables de conexión cable del trigger

Velocidad de ondas P en un medio.

Determinar velocidades de ondas P en varios estratos

Trazar grafica tiempo-distancia

Espesor de Estrato superiorEspesor de segundo estrato Valores promedio de Vp según norma AST-D5777

El método REMI obtiene una distribución de la velocidad de ondas de cizalla con la profundidad mediante el análisis espectral de registros de vibración natural del terreno. Por ello, es un método especialmente apto para ambientes urbanos, donde la presencia de vibraciones es elevada.

Aplicaciones Los resultados permiten caracterizar geotécnicamente los suelos. Se pueden determinar contrastes de rigidez, de complementarse con resultados de refracción sísmica se pueden obtener los módulos dinámicos del suelo (Poisson's Ratio, módulo de Corte, de Elasticidad, Volumétrico, entre otros). En minería se emplea por ejemplo para determinar espesores de depósitos (Pilas ROM), dado el contraste de velocidades con el subsuelo/Roca. Se pueden realizar mediciones en pavimento y/o losas de hormigón, reemplazando la punta del geófono por un disco que se coloca solidario al terreno.

EQUIPO DE ENSAYO DE SISMICA POR CAPA

 Es un método de ensayo in situ, versátil, rápido y preciso, empleado para la determinación de las propiedades del suelo, pero que mediante añadidos es capaz de medir la presión del agua subterránea, así como otros datos de interés en el área de la Geotecnia.  El ensayo se realiza principalmente en arcillas blandas, limos blandos y en depósitos de arena fina y media.

PENETROMETROS Un penetrómetro es un aparato que penetra en el suelo para recabar una serie de informaciones directas e indirectas. Se pueden diferenciar dos tipos de ensayo de penetración, el de los conos ( dinámico y estático ) y el otro referido al ensayo de penetración estándar.

Ensayo de penetración con cono: Estático Consiste en introducir una serie de varillas cilíndricas con un cono en la base. Si el penetrómetro es estático las varillas serán empujadas a una velocidad constante mediante un aparato transmisor, si es dinámico se procederá al hinque y posterior sobre la cabeza. Ensayo de penetración con cono: Dinámico Consiste en una punta que es golpeada repetidamente para así penetrar en el suelo y conocer la resistencia de este a la penetración, dicha punta consta de un cono cuyo ángulo suele ser de entre 60º y 90º que suele ser denominado puntaza. En un principio estos penetrómetros concebidos para apreciar la compactabilidad de los suelos sin cohesión de los cuales era muy difícil tomar muestras inalteradas.

 Contiene un cono móvil con un ángulo de 60° en su vértice, un diámetro en la base de 3.56cm y un área de 10cm2.  La punta de este penetrómetro esta conectada a un conjunto interior de barras.  La punta se empuja primero aproximadamente 40mm.  Con un empuje la punta acciona el manguito de fricción.

La punta de este penetrómetro esta unida a un grupo de barras de acero. La punta se empuja en el terreno a una velocidad de 20mm/s. Los cables de los transductores se pasan por el centro de las barras y miden continuamente las resistencias de cono y lateral.

Es una modificación del penetrómetro de fricción eléctrico, el cual permite la medición de los poros de agua durante el ensayo en la punta del cono.

Incluye sensor de vibración donde se obtiene información para calcular la velocidad de la onda de corte desde una superficie golpeada por un martillo, de tal forma que el modulo dinámico de corte pueda ser computado.

VENTAJAS:  Se puede determinar la compacidad del terreno a grandes profundidades.  Se pueden calcular parámetros resistentes del suelo.  Existe gran variedad de penetrómetros.  Esto permite la instalación de piezómetros. DESVENTAJAS:  Se le debe aplicar factores de corrección a los resultados obtenidos.  Entrega parámetros de resistencia discontinuos.  Es lento y de mayores costos.

Se puede determinar la compacidad del terreno a grandes profundidades y calcular parámetros resistentes del suelo. Existe gran variedad de penetrómetros que permiten la instalación de piezómetros.