Métodos Geofísicos de Exploración de Suelos

Buenos días a toda la comunidad de ingeniería civil, en esta oportunidad les presento información acerca de los métodos no destructivos de exploración de suelos, llamados métodos geofísicos de exploración de suelos, a continuación les dejo la información.

Introducción.-

Es posible determinar la estratificación de suelos y rocas por métodos de exploración geofísicos, los cuales miden los cambios en ciertas características físicas de estos materiales, por ejemplo, magnetismo, densidad, capacidad resistiva eléctrica, elasticidad o una combinación de estas propiedades. Sin embargo, el valor de estos métodos para la ingeniería de cimentaciones es limitado ya que sólo registran cambios en la estratificación cuando las capas tienen propiedades geofísicas apreciablemente diferentes, y la única información útil que proporcionan es el nivel de las interfases entre los varios estratos. En general se carece de información vital sobre las condiciones de las aguas subterráneas.

Los métodos geofísicos, en su estado actual de desarrollo, no proporcionan datos cuantitativos sobre la fuerza cortante, compresibilidad o distribución de las partículas, pero las mediciones de la velocidad sísmica pueden ayudar a calcular el efecto de las discontinuidades sobre la compresibilidad de las masas rocosas. En el mejor de los casos, los sondeos geofísicos son un medio para obtener datos sobre los cambios en los estratos entre perforaciones muy espaciadas. En terrenos muy grandes, el empleo de métodos geofísicos puede representar un gran ahorro dada la rapidez con que permiten cubrir grandes áreas. Generalmente, los métodos geofísicos de exploración resultan más adecuados para investigaciones de presas o túneles, en donde se requiere la estratificación de la roca a gran profundidad y para investigación de suelos que contengan muchos guijarros o pedregones en los cuales es imposible sondear o realizar pruebas de penetración de cono.

Método Sísmico de exploración de suelos, geofísica

Los métodos de uso general son:

a) Método Gravimétrico
b) Método Magnético
c) Método Sísmico
d) Método Eléctrico

Objetivo.-

Mencionar y entender los 4 métodos mencionados anteriormente.

Desarrollo.-

Método gravimétrico:

El método esta basado en el estudio la variación del componente vertical del campo gravitatorio terrestre. Se realiza mediciones relativas o es decir se mide las variaciones laterales de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto que en estas mediciones se pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación con las mediciones del campo gravitatorio absoluto.

El método gravimétrico se emplea como un método de reconocimiento general en hidrología subterránea para definir los limites de los acuíferos (profundidad de las formaciones impermeables, extensión de la formación acuífera, naturaleza y estructura de las formaciones del subsuelo).

Método magnético:

La tierra es un imán natural que da lugar al campo magnético terrestre. Las pequeñas variaciones de este campo, pueden indicar la presencia en profundidad de sustancias magnéticas. El método magnético sirve para dar información sobre el basamento y su profundidad particularmente para entornos cristalinos y metamórficos. De igual manera ayudará a estudiar la geología regional y estructural.

- Método electromagnético:

Los dos métodos mas utilizados en estudios hidrogeológicos son:

• Very Low Frequency (VLF): Medidas electromagnéticas que permiten delimitar las fracturas o fallas de un acuífero. Particularmente útil en caso de estudio de acuíferos fracturados como los sistemas karticos.

• Sondeos Electromagnéticos en el dominio temporal (SEDT o TDEM en ingles): El método tienen aventajas sobre métodos electromagnéticos entre otras por su capacidad de mayor poder de penetración que permite obtener información hasta profundidad más altas y a través de recubrimientos conductores.

Método sísmico:

Produciendo artificialmente un pequeño terremoto y detectando los tiempos de llegada de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones geológicas, se puede obtener una imagen muy aproximada de las discontinuidades sísmicas. Estas discontinuidades coinciden generalmente con las discontinuidades estratigráficas.

Los métodos sísmicos se dividen en dos clases:

• El método sísmico de reflexión es el más empleado en prospección petrolífera ya que permite obtener información de capas muy profundas. Permite definir los límites del acuífero hasta una profundidad de 100 metros, su saturación (contenido de agua), su porosidad. Permite también la localización de los saltos de falla.

• El método sísmico de refracción es un método de reconocimiento general especialmente adaptados para trabajos de ingeniería civil, prospección petrolera, y estudio hidrogeológicos. Permite la localización de los acuíferos (profundidad del sustrato) y la posición y potencia del acuífero bajo ciertas condiciones.

- Método eléctrico:

Estos métodos utilizan las variaciones de las propiedades eléctricas, de las rocas y minerales, y más especialmente su resistividad. Generalmente, emplean un campo artificial eléctrico creado en la superficie por el paso de una corriente en el subsuelo.

Se emplean como métodos de reconocimiento y de detalle, sobre todo en prospección de aguas subterráneas. Los mapas de isoresistividad permiten definir los límites del acuífero, el nivel del agua en los acuíferos, la presencia de agua salada y permite la cartografía de las unidades litológicas.

Los métodos geoeléctricos pueden clasificarse en dos grandes grupos:

• En los métodos inductivos se trabajan con corrientes inducidas en el subsuelo a partir de frecuencias relativamente altas (entre 100 Hz y 1 MHz).

• En el caso de los métodos conductivos, se introduce en el subsuelo una corriente continua o de baja frecuencia (hasta unos 15 Hz), mediante electrodos.

Los métodos eléctricos de prospección geofísica comprenden variedad de técnicas que emplean tanto fuentes naturales como artificiales, de las cuales son de aplicación más amplia.

Conclusión.-

Se lograron entender los diferentes métodos citados anteriormente concluyendo que estos métodos nos proporcionan informaciones sobre la composición del subsuelo mediante alguna propiedad física medida a partir de la superficie terrestre, que puede ser la velocidad de una onda mecánica, o variaciones de un campo gravitacional producidas por diferencias de densidad, o la intensidad de una corriente asociada a la mayor o menor facilidad de propagación de las cargas eléctricas.

Los métodos ofrecen una forma de obtener información detallada acerca de las condiciones del suelo y rocas del subsuelo. Esta capacidad de caracterizar rápidamente las condiciones del subsuelo sin perturbar el sitio ofrece el beneficio de costos más bajos y menos riesgo, dando mejor entendimiento general de las condiciones complejas del sitio. Es necesario a menudo utilizar más de un método para lograr obtener la información deseada.

Bibliografía.-

- Apuntes del Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pavimentos de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería

Esperamos que esta información relacionada con los métodos geofísicos de exploración les sea de utilidad a todos los profesionales y estudiantes de ingeniería civil, no olviden dejar sus comentarios y compartir la información en sus redes sociales para que así lleguemos a mas personas interesadas en estos apuntes de ingeniería civil...saludos y hasta otra oportunidad

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