Los sondeos por refracción sísmica son útiles para obtener información preliminar acerca del espesor de los estratos de suelo y de la profundidad de la roca o suelo firme en un sitio. Los métodos por refracción se conducen por impactos sobre la superficie, como en el punto A en la figura 2.44a, y observando la primera llegada de la perturbación (ondas de esfuerzo) en varios otros puntos (por ejemplo, B, C, D,..). El impacto se crea por un golpe de martillo o por pequeñas cargas explosivas. La primera llegada de ondas perturbadoras en varios puntos es registrado por geófonos.
El impacto sobre la superficie del terreno crea dos tipos de onda de esfuerzos: ondas P (u ondas planas) y ondas S (u ondas de corte). Las ondas P viajan más rápido que las ondas S; por consiguiente, la primera llegada de ondas perturbadoras estará relacionado con las velocidades de las ondas P en varios estratos. La velocidad de las ondas P en un medio es
y = peso específico del medio
g = aceleración debido a la gravedad
p = relación de Poisson
Para determinar la velocidad, u, de las ondas P en varios estratos y el espesor de los mismos, se usa el siguiente procedimiento.
Figura 2.44 Sondeo por refracción sísmica
1. Obtenga los tiempos del primer arribo, t1, t2, t3,..., en varias distancias x1, x2, x3,..., desde el punto de impacto.
2. Trace una gráfica del tiempo t contra la distancia x. La gráfica se verá como la mostrada en la figura 2.44b.
3. Determine las pendientes de las líneas ab, bc, cd,...
donde v1, v2, v3,... son las velocidades de las ondas P en los estratos 1, II, ifi,. . . , respectivamente (figura 2.44a).
4. Determine el espesor del estrato superior con la expresión
El valor de x se obtiene de la gráfica, como muestra la figura 2.44b.
5. Determine el espesor del segundo estrato Z2, mostrado en la figura 2.44a, con la expresión
donde Ti2 es el cruce de tiempo de la línea cd en la figura 2.44b prolongada hacia atrás.
Véase Dobrin (1960) y Das (1992) para la obtención detallada de estas ecuaciones y más información al respecto.
Las velocidades de las ondas P en varios estratos indican los tipos de suelo o roca que se encuentran debajo de la superficie del terreno. El rango de velocidades de las ondas P que se encuentran generalmente en varios tipos de suelo y roca a pequeñas profundidades se da en la tabla 2.10.
Al analizar los resultados de un sondeo por refracción, dos limitaciones deben tenerse en mente:
1. Las ecuaciones básicas del sondeo por refracción, es decir; las ecuaciones (2.49) y (2.50), se basan en la suposición de que la velocidad de la onda P es tal que v1 <v2 <v3 <
2. Cuando un suelo está saturado debajo del nivel freático, la velocidad de la onda P puede ser engañosa. Las ondas P viajan a una velocidad aproximada de 1500 m/s (5000 pies/s) a través del agua y para suelos secos y sueltos, la velocidad es menor a 1500 mIs. Sin embargo, en una condición saturada, las ondas
viajarán a través del agua presente en los espacios de vacío con una velocidad aproximada de 1500 m/s (5000 pies/s). Si la presencia de agua freática no ha sido detectada, la velocidad de la onda P puede ser erróneamente interpretada e indicar un material más resistente (por ejemplo, una arenisca) que la real in situ. En general, las interpretaciones geofísicas deben siempre ser verificadas mediante resultados obtenidos de perforaciones.
TABLA 2.10 Rango de la velocidad de las ondas P en varios suelos y rocas
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