HGSE Geofísica Aplicada UPT

7/21/2019 HGSE Geofsica Aplicada UPT

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Julio, 2014

HGSE: San Martin de PorresLima, Telf.: 511- 7259396 / 511- 993762965La MolinaLima, Telf.: 511- 3499075 / 511- 965331926


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1. LA GEOFSICA

La Geofsica es la ciencia que

estudia los campos fsicos

vinculados a nuestro planeta.Estudia la Tierramediante mtodos

de la fsica, de manera indirecta.

Geofsica Pura

Geofsica Aplicada


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2. GEOFSICA PURA

Proporciona informacin

para el estudio de la

estructura y composicin delinterior de la Tierra mediante

mtodos de la fsica, a fin de

conocer su evolucin y

caractersticas actuales.

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3. GEOFSICA APLICADA

Es la aplicacin de la geofsicay los mtodosgeofsicosque permiten efectuar un

diagnstico de la constitucin del subsuelo por interpretacin de los registros

geofsicos obtenidos en campo.

Downhole,

Crosshole, UpholeRefraccin, MAM,

Reflexin, MASW

Tomografa Elctrica,

SEV, Calicatas

Elctricas

SASW

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GEODE

GEOTRADE

SYSCAL PRO

ES3000

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Equipos

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3. GEOFSICA APLICADA


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4. IMPORTANCIA DE LA GEOFSICA APLICADA

Contribuye a la investigacin

de lo que est oculto con el fin

de aportar algo de luz aloscuro ambiente que es el

subsuelo.

Su aporte es muy til para

numerosos especialistas

(contribucin multidisciplinar).

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5. GEOFSICA APLICADA ETAPAS Y DEDESARROLLO DE LABORES

Los especialistas que

llevan a cabo las

investigaciones en base

a la prospeccin

geofsica llevan a cabo

diferentes etapas de

desarrollo de labores

tcnicas y cientficas.

Informacin sobre la zona de

trabajo.

Seleccin del mtodo geofsico ms

adecuados. Campaa de adquisicin de datos

del subsuelo.

Procesado de los datos adquiridos.

Integracin de toda la informacine interpretacin de los resultados.

Redaccin del informe final.

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5.1. Informacin Sobre la Zona de Trabajo

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Geolgico

Logstico


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5.2. Seleccin del mtodo geofsico

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Segn el Objetivo:

Bondades yLimitaciones de losmtodos geofsicos.

Determinado por elcliente o por elconsultor.


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5.3. Campaa de Adquisicin de Datos

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La calibracin de los aparatos

La implantacin de los dispositivos

Base geolgica del especialista

La medicin y la comprobacin

Geotrade

SmartSeisStrataVisor

Geode


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5.3. Campaa de Adquisicin de Datos

La medicin y la comprobacin (calidad de la informacin).


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5.4. Procesado de los datos

TM 1

TM 2

TM 3


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5.5. Integracin de Toda la Informacin eInterpretacin de los Resultados

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5.5. Integracin de Toda la Informacin eInterpretacin de los Resultados


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6. CONOCIMIENTOS QUE APORTA LA GEOFSICA

Aporta informacin de gran importancia para diferentesdisciplinas, informacin necesaria para complementar los datosque se obtienen en la superficie.

Se trata de informacin muy variada del subsuelo debido a queprocede de prospecciones muy diferentes.

Para que la geofsica pueda aportar esta informacin degran ayuda para diferentes disciplinas necesita que estaayuda sea mutua, para poder interpretar los datos con mayorprecisin y, consecuentemente, facilitar resultados con mayoraporte.


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6. CONOCIMIENTOS QUE APORTA LA GEOFSICA

El aporte de informacin aciegas por parte de la geofsicasuele ser un mtodo habitual, porque no existe informacin previao porque no se dispone de ella.

Mas an, resulta perjudicial pensar en que debe ser la geofsica laque aporte la informacin sinayuda externa.


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LEVANTAMIENTO DEDATOS

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7. MTODOS GEOFSICOS DE PROSPECCIN


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Realizados a lo largo del terreno, a pio con auxilio de vehculo. Equipos operados por uno o ms operadores (equipo de campo).

7.1 Levantamiento Terrestre

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Geofsica marina.

Mar, ros, lagos, presas.

Embarcaciones de diferentes dimensiones.

Sensores colocados en la embarcacin o sobre remolque.

7.2 Levantamiento Marino

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7.3 Levantamiento Areo

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Aerogeofsica o geofsica area.

Aviones, helicpteros - equipos colocados

a bordo o sobre remolque (pjaro) .

No existen mtodos ssmicos, elctricos ygeotrmicos.


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8. PRINCIPALES USOS DE LA GEOFSICA

a) - Geologa e Hidrogeologa

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b) - Exploracin de recursos minerales

c) Ingeniera Civil / Minerad) Medio Ambiente

e) Militar / Forense

f) - Arqueolga y Paleontolgia

G) - Agricultura de Precisin

Multidisciplinario


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Los principales mtodos geofsicos usados para prospeccine investigacin son:

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9. MTODOS GEOFSICOS DE PROSPECCIN

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Mtodos Geofsicos

Gravimtrica

Magnetometra

Elctricos yEletromagnticos

Radiometra oGamaespectometra

Ssmica(refracin/reflecin)

Geotermia


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9.1 Mtodos Geoelctricos de Prospeccin

Mtodos Elctricos: Sondeo Elctrico Vertical (SEV)

Calicata Elctrica (CE)

Polarizacin Inducida (PI)

Tomografa Elctrica (TE)

Potencial Espontaneo (PE)

Mtodos Electromagnticos: Sondeos Electromagnticos

Georradar (GPR)

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9.1.1 Sondeo Elctrico Vertical (SEV)

Principal finalidad:

Averiguar la distribucin

vertical en profundidad de

las resistividades aparentes

bajo el punto sondeado a

partir de medidas de la

diferencia de potencial en la

superficie.

Se apoya de dispositivoselectroditos tales como los

de Wenner , Schlumberger y

otros.

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Dispositivos electroditos demayor uso:

Dipolo-Dipolo

Polo-Dipolo

Wenner

Schlumberger

Wenner-Schlumberger

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Dispositivos Electrdicos


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Aplicaciones ms comunes:

Estudios para la localizacinde aguas subterrneas.

Investigaciones tectnicaspara la bsqueda de petrleo.

Estudios para investigacionesgeolgicas.

Estudios para agricultura deprecisin.

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Estudios para la localizaciny cubicacin aproximada de

materiales de canteras.

Estudios de cimentacinpara ingeniera civil.

Localizacin de diversos

materiales minerales.

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Valores de resistividad y conductividad de las rocas ms comunes.

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3200

6.50



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El grado de saturacin del terreno.

La temperatura.

La Porosidad y la forma de los poros. La salinidad del fluido.

El tipo de roca.

Los procesos geolgicos que afectan a los materiales. La presencia de materiales arcillosos.

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SEV - Factores que Afectan la Resistividad

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SEV - Limitaciones

Limitaciones:

La interpretacin puede ser ambigua.

La interpretacin es limitada a configuraciones estructuralessimples (idea general de la estructura).

La profundidad de penetracin del mtodo est limitada por lapotencia elctrica que puede ser introducida en el suelo.


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La base terica de su funcionamiento es anloga al de losmtodosde resistividad convencionales (dispositivos electroditos).

El mtodo se basa en la implantacin de numerosos electrodos a

lo largo de perfiles, con una separacin determinada que vienecondicionada por el grado de resolucin, profundidad y losobjetivos que se pretendan cubrir, de tal modo que, a menorseparacin mayor resolucin y a mayor separacin mayorprofundidad.

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9.1.2 Tomografa Elctrica (TE)

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Mediciones del nivel 1 con arreglo tipo Wenner.

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Tomografa Elctrica (TE) - Dispositivo Wenner

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TE - Dispositivo Wenner-Schlumberger

Niveles de la tomografa tipo Schlumberger.

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Cambios en la estructura delsubsuelo.

Identificacin de rocasalteradas.

Inspeccionar Fugas yFiltraciones.

Evaluar la Contaminacin deAcuferos.

Localizacin de tneles,galeras o huecos, zonaskrsticas .

Determinacin de restos

arqueolgicos.

TE - Aplicaciones

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TE - Procesamiento

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Seccin de Resistividad. Variacin de la Resistividad Realen profundidad a lo largo de la lnea de estudio.

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Secciones de Interpretacin. Mapeo de la posibleestratigrafa del suelo y las zonas anmalas.

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TE - Interpretacin

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SEV - Ejemplo 1

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SEV - Ejemplo 1

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SEV - Ejemplo 2

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SEV - Ejemplo 2


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TE Ejemplo 1

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www.hgsee.comTE Ejemplo 1

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TE Ejemplo 1

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Grieta 1 Grieta 2 Grieta 3

Longitud (m) 105 100 110

Profundidad (m) 15-45 15-45 15-45

Abertura (cm) 10-15 5-7 5-7

Inclinacin () 28-32 28-32 28-32

La profundidad se incremente deOeste a Este.

TE Ejemplo 1

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TE Ejemplo 2

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TE Ejemplo 2www.hgsee.com

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Grieta 4

Longitud (m) 80

Profundidad (m) 18

Abertura (cm) 10-15

Inclinacin () 2

TE Ejemplo 2

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9.2 Mtodos Ssmicos de Prospeccin

Mtodos Ssmicos:

Refraccin Ssmica

Reflexin Ssmica

Down Hole

Up Hole

Cross Hole

MASW

MAM

SASW

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9.2 Mtodos Ssmicos de Prospeccin

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Arribo de ondas ssmicas


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Este mtodo consiste en la

medicin de los tiempos de viaje

de las ondas de compresi

n(Ondas P) generadas por una

fuente de energa impulsiva a

unos puntos localizados a

distancias predeterminadas a lo

largo de un eje sobre la superficiedel terreno. Mtodo de Refraccin Ssmica.

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9.2.1 Refraccin Ssmica (RS)

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En este mtodo, la profundidad de investigacin (h) es

directamente proporcional a la longitud de la lnea extendida (L)

en el terreno, con una relacin de aproximadamente 1/4 a 1/3.

Las ondas grabadas son producto de refracciones de

discontinuidades del medio.

Una condicin importante para la aplicacin y validez delmtodo, es que la velocidad de propagacin de las ondas

aumente con la profundidad (V1


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Ingeniera civil (fundacin de diques, puentes, presas,..), trabajos medioambientales y otros.

Ingeniera geotcnica, para determinar la profundidadde la roca dura, el grado de meteorizacin ycompetencia de la roca dura.

Prospeccin en actividades mineras, ya sea en rocas

gneas, metamrficas o sedimentarias. En arqueologa (ruinas enterradas).

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RS - Aplicaciones

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En distintos tipos de suelos o rocas pueden tenervelocidad de propagacin semejantes (interpretacinambigua). Para resolver la incertidumbre es necesariocontar con informacin geolgica o geotcnicaadicional.

No es posible detectar estratos cubiertos con otros demayor velocidad de propagacin de ondas.

La distancia entre los sensores controla la precisincon que se puede evaluar el espesor de los estratos.

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RS - Limitaciones


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Tendido de Cables y Registros de Ondas Ssmicas.

RS - Campo

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Impacto (shot) con martillo.

Impacto (shot) con cada de pesa.

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RS Campo


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Registro de ondas ssmicas.

Domocrnica.

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RS - Procesamiento


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Perfil Ssmico

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RS Procesamiento e Interpretacin


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Este mtodo consiste en la interpretacinde las ondas superficiales (OndasRayleigh) de un registro en arreglomulticanal, generadas por una fuente de

energa impulsiva en puntos localizadosa distancias predeterminadas a lo largode un eje sobre la superficie del terreno,obtenindose mediante procesos deinversin numrica, el perfil develocidades de ondas de corte (Vs) para

el punto central de dicha lnea.

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9.2.2 Multichannel Analysis Of Surface Waves (MASW)

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Vr = (90% a 95%)VS

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9.2.2 Multichannel Analysis Of Surface Waves (MASW)

Fuente de energa, registro ssmico conondas superficiales , curva de dispersinsobre un diagrama de frecuencia velocidad.

Modelo de velocidad de ondas S obtenidoa partir de la inversin de esta curva de

dispersin.


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MASW 2D - Curva de Dispersin

Evaluacin de viviendas construidas sobre materiales de rellenos.

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MASW 2D - Modelo Bidimensional de Ondas de Corte

Evaluacin de viviendas construidas sobre materiales de rellenos.

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Mediante el perfil de las ondas de corte Vs se puedenrealizar:

Evaluacin del riesgo ssmico de un rea

Anlisis de licuacin

Control de compactacinde suelos

Mapeodel subsuelo

Estimacin de los parmetros dinmicos de losmateriales (Poisson, mod. Corte, mod. elstico)

Espesor de pavimentos, entre otros.

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MASW - Aplicaciones


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9.2.3 Mtodo Ssmico Down Hole


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Vp

Vs


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9.2.3 Mtodo Ssmico Down Hole


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Aplicaciones tpicas de downhole mediante el registro develocidades de ondas P y S.

Investigaciones de seguridad de presas.

Estudios de respuesta ssmica de estribos de puentes, presas,edificios, etc.

Estudio de cimentaciones.

Medicin de las propiedades del suelo/ roca(mdulo de corte,mdulo de volumen, compresibilidad y el coeficiente dePoisson).

Velocidad de control para los estudios de reflexin ssmica.

Downhole Aplicaciones


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GEOFSICA APLICADAA PROBLEMASGEOTCNICOS


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10. GEOFSICA APLICADA APROBLEMAS GEOTCNICOS


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A. Espesor de la Capa Superficial del Terreno

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Importancia:

Determinar la posicin del contacto entre la capa superficial yterreno resistente.

Dato imprescindible para abordar estudios de estabilidad yriesgos geolgicos.

En estudios de cimentaciones, la posicin de contacto es degran importancia para definir el tipo de cimentacin a emplear(superficial o profunda).

La excavacin del terreno superficial puede realizarseempleando medios mecnicos o explosivos. Con ladeterminacin de su espesor y calidad se podr elegir el modode excavacin (excavabilidad - Ripabilidad).


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Posicin del contacto. Refraccin ssmica o tomografaelctrica.


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Excavabilidad del terreno superficial. Con la determinacin de suespesor y calidad se podr elegir el modo de excavacin (corte conequipo mecnico o voladuras).

Ripador


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600 m/s

400 m/s

800 m/s

1200 m/s

Corte transversal paraestudiar la excalabilidad delterreno


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B. Parametros Geotcnicos del terreno

Parmetros Dinmicos


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Clasificaciones geomecnicas del terreno (calidad geotcnica). Seemplea con gran frecuencia el ndice Q de Barton.

Para granitos y neises de buena calidad:



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Relacin entre la velocidad de las Ondas P y la densidad de losterrenos que atraviesa. Segn Gardner (1974), para rocassedimentarias se verifica la siguiente relacin emprica:



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Wyllie (1958), porosidad de una arenisca.



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Grado de fracturacin de la roca Ignea. Helfrich (1971), existe unarelacin entre la velocidad de las ondas P y el ndice defracturacin RQD (Rock Quality Designation), vlida para rocasgneas:



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Merkler (1970), para el RQD existe una expresin ms general:



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Estabilidad de Taludes


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Evaluacin de Grietas


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Presas de Relaves


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GEOLOGA Y GEOTECNIA

GEOFSICA SSMICA Y ELCTRICA

HIDROLOGA E HIDRULICA

TOPOGRAFA Y GEODESIA

SERVICIOS:


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Distribucin de las lneas geofsicas sobre el rea en estudio.


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Vista Panormica de la Zona en estudio.

I


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LS-04

P

ON

K

L

JM

LS-01

Resultado de los Ensayos de Refraccin Ssmica.

NL

O

P


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LS-01

I

J

M

K

P

LS-03

LS-02

LS-04

Resultado de los Ensayos de Refraccin Ssmica.


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Resultado de losEnsayos SondeoElctrico Vertical

(SEV).


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Resultado de losEnsayos SondeoElctrico Vertical

(SEV).

H

D

F


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A

G

C

E

B

D

Resultado de los Ensayos Sondeode Tomografa Elctrica.

G

B


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A

H

C

E

D

F

Resultado de los Ensayos Sondeode Tomografa Elctrica.


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Estudio de Grietas Sobre Pavimentos - Zonas de evaluacin.


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Zona 1: Vista del desarrollo de las fisuras en sentido transversal.


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Zona 1: Distribucin de las lneas geofsicas sobre el rea en estudio.


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Zona 1: Resultados de Ensayos de Refraccin Ssmica y MASW.


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Zona 1: Resultado del Ensayo Sondeo Elctrico Vertical.


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Zona 1: Resultado de los Ensayos de Tomografa Elctrica.


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Zona 2: Vista del desarrollo de la fisura en sentido longitudinal.


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Zona 2: Resultado de Ensayos Sondeo Elctrico Vertical.


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Zona 2: Cortes del pavimento flexible, observndose lacontinuidad de la fisura en la estructura de la corona delterraplen.


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Zona 3: Distribucin del SEV.


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Zona 3: Resultado del Ensayo Sondeo Elctrico Vertical.


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Zona 4: Resultado de Ensayos Sondeo Elctrico Vertical.


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GEOFSICA APLICADA ALA

INGENIERA CIVIL

Julio, 2014

Roberth Aguilar Ch., MSc. Eng.

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