¡Descarga Análisis de Velocidades de Ondas de Corte en Lonco, Chile y más Resúmenes en PDF de Geofísica solo en Docsity!
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
Análisis Sísmica Pasiva “MASW”: Sector Lonco, Comuna de Chiguayante, Concepción Diego Cáceres. 1. Braulio Elmes 2 Aníbal Leiva. 3 Daniela Neira. 4 (1)(2)(3) (^) Universidad Católica de la Santísima Concepción, Facultad de Ingeniería, Ingeniería Civil Geológica. (1) (^) [email protected] (2) (^) [email protected] (3) (^) [email protected] (4) (^) [email protected] RESUMEN: El estudio de Sísmica Pasiva presentado en este informe técnico, se realizó a raíz de material bibliográfico y datos entregados por la mandante & profesora del curso Alejandra Muñoz Jensen. La zona de estudio se encuentra localizada en el sector de Lonco, comuna de Chiguayante, en la provincia de Concepción, región del Bio-Bio, Chile. Los gráficos resultantes se logran obtener con ayuda de los softwares
Surface Wave Analysis Wizard y GeoPlot (Visualize Data) versión Demo, es importante destacar
que dicha versión no permite realizar procesos de mas de 6 datos, por lo cual, para cada línea se
procesaron 2 series de 6 datos cada uno, despreciando los últimos 3 datos.
Los resultados obtenidos para cada serie son de Vs30 de 226 , 58 ( 𝑚 𝑠 )^ 𝑒𝑛^ 𝐿^1 𝑦^255 ,^6 ( 𝑚 𝑠 )𝑒𝑛^ 𝐿^2 ≥^180 ( 𝑚 𝑠 ), donde automáticamente se puede clasificar al suelo Tipo D, suelo medianamente denso, o firme, con un índice de penetración estándar ≥ 30 para arena y una resistencia al corte no drenado ≥0,05 para suelos finos. Debido a la pandemia y crisis sanitaria de COVID-19, no se pudieron realizar estudios en dicha zona, por lo cual lo expuesto a continuación son solo datos obtenidos a través de estudio de gabinete. Si se desean corroborar los resultados expuestos en este informe técnico, se recomienda realizar estudios in- situ, cuando la situación país se normalice. PALABRAS CLAVES: Lonco, suelo denso o firme, Vs 30 ABSTRACT : The Passive Seismic study presented in this technical report was carried out based on bibliographic material and data provided by the principal & course professor Alejandra Muñoz Jensen. The study area is located in the Lonco sector, Chiguayante commune, in the Concepción province, Bio-Bio region, Chile. The resulting graphs can be obtained with the help of the Surface Wave Analysis Wizard and GeoPlot (Visualize Data) Demo version, it is important to note that this version does not allow processes of more than 6 data to be carried out, therefore, for each line 2 were processed series of 6 data each, neglecting the last 3 data. The results obtained for each series are Vs30 of 226.58 ( 𝑚 𝑠 ) in L1 and 255.6 ( 𝑚 𝑠 ) in L2 ≥ 180 ( 𝑚 𝑠 ), where Type D soil, moderately dense soil, or firm soil can be automatically classified, with a standard penetration index ≥30 for sand and an undrained shear strength ≥ 0 ,05 for fine soils. Due to the pandemic and health crisis of COVID-19, studies could not be carried out in that area, for which the following are only data obtained through a cabinet study. If the results presented in this technical report are to be corroborated, it is recommended that in situ studies be carried out when the country situation returns to normal.
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
- 10 Agosto de
- INTRODUCCIÓN INDICE
- ANTECEDENTES 4 -
- 2.1. LOCALIZACIÓN Y ACCESO AL AREA DE ESTUDIO
- 2.2. ESTUDIOS PREVIOS
- 2.3. GEOLOGIA
- METODOLOGIA 6 -
- 3.1. DATOS
- 3.2. PROCEDIMIENTO 6 -
- 3.3. EQUIPO
- 4 HERRAMIENTAS DE PROCESAMIENTO DE DATOS
- RESULTADOS 9 -
- 4.1. GRAFICOS 9 -
- 4.2. FORMULAS UTILIZADAS
- 4.3. RESULTADOS FINALES 16 -
- CONCLUSIONES
- REFERENCIAS
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
2. ANTECEDENTES 2.1. Localización y acceso al área de estudio La zona de estudio se encuentra en la región del Bio-Bio, específicamente en el sector Lonco ubicado a 5 km aproximadamente del centro de Concepción lo que se muestra en la Figura 1. Para acceder a la zona se debe recorrer la avenida ‘’Camino a Chiguayante’’ luego virar en dirección Este hasta llegar a la calle Rafael Sotomayor y finalmente recorrer la calle Zenón Urrutia hasta llegar a un sector no pavimentado. Figura 1. Ubicación Geográfica del área de estudio Fuente. Modificado de Google Earth, ( 2020 ). 2.2. Estudios Previos En el ensayo de refracción sísmica en la zona evaluado por Cáceres et al. (2020) , se emplazaron dos líneas de geófonos con la que se analizó la velocidad de onda P del suelo distinguiéndose con ello el tipo de material que se contenía en profundidad. En este estudio, se presentaron en la primera línea de geófonos denominado como “Línea 1” velocidades de la onda P de entre los 400 a 476 m/s, en dicho grafico no se logro obtener v 2 , por lo cual no se pueden efectuar los cálculos del ángulo de refracción 𝛳, ni de la profundidad del estrato. En cuanto a la segunda línea de geófonos “Línea 2”, se obtuvieron velocidades entre los 390 a 456 m/s. Por lo tanto, los resultados esperados en el presente estudio dada la similitud de velocidades encontrada en ambas líneas refieren a un suelo poco consolidado, sedimentario y de origen aluvial.
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
2.3. Geología La Región del Bio-Bio se caracteriza por poseer diversas unidades geológicas datadas del periodo cuaternario, en particular la zona de estudio presenta una unidad geológica característica la cual se presenta en la F igura 2 , detallada a continuación. Sedimentos de Terrazas Fluviales, esta unidad comprende a depósitos sedimentarios que se distribuyen en los valles de los principales ríos del área de la región, constituyendo amplios niveles aterrazados que son asiento de comunidades urbanas y que presentan, además, un buen desarrollo agrícola y ganadero. Litológicamente la unidad está compuesta por grabas y ripios, con clastos redondeados a subredondeados de andesitas y granitos de diámetro promedio entre 8 y 30 cm, con fracciones variables de arenas y limos. Sus espesores máximos alcanzan a 20 m. Figura 2. Mapa geológico de la zona de estudio demarcada con una ★ Fuente. Modificado de Escobar et. al 1977, Avance Geológico de las hojas de Rancagua-Curicó, Talca- Linares, Chanco y Concepción-Chillán. Escala 1:250000. (2020).
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
3.3. Equipo
✓ Geode y cables de conexión.
✓ Cable sísmico de conexión de geófonos con 24 puertos.
✓ 24 geófonos de baja frecuencia de 4.5 Hz en línea recta.
✓ Computador portátil.
✓ Batería.
✓ Mazo con acelerómetro.
La metodología de este ensayo consiste en la ubicación de geófonos verticales en la superficie del
terreno, con configuraciones de espaciamiento y arreglo geométrico conforme a la disponibilidad
del espacio en el sector; para el ensayo MASW es necesario contar con una fuente activa de golpe
vertical. En el caso del método ReMi, éste utiliza las vibraciones ambientales como fuente, lo que
se conoce como fuente pasiva.
La implementación de la metodología MASW en terreno se ejecutó mediante arreglos lineales de
24 geófonos, que registran movimientos verticales, dispuestos cada 5 metros distantes uno del
otro, sumando una distancia total de 120 metros para cada línea. Ambas líneas se intersectan
aproximadamente en un ángulo recto respecto una de otra. Para generar las ondas sísmicas es
necesaria una fuente sísmica capaz de crear ondas de superficie. Una común elección es un mazo
que puede generar ondas de baja frecuencia y gran amplitud.
En donde cada golpe para la generación de ondas es recibida en un computador que dispone de
un software que transcribe los datos.
Luego se inicia la recopilación de datos, éstos determinan los perfiles de velocidad de onda de
corte. Un registro sísmico de buena calidad requiere configuraciones de campo y parámetros de
adquisición óptimos, garantizando la grabación de ondas de Rayleigh en su modo fundamental,
lo cual aumenta la calidad de la curva de dispersión obtenida en el proceso de análisis de datos.
Cabe destacar que este análisis no se realizo en terreno, debido a la crisis sanitaria vivida hoy en
día, por lo cual los datos se obtuvieron a través de la mandante del curso y el procedimiento solo
fue posible encontrarlo de manera bibliográfica.
3.4. Herramientas de procesamiento de datos Posteriormente se realiza el procesamiento de datos obtenidos por los geófonos, llevando a cabo los siguientes pasos: ✓ Stacking: Repetición de shots en una misma posición, suma y promedio de las trazas obtenidas de cada geófono. Utilizando el programa matlab.
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
✓ Pickaunt: Se utiliza el programa Pickwin, donde se ocupan los filtros necesarios para eliminar el ruido y la onda que no cumple con los cuatro criterios (coherencia, amplitud, moveout y carácter) con el fin de identificar la onda P. Luego, se guarda el picado para su posterior análisis en el programa Plotrefa, donde se obtiene la curva camino - tiempo. Esto es utilizando el método GRM que permite el cálculo de la profundidad mediante la determinación de la variación de la pendiente en esta curva. Método Pasivo ✓ Pickwin: Revisa los datos en la gráfica tiempo (ms)/Profundidad (m) sin fuente debido a que se trabaja con el método pasivo (Sourse =0) con los que se trabajara luego en Wizard, observando la calidad de los datos que se generaron correctamente cumpliendo con los cuatro criterios mencionados anteriormente. ✓ Wizard: Trabaja con los datos pasivos en 1D que fueron proporcionados previa revisión en Pickwin. Se trabajó con un arreglo lineal, en las condiciones de borde se definió una velocidad máxima de fase de 500 m/s con una frecuencia máxima de 20 Hz y una frecuencia mínima de 1 Hz ✓ WaveEq: Modulo del Sofware que hace el análisis y da la solución a la ecuación de la onda para la curva de dispersión y es posible establecer parámetros mínimos y máximos de análisis según el grafico Frecuencia (Hz) vs Velocidad de fase (m/s) utilizando filtros pasa banda. Genera el modelo inicial con la posibilidad de definir la cantidad de estratos y los metros de profundidad deseados a estudiar.
El procedimiento completo desde la entrega de datos se encuentra explicado en la Figura 3.
Figura 3. Esquema de análisis de resultados.
Fuente. Elaboración propia (2020).
Entrega de
datos por la
mandante
Obtención
de curvas
de
dispersion
Creación
del modelo
Inversión
del modelo
Resultados:
Perfil de
velocidad
de onda de
corte
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
Figura 5. Modelo de dispersión inicial L1 (1511 – 1516).
Fuente. Elaboración propia a través de Surface Wave Analysis Wizard. (2020)
Figura 6. Modelo de dispersión final post iteración L1 (1511 – 1516).
Fuente. Elaboración propia a través de Surface Wave Analysis Wizard. (2020)
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
Figura 7. Geometría del arreglo.
Fuente. Elaboración propia a través de Surface Wave Analysis Wizard. (2020)
.
Figura 8. Modelo final post Inversión total; L1A (1511 – 1516) y L1- A1, L1 – A2, L1- A
Fuente. Elaboración propia a través de Surface Wave Analysis Wizard. (2020)
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
. Imagen
Figura 10. Modelo de velocidad en 2D L1B (1517- 1522) y L1- A1, L1 – A2, L1- A3.
Fuente. Elaboración propia a través de GeoPlot (Visualize Data). (2020).
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
Figura 11. Modelo de velocidad en 2D L2A (1535- 1540) y L2- A1, L2 – A2, L2- A3.
Fuente. Elaboración propia a través de GeoPlot (Visualize Data). (2020).
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
4.2. Formulas utilizadas Luego de las gráficas de profundidad v/s velocidad se obtiene Vs 30, que corresponde a la velocidad de las ondas de corte promedio de los 30 m superiores del terreno. Este parámetro se determina de la siguiente formula: Vs 30 = ∑ 𝑛 𝑖= 1 ℎ𝑖 ∑ (^) 𝑉ℎ𝑖 𝑠−𝑖 𝑛 𝑖= 1
Donde: Vs-i: Velocidad de las ondas de corte del estrato i hi: Espesor del estrato i N: número de estratos en los 30 metros superiores del terreno 4.3. Resultados finales En las Tablas 2 y 3 , se presentan los resultados obtenidos de los modelos de velocidad de las Figuras 9 – 12 , separados en L1A, L1B, L2A, L2B. Para obtener los valores de Vs en cada una de las líneas se tomo el valor aproximado y se calculó con la media geométrica de ambas gráficas, es por ello que solo obtenemos 2 tablas de resultados, una para L1 y otra para L2 y así obtener posteriormente el valor de Vs 30. Posteriormente se utiliza la tabla de clasificación sísmica del terreno de fundación ( ver figura 13 ), con el fin de obtener el tipo de suelo al cual corresponde según Vs30. Tabla 2: Parámetros para obtención de Vs 30 de la línea 1 Estrato Profundidad (m) Vs(m/s) 1 0 - 8 2 90, 2 8 - 20 205 3 20 - 60 230 Nota. Se utilizaron los datos representativos de 3 estratos de suelo, categorizado por profundidades en tramos. Para efectuar el cálculo correcto de Vs 30 tomaremos los valores medios de los tramos respectivos. Fuente. Elaboración propia. Reemplazando en la formula (1) Vs 30 = 4 + 14 + 40 4 290 , 5 +^ 14 205 +^ 40 230 = 58 0 , 256 = 226 , 58 ( 𝑚 𝑠 )
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
Figura 1 3. clasificación sísmica del terreno de fundación, (NCh 433). Tabla 3: Parámetros para obtención de Vs30 de la línea 2 Estrato Profundidad (m) Vs(m/s) 1 0 - 8 280 2 8 - 20 236 3 20 - 60 261 Nota Se utilizaron los datos representativos de 3 estratos de suelo, categorizado por profundidades en tramos. Para efectuar el cálculo correcto de Vs 30 tomaremos los valores medios de los tramos respectivos. Fuente. Elaboración propia. Reemplazando en la formula (1) Vs 30 = 4 + 14 + 40 4 280 +^ 14 236 +^ 40 261 = 58 0 , 227 = 255 , 6 ( 𝑚 𝑠 ) Dados los resultado obtenidos para cada perfil, se cumple que Vs 30 de 226 , 58 ( 𝑚 𝑠
𝑚 𝑠 )𝑒𝑛 𝐿 2 ≥180 m/s, se podrá clasificar automáticamente el terreno de fundación como suelo Tipo D, suelo medianamente denso, o firme, debe tener un índice de penetración estándar ≥ 30 para arena y una resistencia al corte no drenado ≥0,05 para suelos finos, como se muestra en la Figura 1 3.
Profesora Alejandra Muñoz Jensen
10 Agosto de 2020
6. Referencias
Cáceres, D; Elmes, B; Leiva, A; Neira, D. (2020). Estudio técnico de Sísmica de Refracción: Sector Lonco, comuna de Chiguayante, Concepción. Universidad Católica de La Santísima Concepción, Concepción. W. Telford, L. Geldart, R. Sheriff. (1990). Applied Geophysics Second Edition. Cambridge University Press. Cambridge. SANDOVAL.L(2013). Estudio del método MASW para su aplicación según el decreto supremo N°61 (tesis pregrado). Universidad del Bio- Bio. Chile. Braja M. Das. (2008). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, CENGEAGE Learning, México. Escobar et. al ( 1977 ). Avance Geológico de las hojas de Rancagua-Curicó, Talca-Linares, Chanco y Concepción-Chillán. Escala 1:250000.
