Estudio de Ondas Rayleigh
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Este documento resume el método ReMi (Refracción de Microtremores) para caracterizar el subsuelo mediante el análisis de ondas Rayleigh. El método implica la adquisición de microtremores ambientales con un arreglo sísmico y su procesamiento para obtener la curva de dispersión de velocidades y modelar la distribución de velocidades de ondas S. El método provee parámetros como Vs30, Vs500 y módulos elásticos para aplicaciones geotécnicas e ingenieriles.
![Curva de dispersión de
las Ondas Rayleigh
370
320
270
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Periodo [s]](https://image.slidesharecdn.com/remibypgf-140924200054-phpapp02/85/Estudio-de-Ondas-Rayleigh-21-320.jpg)
![• Vs30
• Vs500
• VsP
• Capacidad de Carga Permisible (Qa) [kPa]
• Factor de Amplificacion (Fa)](https://image.slidesharecdn.com/remibypgf-140924200054-phpapp02/85/Estudio-de-Ondas-Rayleigh-23-320.jpg)
Estudio de Ondas Rayleigh
- 1. Estudio de la Onda Rayleigh aplicando el Método de Refracción por microtremores (ReMi) para caracterizacion de sitio Ing. Paul Gálvez
- 2. ANTECEDENTES Desde hace 50 años existen aplicaciones sismológicas para la caracterización de la corteza y estructura del manto superior, ondas ultrasónicas Rayleigh para la caracterización del material e ingeniería. Análisis Espectral de Ondas Superficiales (SASW) (Nazarian y Stokoe, (1989). Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW) (Park et al., 1999). Métodos pasivos usando microtremores (Kanai, 1954 y Horike, 1985). Métodos de Autocorrelación Espacial (SPAC) y FK para determinar las velocidades de las ondas de cizalla. El método Refraction Microtremor (ReMi) (Louie, 2001) ha sido empleado en diferentes aplicaciones en EEUU, Japón, Italia y España.
- 3. Ruido Señal = “Microtremors” Microtremores Microtemblores Microvibraciones Vibración ambiental Ruido cultural MICROTREMORES Períodos largos (<0,3-0,5 Hz) Períodos intermedios (0,3- 0,5 y 1 Hz) Períodos cortos (1- 30 Hz) Tomado de Hayashi, 2005 Sísmica tradicional
- 4. CONCEPTOS BÁSICOS DE ONDAS Tomado de Granda, 2005
- 5. Introducción a las Ondas Superficiales • En los últimos años el análisis de las ondas de corte, ha asumido un rol importante para la caracterización de sitio. • Elemento fundamental en estudios geotécnicos aplicados a ingeniería civil y microzonificación sísmica. •Problemáticas de la investigación de propiedades fisicas del subsuelo en áreas urbanas e industriales (logistica, ruido cultural y geologico, limitaciones ambientales y de seguridad, profundidad de investigacion). •Permite la optimización de los esquemas de diseño de las edificaciones Italia España Usa Japón Korea
- 6. ONDAS RAYLEIGH VELOCIDAD FRECUENCIA AMPLITUD ONDAS P Y SV GROUND ROLL Tomado de Granda, 2005 Principales Características
- 7. Se transmiten en la superficie. Relación directa con Vs. Su amplitud disminuye con la profundidad. Se encuentran en el ruido sísmico ambiental. Comportamiento dispersivo (en medios no Homogéneos) Source Short wave length Long wave length ONDAS RAYLEIGH Principales Características
- 8. MÉTODOS DE ONDAS SUPERFICIALES (SWM) Fuente transitoria (4 a 100 Hz) Técnicas SASW y MASW Fuente de Microtremores MÉTODOS PASIVOS (1 a 10Hz) Técnica de Arreglo de Microtremores Técnica ReMi HÍBRIDO Fuente de ruido ambiental o inducido (2-30 Hz) MÉTODOS ACTIVOS
- 9. REFRACCIÓN MICROTREMORES (ReMi) JOHN LOUIE (2001) Fuente Sísmica Microtremores Se basa en dos ideas fundamentales: 1. Equipo común de refracción sísmica estándar para la adquisición. 2. Una transformada lentitud - frecuencia (p- f). Traza sísmica Transformada p-t Transformada de Fourier (t-f) De un registro distancia-tiempo (x-t) a un registro lentitud-frecuencia (p-f)
- 10. PROCESAMIENTO REMI ANÁLISIS ESPECTRAL DE VELOCIDAD Transformación p-t o “Slant-stack” (Thorson y Claerbout, 1985) Tomado de Pullammanappallil, 2004 Transformada de Fourier p-f (McMechan y Yedlin, 1981)
- 11. PROCESAMIENTO REMI ANÁLISIS ESPECTRAL DE VELOCIDAD Espectro de potencia Picks de dispersión Tomado de Pullammanappallil, 2004
- 12. PROCESAMIENTO REMI SELECCIÓN DE LA DISPERSIÓN DE LA VELOCIDAD DE FASE RAYLEIGH Tomado de Pullammanappallil, 2004
- 13. MODELADO ITERATIVO DE VELOCIDAD DE ONDA DE CIZALLA PROBLEMAS POSIBLES : Realizar “picks” en los modos más altos de onda Rayleigh. Falta de información de Vp o densidades Tomado de Pullammanappallil, 2004 PROCESAMIENTO REFRACCIÓN MICROTREMORES (REMI)
- 14. REFRACCIÓN MICROTREMORES (REMI) Análisis Espectral Dispersión de la Onda Rayleigh Modelo de Velocidad de Vs30 onda S Vs500 Rigidez (G) Qa Fa para obtener Aliasing
- 15. SWM: HÍBRIDO ENTRE ACTIVOS Y PASIVOS ADQUISICIÓN (ReMi) Arreglo lineal de geófonos verticales de onda P grabando ruido ambiental Número de registros: 5 a 10 registros de ruido de fondo. Longitud de registros: 15 a 30 segundos de longitud. Número de canales: 12 ó 24 canales. Intervalo de muestreo recomendado: 2 milisegundos. Frecuencias de corte: Inferior (4 Hz o menos) Superior (mitad de la frecuencia de muestreo)
- 16. Ejemplos de curvas de dispersión Argenta Calle Limache Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero Phillipi, Placeres Sep Geófono: 3m Fuente: Combo y plancha de acero Copec Coquimbo Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero Litorina Reñaca Sep Geófono: 2m Fuente: Combo y plancha de acero Tomado de Gálvez, 2012 Tomado de Gálvez, 2012 Tomado de Gálvez, 2012 Tomado de Gálvez, 2013
- 17. Ejemplos de curvas de dispersión Agua Santa, Viña del Mar Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero Calle Progreso Villa Alemana Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero Llay Llay Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero Calera Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero Tomado de Gálvez, 2013 Tomado de Gálvez, 2013 Tomado de Gálvez, 2013 Tomado de Gálvez, 2013
- 18. Ejemplos de curvas de dispersión Rancagua Sep Geófono: 3m Fuente: Combo y plancha de acero Ovalle Sep Geófono: 8m Fuente: Combo y plancha de acero 1 Norte Viña del Mar Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero CCTVAL USM Sep Geófono: 4m Fuente: Combo y plancha de acero Tomado de Gálvez, 2013 Tomado de Gálvez, 2013 Tomado de Gálvez, 2013 Tomado de Gálvez, 2013
- 19. Page 19 Refraction Microtremor (ReMi) Características Técnica híbrida Equipo de refracción estándar El modelo generado corresponde al punto central del tendido. Permiten obtener modelos 1D y 2D Ventajas Mayor profundidad de penetración Sencilla y fácil implementación Funciona mejor en áreas muy ruidosas Detecta inversiones
- 20. • Calidad Profesional en: • Adquisición de datos • Procesamiento • Análisis espectral • Obtención de la curva de dispersión • Obtención de la distribución de Vs
- 21. Curva de dispersión de las Ondas Rayleigh 370 320 270 220 170 0 0.050.10.150.20.250.30.350.40.450.50.55 Velocidad [m/s] Periodo [s]
- 22. Aplicaciones • Vs30-VsP & Vs500m/s • Descripción estratigrafía sísmica • Profundidad sustrato • Detección de estructuras geológicas y zonas de relleno • Clasificación de suelos • Caracterización de sitio y zonificación • Rippabilidad - Excavabilidad • Potencial de licuefacción • Módulos elasto-dinámicos • Cálculo del factor de amplificación • Espectros de respuesta elástica
- 23. • Vs30 • Vs500 • VsP • Capacidad de Carga Permisible (Qa) [kPa] • Factor de Amplificacion (Fa)
- 24. Clasificación de Suelo según Vs 30
- 25. Rippability Velocidad de Ondas Sísmicas (m/s) (Rucker y Fergason, 2006) Excavadora/Bulldozer Tipo & Potencia (Cat,1984, 1993) Erodabilidad/Indice de Excavabilidad (Kristen, 1982, 1986: NRCS, 2001) Flujo de Potencia del Umbral de Erosión, KW/m2 (Annandale, 1995) Onda S < 230 Onda P < 460 Pala de Mano < 0.01 Muy Erosionable Onda S (230 - 460) Onda P (460 - 910) Pico & Pala 0.01 - 0.099 Muy Erosionable - 0.2 Onda S (460 - 550) Onda P (910 -1070) Cat 325BL 168Hp 125KW Cat D6D 136Hp 101KW 0.1 - 0.99 0.2 - 1.0 Onda S (550 - 640) Onda P (1070 - 1280) Cat 330BL 222Hp 165KW Cat D7G 200Hp 149KW 1.0 - 9.99 1.0 - 5.0 Onda S (640 - 910) Onda P (1280 - 1800) Cat 345BL 321Hp 239KW Cat D8L 335Hp 249KW 10 - 99 5.0 - 30 Onda S (910 - 1100) Onda P (1800 - 2200) Cat 375 428Hp 319KW Cat D9L 460Hp 342KW 100 - 999 30 - 200