GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO INFORME FINAL PROYECTO “ESTUDIOS GEOFISICOS PARA LA CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA”‐PROVINCIA DE HUANCASANCOS‐ AYACUCHO” P.E.S.C.S PROYECTO ESPECIAL SIERRA CENTRO SUR ENERO 2012
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
INFORME FINAL
PROYECTO
“ESTUDIOS GEOFISICOS PARA LA CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA
HUACHOACCASA”‐PROVINCIA DE HUANCASANCOS‐ AYACUCHO”
P.E.S.C.S
PROYECTO ESPECIAL SIERRA CENTRO SUR
ENERO 2012
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
INFORME DE GEOFISICA PARA PROYECTO CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA
HUACHOACCASA -PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
INDICE
1.0 GENERALIDADES
1.1 Introducción
2.0 UBICACION
3.0 OBJETIVO
4.0 EQUIPO UTILIZADO
4.1 Generalidades
4.2 Características
5.0 INVESTIGACION GEOFÍSICA
5.1 Método de Refracción Sísmica
5.2 Método de Análisis de Ondas Superficiales MASW
5.3 Trabajos de Campo
5.4 Resultados del Ensayo de Refracción Sísmica
6.0 EVALUACIÓN DE LA REFRACCION SÍSMICA
7.0 CONCLUSIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ANEXO I : DROMOCRÓNICAS
ANEXO II : TOMOGRAFIAS
ANEXO III : ANALISIS DE ONDAS S (Multichannel Analysis of Surface Waves)
ANEXO IV : PARÁMETROS DINÁMICOS
ANEXO V : PLANOS:UBICACIÓN Y PERFILES DE LAS LINEAS SISMICAS -
PUNTOS MASW
ANEXO VI : PANEL FOTOGRAFICO
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
1.0 GENERALIDADES
1.1 Introducción
Los trabajos de geofísica encargados con fines de estudio de cimentación para la construcción del
Sistema de Riego Laguna Huachoaccasa- Provincia de Huancasancos- Ayacucho, fueron llevados a
cabo del 15 al 17 de Enero del 2012.
Se procedió a realizar los trabajos de campo específicamente los ensayos geofísicos para la
obtención de los perfiles sísmicos de ondas P y perfiles sísmicos de ondas S.
En el presente informe se abordan los aspectos geofísicos con el propósito de determinar las
características geotécnicas y parámetros dinámicos del terreno, para lo cual se ejecutaron ensayos
de prospección geofísica como son ensayos de Refracción sísmica y ensayos MASW (Multichannel
Analysis of surface waves).
2.0 UBICACIÓN
Ubicación de los ejes en el plano satelital.
Figura N° 2.1 Provincia de Huanca sancos- Departamento de Ayacucho
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
Figura N° 2.2 Laguna Huachoaccasa- Provincia de Huanca sancos- Departamento de Ayacucho
Figura N° 2.3: Eje de la Presa- Laguna Huachuaccasa- Provincia de Huanca sancos-
Departamento de Ayacucho.
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
ACCESOS
Via Terrestre
Para llegar hacia la zona de trabajo, la Laguna Huachuaccasa ; partiendo desde la ciudad de Lima
por la Panamericana Sur , recorriendo una distancia de 400km hasta la ciudad de Palpa, para seguir
por la carretera Llauta rumbo a Huancasancos recorriendo 175 km; se sigue avanzando 45km hacia la
laguna Huachoaccasa.
3.0 OBJETIVO
El objetivo de la investigación geofísica es la determinación de los perfiles sísmicos del suelo en
función a sus características de propagación de ondas, con profundidades de investigación variables
según el objetivo específico de cada línea. Además, lograr un mayor conocimiento de las propiedades
de las diferentes capas que servirán para complementar la información de la superficie y el sub suelo,
las cuales serán utilizadas como información complementaria del estudio de cimentación de la presa
de la Laguna Huachoacacsa.
4.0 EQUIPO UTILIZADO
4.1 Generalidades
El nuevo registrador sísmico GEODE de 24-bits es el sismógrafo más versátil en la actualidad. Tan pequeño y ligero como para meterlo en el equipaje para un estudio de evaluación. Se expande instantáneamente para estudios completos de 2-D y 3-D .Se usa también para monitoreo de temblores, voladuras o vibración de equipo pesado. Asimismo el GEODE puede realizar perfilamiento marino y registro continuo de datos. Se puede conectar Geodes entre si para crear un sistema de más de 1000 canales en múltiples líneas. Los Geodes son a prueba de golpes, polvo, sumergibles y soportan temperaturas extremas.
Fig N° 4.1: Equipo Sismógrafo GEODE
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
4.2 Características
Configuración: 3,6,8, 12 o 24 canales en un modulo Geode de campo a prueba de agua. El Geode es operado tanto desde una laptop bajo Windows 98/NT4/ME/W2K/XP/ WIN 7 como por un robusto sismógrafo/ computador de campo Strata Visor NZ de Geometrics. El software básico de operación controla un Geode y opcionalmente se puede expandir para controlar múltiples Geodes, hacer estudios marinos ,registro continuo, repetidor, perfilamiento marino, VSP, sincronización GPS, monitoreo de voladuras y vibraciones y vigilancia. Conversión A/D: 24-bits que resultan de utilizar un convertidor sigma-delta de Cristal Semiconductor y sobremuestreo. Rango Dinámico: 144 dB (sistema); 110 dB (instantáneo, medido) at 2 ms, 24 dB. Ancho de banda: 1.75 Hz a 20 kHz. Opciones de baja frecuencia 0.6Hz y DC disponibles. Distorsión: 0.0005% @ 2 ms, 1.75 a 208 Hz. Rechazo de modo común: >100dB a ≤ 100 Hz, 36 dB. Crosstalk: -125 dB a 23.5 Hz, 24 dB, 2 ms. Piso de Ruido: 0.20 uV, RFI a 2 ms, 36 dB, 1.75 a 208 Hz. Señal Máxima de Entrada: 2.8 v pp. 0 Db. Impedancia de Entrada: 20 kOhm, 0.02 uf. Exactitud de disparo de Apilamiento: 1/32 del intervalo de muestreo seleccionado. Ganancia de Preamplificadores: La configuración estándar de fábrica es de 24 y 36 Db, seleccionable por software. Opcionalmente se puede puentear para seleccionar por software entre 12 y 24 dB o puede ser puenteado en bloques de 4 canales como ganancia fija de 0 dB para dispositivos de alto voltaje. Filtros Anti-alias: 3 dB a 83% de la frecuencia de Nyquist; 90 dB abajo . Filtros de Adquisición y Pantalla (Butterworth): Pasa Altas: Apagado, 10, 15, 25, 35, 50, 70, 100, 140, 200, 280,400 Hz, 24 o 48 dB/octava. Notch: Apagado, 50, 60, 150, 180 Hz, y FUERA, con 50 dB de rechazo, ancho de banda 2% de la frecuencia central. Pasa Bajas: Apagado, 32, 64, 125, 250, 500, 1000 Hz, 24 o 48 dB/octava. Intervalos de Muestreo: 0.02.0.03125.0.0625.0.125.0.25.0.5.1.0.2.0.4.0.8.0.16.0 ms. Longitud de Registro: Estándar de 4,096 muestras; Opcional de 16,384 muestras y 65,536 muestras. Datos de pre-disparo: Hasta un registro completo. Retardo de Disparo: 0 a 100 seg en pasos con 1 muestra de intervalo. Disparo: Positivo negativo, o cerrado de contacto, umbral seleccionado por software. Se autodisparará en registro continuo usando el algoritmo STA/ALTA-like de detección por umbral. Transmisión de Datos: Usa el estándar de transmisión Ethernet sobre cable de cobre CAT 5 o fibra óptica multi modo. Distancia entre cajas: Cable CAT 5 hasta 0.25 km; cable de fibra óptica hasta 1.5 km. Auto Disparo Inteligente: Temblores , monitoreo de voladuras y vibraciones.
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
Canales Auxiliares: Todos los canales del geode se pueden programar como AUX o DATOS. El Stratavisor NZ cuenta con datos fijos y canales auxiliares. Prueba de Línea: Monitor de ruido tipo cortina de agua en tiempo real presenta la salida de los geófonos. Opcionalmente hay un pulso de prueba de geófonos que ayuda a identificar geófonos malos, cortos o cables rotos. Almacenamiento de Datos: Almacena datos localmente en SEG2 en el medio de la laptop. Hay unidades disponibles para almacenamiento en cinta/disco en SEG2/D/Y2. Graficado: Maneja una variedad de impresores compatibles con Windows incluyendo graficadores Printrex de 4,8 y 12 pulgadas. Poder: Requiere batería externa de 12V. Usa 0.65 W/canal durante adquisición, en modo de espera se reduce el poder en un 70% mientras. Ambiental: -30 a 70 grados C. A prueba de agua y sumergible. Soporta unas caída de 1 mt sobre concreto en los 6 lados y las 8 esquinas. Pasa la prueba de vibración MIL810E/F. Físico: 25.4 cm (L) x 30.5 cm(A) x 17.75 cm(P). (10’Lx12Áx7’P). Pesa 3.6 Kg (8lb). Usa conectores hermeticos. Bendix de 61 pines par la entrada de geófonos. Software del Sistema: La operación básica del software incluye funciones completas de adquisición de desplegado, graficador, filtrado y almacenamiento. Hay otras funciones disponibles como control de múltiples geodes, añadir registro, correlación de alta velocidad, escritura en cinta, pulso de prueba de geófonos, pruebas expandidas y diagnóstico, capacidad de rotación (roll along), estudios marinos, perfilamiento marino, monitoreo de voladuras , vibraciones y vigilancia. Aplicaciones de Software Integradas:
SIPQC; software para análisis de refracción (método de tiempo de retardo) de Rimrock Geophysics; corre en el sismógrafo.
SeisImager/2D Lite; software para modelado y análisis de refracción (métodos de mínimos cuadrados time-term, tiempo de retardo, e inversión tomográfica) de OYO; corre separadamente.
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
5.0 INVESTIGACIÓN GEOFÍSICA
5.1 Método de Refracción Sísmica
El ensayo de refracción sísmica consiste en la medición de los tiempos de viaje de las ondas
compresionales (Ondas P) y algunas veces de las ondas de corte (Ondas S) generadas por
alguna fuente de energía impulsiva a unos puntos localizados a diferentes distancias a lo largo
de un eje sobre la superficie del suelo. La energía es detectada, amplificada y registrada, de tal
manera que puede determinarse su tiempo de arribo en cada punto.
El inicio de la grabación es dado a partir de un dispositivo o SWITCH que da el tiempo cero
para evaluar el tiempo recorrido. Estos datos de tiempo y distancia, usando para cada caso
especial una variación del punto de SHOT (o aplicación de la energía) permiten evaluar las
velocidades de propagación de las ondas P a través de los diferentes suelos y rocas, cuyas
estructuras, geometría y continuidad son investigadas. Se estila usar el método de “Delete
Time” para el análisis de los resultados.
Todas las formas de análisis manejan criterios que utilizan la suposición de la Ley de Snell en
cuanto a la reflexión y refracción de las ondas P. De los espesores y las velocidades de
propagación de ondas P obtenidas, las características geotécnicas pueden ser correlacionadas
a la compacidad y densidad, esto puede llevar a evaluaciones erróneas ante la presencia de
niveles freáticos, los cuales pueden ser investigados específicamente con la refracción.
Aparte del equipo sismógrafo GEODE , se cuenta con 24 geófonos de 14 Hz de frecuencia
natural con amortiguadores instalados y conexiones de cable, 24 geófonos de 4.5 Hz El cable
de disparo tiene una longitud de 193 metros. El equipo puede ser disparado con martillo de 12
Kg, 75 Kg ó 300 Kg de peso o con explosivos. Se cuenta con los programas
SEISIMAGER(Pickwin, Plotrefa,Surface Wave Analysis Wizard,WaveEq y Geoplot) para
realizar los análisis de refracción sísmica , ensayos Masw y ensayos MAM.
Figura 5.1: Disposición en el Campo de un Sismógrafo de 24 Canales Mostrando la Dirección de las Ondas
Sísmicas Directas y Refractadas, en un Sistema Suelo/Roca de 2 Estratos. (c = ángulo crítico).
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
En el presente trabajo se utilizó el equipo de prospección sísmica GEODE con 24 canales de
registro, cables con espaciamiento máximo para geófonos de 10 m, geófonos magnéticos y
graficador de papel térmico de alta resolución. La distribución de los disparos se realizó de la
siguiente manera.
Figura 5.2: Disposición en el Campo de los geófonos y shot (puntos de disparo)..
Donde:
e = Espaciamiento entre geófonos.
L = Longitud total de tendido de la línea sísmica
La longitud del tendido estuvo en función a la profundidad de investigación, la accesibilidad y el
espacio disponible, siempre teniendo en cuenta que la profundidad de investigación viene dada
por la siguiente relación: H L/3
Los registros sísmicos obtenidos se procesan con el software de Geometric “SeisImager”, para
preparar las curvas tiempo-distancia (dromocrónicas) con las que se calculan las velocidades y
espesores de los estratos sísmicos mediante el método de “Delete Time”, tiempo de retardo,
aplicado en diferentes formas por diversas escuelas, indicándose las características más
saltantes del análisis e interpretación para el presente estudio.
Figura 5.3: Obtención de Dromocrónicas , Velocidades y estratos.
e
L
geófonos
12 13 1 6 7 18 19 24
Shot 5 Shot 1 Shot 2 Shot 3 Shot 4
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
5.2 Método de Análisis de Ondas Superficiales MASW
El método SASW o Spectral Analysis of Surface Waves fue desarrollado entre 1999 y 2000 por
los ingenieros y científicos del Kansas Geological Survey (KGS). Ahora es más aceptado el
nombre de Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW). Las técnicas de modelado han
sido mejoradas desde entonces hasta obtener la precisión disponible en la actualidad, la cual
es mayor que la de los registros convencionales tipo Down-Hole. Una de las ondas menos
utilizadas en el pasado era la onda de superficie, también conocida como Rayleigh o
Groundroll, por interferir con las reflexiones y refracciones de las ondas de sonido, necesarias
para los estudios sísmicos. Por esto, las ondas de superficie eran generalmente filtradas de los
sismogramas. Los investigadores del KGS pudieron determinar que las ondas de superficie
tienen un componente principal de más de 98% de onda S y menos de 2% de onda P. La
investigación también mostró que las ondas de superficie se atenúan a mayores frecuencias y
con una disminución de velocidad de fase.
La imagen que se ve a continuación muestra la atenuación típica de una onda de superficie,
desde sus inicios a 5Hz hasta su desaparición a 30Hz, con los colores rojo-amarillo-verde-
celeste- magenta.
Una vez que la onda de superficie ha sido correctamente identificada, se procede al modelado
de la onda S mediante un proceso iterativo, para obtener como resultado final una curva de
variación de velocidad de onda “S” a diversas profundidades.
e
geófonos
G12 G24
Shot 5 Shot 1 Shot 2 Shot 3 Shot 4 Shot 6
G1 G13
PTO. MASW
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
Figura 5.4: Proceso de análisis de la técnica del MASW.
390
400
410
420
430
Ele
vatio
n (
m)
0 10 20 30 40 50
Distance (m)
(m/s)
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1699
Scale = 1 / 250
Figura 5.5: Tomografías de Línea Sísmica
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
5.3 Trabajos de campo
Los trabajos de campo para la elaboración del presente informe fueron realizados del 15 al 17
de Enero del 2012.
Se llevaron a cabo investigaciones de prospección geofísica, empleando el método de
Refracción Sísmica y el Método de Análisis de Ondas Superficiales MASW : con el objeto de
determinar el perfil estratigráfico de la zona en estudio. Estas investigaciones están orientadas
a conocer las características físicas de los materiales en profundidad. Se ejecutaron en el eje
un total de 10 líneas sísmicas acumulando un total de 1,275.00 ml de prospección sísmica , 03
puntos de ensayos MASW.
En la Tabla 5.3.1 se presenta un resumen de la distribución de las líneas sísmicas, estaciones
del Método MASW .
Tabla 5.3.1.: Distribución de las Líneas Sísmicas y estación del MASW.
UBICACIÓN LINEA LONGITUD (m.)
ESTACIONES
MASW
EJE DE PRESA
LS – 01 150.00
LS – 02 75.00 MASW 01
LS – 03 150.00
LS – 04 150.00
LS – 05 75.00 MASW 02
LS – 06 150.00
LS – 07 150.00
LS – 08 150.00
LS – 09 75.00 MASW 03
LS – 10 150.00
Fuente: Propia
GEOTECNICOS & GEOFISICOS LATINOS CONSULTORES EN INGENIERIA S.A.C
CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASA, PROVINCIA DE HUANCASANCOS- AYACUCHO
5.4 Resultados del Ensayo de Refracción Sísmica - Método MASW
A continuación se presenta un resumen de los resultados de velocidad de propagación de
ondas P y ondas S; el número de estratos identificados.
Tabla 5.4.1.: Resultados de velocidades de las Líneas Sísmicas
ANALISIS DE ONDAS “S” – ENSAYOS MASW Proyecto: CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASAProyecto: CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO‐ LAGUNA HUACHOACCASA
ANALISIS DE ONDAS “S” – ENSAYOS MASW Proyecto: CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASAProyecto: CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO‐ LAGUNA HUACHOACCASA
ANALISIS DE ONDAS “S” – ENSAYOS MASW Proyecto: CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA HUACHOACCASAProyecto: CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO‐ LAGUNA HUACHOACCASA