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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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9.1.1 Sondeo Elctrico Vertical (SEV)
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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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9.1.1 Sondeo Elctrico Vertical (SEV)
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Valores de resistividad y conductividad de las rocas ms comunes.
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3200
6.50
9.1.1 Sondeo Elctrico Vertical (SEV)
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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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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)
57
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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A. Espesor de la Capa Superficial del Terreno
Posicin del contacto. Refraccin ssmica o tomografaelctrica.
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A. Espesor de la Capa Superficial del Terreno
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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A. Espesor de la Capa Superficial del Terreno
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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:
B. Parametros Geotcnicos del terreno
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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:
B. Parametros Geotcnicos del terreno
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Wyllie (1958), porosidad de una arenisca.
B. Parametros Geotcnicos del terreno
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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:
B. Parametros Geotcnicos del terreno
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Merkler (1970), para el RQD existe una expresin ms general:
B. Parametros Geotcnicos del terreno
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Aplicaciones
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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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rea de Geo fs ic aHGSE Engineering S.A.C.
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calificado equipo de profesionales y
asesores especializados para los servicios
que brindamos, que nos permite responder
con la mayor eficacia a los requerimientosde nuestros clientes, proporcionando as
soluciones innovadoras y tecnolgicas.
Para los ensayos de resistividad geofsica
HGSE emplea instrumentos de ltimageneracin as como software originales.
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Equipo e InstrumentosHGSE Engineering S.A.C. www hgsee com
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GEODE
GEOTRADE
SYSCAL PRO
ES3000
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INGENIRA GEOTCNICA SSMICA
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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G
C
E
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Resultado de los Ensayos Sondeode Tomografa Elctrica.
G
B
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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: Distribucin de las lneas geofsicas sobre el rea en estudio.
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Zona 2: Resultados de Ensayos de Refraccin Ssmica y MASW.
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Zona 2: Resultado de Ensayos Sondeo Elctrico Vertical.
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Zona 2: Resultado de los Ensayos de Tomografa Elctrica.
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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: Vista del desarrollo de la fisura en sentido longitudinal.
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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: Vista del desarrollo de la fisura en sentido longitudinal.
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Zona 4: Distribucin de las lneas geofsicas sobre el rea en estudio.
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Zona 4: Resultados de Ensayos de Refraccin Ssmica y MASW.
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Zona 4: Resultado de los Ensayos de Tomografa Elctrica.
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GEOFSICA APLICADA ALA
INGENIERA CIVIL
Julio, 2014
Roberth Aguilar Ch., MSc. Eng.
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