*LA EXPLORACION GEOFISICA EN INGENIERIA


En las regiones con muchos asomos, donde puede determinarse satisfactoriamente la sucesin estratigrfica y la estructura, mediante la observacin de las superficies expuestas, es poco necesaria la exploracin subsuperficial. En cambio, en otras regiones, especialmente en las que presentan pocos asomos y accidentes, es esencial una informacin complementaria El ingeniero necesita una informacin especfica y detallada sobre las Condiciones locales. Un proyecto acertado y seguro, y una construccin econmica, exigen una estimacin satisfactoria de las condiciones que prevalecen bajo la superficie del terreno.

En consecuencia, los objetivos de la exploracin subsuperficial son, la obtencin de datos cuantitativos sobre las clases, propiedades, cantidad, distribuciones y estructuras, de los materiales situados bajo la obra en proyecto y en sus inmediaciones. Para obtener estos datos se cuenta con dos grupos de mtodos. El primero de estos grupos supone la penetracin directa en los materiales. Esto se puede lograr recurriendo a diversos tipos de barrenas. El segundo grupo de mtodos, se basa en la obtencin e interpretacin de ciertos caracteres fisicos, desde la superficie y sin penetracin directa. Estos dos grupos de mtodos no se excluyen mutuamente y en la prctica suelen combinarse con excelentes resultados.

*Mtodos geofsicos

La exploracin geofisica consiste en medr, desde la superficie, ciertas propiedades fisicas del material subyacente, e interpretar estas mediciones para la determinacin de la estructura geolgica y la litologa. Hay que aclarar desde el principio, que los datos de las determinaciones geofisicas slo son tiles para el ingeniero cuando se interpretan correctamente desde el punto de vista geolgico. Las propiedades que pueden investigarse a travs de mediciones fsicas son, la densidad, la elasticidad, la conductividad elctrico y el magnetismo. La adivinacin, tal como la practican los "brujos del agua" (zahores).

Los cuatro mtodos principales de la exploracin geofisica son: el gravimtrico, el magntico, el ssmico y el elctrico. De entre ellos, son los mtodos ssmico y elctrico los que tienen mayor campo de aplicacin en la prctica de la ingeniera civil.

*METODOS GRAVIMETRICOS. Las diferencias de densidad de las masas de roca adyacentes, determinan diferencias mensurables de gravitacin. La tierra, en su parte ms externa por lo menos, no es homognea. De aqu que las mediciones gravitacionales permitan con frecuencia el establecimiento de los lmites entre masas de diferentes densidad.

*Mtodos magnticos

Las rocas no slo varian en su densidad sino tambin en su magnetismo. De aqu, al igual que las anomalas gravitacionales pueden descubrirse y representarse en mapas puedan determinarse anomalas magnticas y utilizarse como base para interpretar las condiciones existentes bajo la superficie.

*MET0D0S ELECTRICOS. 

Las propiedades elctricas de los materiales terrestres, consolidados o no consolidados, son muy variables. En trminos generales, las rocas, con excepcin de los filones metlicos, tienen una capacidad de conduccin de la electricidad que es proporcional, al volumen, al tamao, a la continuidad y a la distribucin de los espacios vacos y de los flidos que ocupan, a stos. Los diversos tipos de materiales no consolidados difieren significativamente en sus espacios vacos y en su contenido de fluidos; y las rocas consolidadas, como, por ejemplo, la arenisca y el granito, tambin difieren por su porosidad y por su contenido de fluidos. Estas diferencias afectan a la conductividad y a la resistencia que a ella se contrapone.

*Mtodos de resistencia. 

En la prctica de ingenieria se han usado preferentemente las medidas de resistencia elctrica entre los mtodos de exploracin elctrica subsuperticial. Cuando las investigaciones se refieren a masa horizontales o poco inclinadas, las determinaciones de la resistencia elctrica son muy eficaces.

Una disposicin de los electrodos, comnmente usada, se conoce con cl nombre de Wenner-Gish-Rooney method. Dos de ah que la profundidad de exploracin dependa de la separacin de los electrodos. Se usan otras disposiciones de los electrodos, pero la que acaba de describirse es la ms comun.

A medida que aumenta la separacin entre los electrodos, es mayor la profundidad de exploracin. 

En primer lugar, pueden determinarse las variaciones horizontales del material, manteniendo una separacin constante de los electrodos, a lo largo de una lnea de exploracin. De este modo, si se mantiene un espaciamiento de 20 pies (6 metros) entre los electrodos, haciendo determinaciones en estaciones situadas a cada 20 pies a lo largo de la lnea, se explora hasta una profundidad de 20 pies aproximadamente. Con los datos obtenidos se pueden trazar curvas de resistencia, tomando corno ordenadas los valores de la resistencia y como abscisas las distancias sobre la lnea.

En segundo trmino, se obtienen datos de profundidad modificando progresivamente la separacin de los electrodos, para que estratos ms profundos afecten a los valores de p. Por ejemplo, en una exploracin superficial, la separacin inicial de los electrodos pueden ser de 6 pies (1.8 metros), con espaciamientos subsecuentes de 9, 12, 15, etc. pies (2.7, 3.6, 4.5, etc. metros). Los datos se utilizan para trazar curvas con los valores de la resistencia corno ordenadas y las separaciones entre electrodos como abscisas.

Si no hay otras complicaciones, un cambio brusco en la curvatura de un perfil de resistencia elctrica, indica un cambio en la naturaleza de los materiales subyacentes a una profundidad aproximadamente igual a la separacin de los electrodos en el punto donde cambi la curvatura. Una ascensin de la curva, indica un aumento de la resistencia con la profundidad, como el que podra ocasionar una masa de roca o grava. Una curva poco inclinada o decreciente indica un descenso en la resistencia, como el que podran ocasionar las arcillas u otros tipos de suelos.

*Aplicaciones en ingenieria.

Los ingenieros de minas han aplicado los mtodos de resistencia elctrica para la determinacin de estructura subterrneas y para la delimitacin de ciertos depsitos de inters econmico.

Los ingenieros civiles han encontrado numerosas aplicaciones en los mtodos de resistencia elctrica. Como ejemplos de problemas de ingeniera, en los que se han usado con xito los mtodos de resistencia elctrica, figuran las determinaciones de la profundidad de las masas de roca; las determinaciones de estructuras subsuperficiales que puedan afectar a los proyectos o construccin de obras; la clasificacin del material subterrneo, tierra, roca suelta o partida, y roca consolidada (clasificacin necesaria en la formulacin de contratos); la localizacin y delimitacin de los materiales de construccin; y la localizacin de los estratos que contienen agua.

*Localizacin y delimitacin de los materiales para construccin. 

En algunos casos se pueden hacer con ventaja la exploracin de la resistencia de depsito de grava y arena

*METODOS SISMICOS. 

Las propiedades elsticas de los materiales terrestres son muy variables. Los mtodos ssmicos de exploracin geofisica, se basan en la variacin de las propiedades elsticas. Las diferencias en los coeficientes de elasticidad de las diferentes capas, da lugar a reflexiones y refracciones de las ondas ssmicas, que se traen del mismo modo que los fenmenos anlogos de ptica geomtrica. Los instrumentos que se emplean, estn destinados a medir y registrar la velocidad de propagacin de tales ondas en los materiales terrestres. Las determinaciones de la velocidad permiten obtener conclusiones sobre la altitud, la naturaleza, la distribucin y la estructura de los materiales subsuperficiales.

La velocidad de las ondas ssmicas en las rocas, est influida en gran medida por el grado de consolidacin de stas.

VELOCIDADES REPRESENTATIVAS DE LAS ONDAS LONGITUDINALES
	Material	Pies/segundo
Aluvin (depsitos superficiales)................................................................ 1805 - 4921
Depsitos glaciales (tipos no especificado).................................................1 588 - 5 578
Arenas, arcillas arenosas y arcillas.........................................	1	540-6234
Arenisca, esquistos arcillosos.................................................	3	055-780
Calizas.....................................................................................3200-20998
Granito...................................................................................13200 - 20 603
Gneises y esquistos...............................................................10 124 -18 406
Pizarron.................................................................................10170 - 24405



Dichos datos muestran, cuando menos, un contraste entre las rocas cristalinas y totalmente endurecidas, de una parte y los materiales menos coherentes no consolidados, dc otra. En general, un velocidad comprendida entre 1000 y 6000 pies por segundo, indica que el material no est consolidado o est dbilmente consolidado Se observar que las diferencias no son suficientes para poder hacer una diferenciacin entre arena y arcilla o entre otros tipos de materiales no consolidados.


*Mtodos dc Refraccin.
 
En las determinaciones dc refraccin se hace explotar una pequea carga de dinamita en la superficie o cerca de ella, en un punto llamado "punto dc tiro". Desde el punto dc tiro se transmiten ondas elsticas en todas direcciones. Para obtener perfiles se colocan detectores (sismmetros) en lnea con el punto de tiro, espaciados a intervalos. Los trastornos, generalmente ampliados, se recogen fotogrficamente en una pelcula en movimiento. Los intervalos de tiempo se registran sobre la cinta de pelcula mediante lneas de tiempo que se obtienen con un dispositivo de sintonizacin actuado elctricamente. Los dientes tienen aberturas que coinciden cuando estn en posicin neutra, de aqu que se registren fotogrficamente dos lneas sobre las pelculas en cada cielo completo. El instante dc la detonacin se trasmite elctricamente desde el punto de tiro a los receptores y queda indicado sobre la pelcula.

