hidrÁulica de captaciones tema 12: exploración y...

HIDRÁULICA DE CAPTACIONES (Tema 12: Exploración y

prospección)

Hidrología Superficial y subterránea

E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos Universidad de La Coruña

• Introducción

• Métodos

ÍNDICE

• Perforación

MÉTODOS DE PROSPECCIÓN

• Introducción

Geofísica aplicada: Ciencia – técnica que, a partir de fenómenos físicos, naturales o provocados trata de conocer la distribución de los materiales en el subsuelo y sus propiedades

Resuelve el problema inverso

Limitación

Complementariedad de métodos

Soluciones infinitas

Registro geofísico


Estructura

• Introducción

• Métodos

ÍNDICE

• Perforación


• Métodos

Directos

Calicatas

Pozos y zanjas

Sondeos

Corte en el terreno


• Métodos

Directos

Calicatas


• Métodos

Directos

Calicatas

Pozos y zanjas

Sondeos


• Métodos

Directos

Calicatas

Pozos de exploración

Sondeos


• Métodos

Directos

Calicatas

Galerías

Sondeos


• Métodos

Directos Sondeos


A) Rotopercusión

B) Percusión

C) Rotación

• Métodos

Directos Sondeos


Brocas de Widia, martillos de percusión

• Métodos

Directos Sondeos


Brocas de Widia

• Métodos

Directos Sondeos


Brocas de Widia, temple

• Perforación

Directos Maquinaria de perforación


Directos Perforadora


• Perforación

Directos Perforadora móvil


• Perforación

Directos Perforadora general


Resistencia a Com presión (kg/cm2) Tam año (p.p.q.) Metros a perforar 100 a 500 15/25 100-500

500 a 1000 15/25 60-300 1000 a 2000 30/40 30-60

> 2000 55/75 o concreción 15-30

Tamaño de los diamantes en función de la resistencia a compresión

• Perforación

Directos Corona de widia


Corona de perforación de diamantes

• Perforación

Directos Corona comerciales


• Perforación

Directos Corona tricono


• Perforación

Directos

Proceso de perforación


• Perforación

Directos

Caja portatestigos


• Perforación

Directos

Reconstrucción del perfil litológico


• Perforación

Directos

Tamaños usuales para taladros y testigos


Φ del testigo (mm) Φ del taladro (mm) Broca de pared gruesa Broca de pared delgada

146 120 − 131 105 − 116 90 − 101 75 − 86 58 72 76 48 62 66 38 52 58 34 42

• Perforación

Directos

Desviación del sondeo


Inclinómetro

• Perforación

• Métodos Indirectos

Métodos geofísicos

Teledetección y sensores remotos Aplicación de los principios de la física para el estudio del subsuelo con el fin de determinar su estructura y localizarlos recursos de interés económico


Prospección gravimétrica Densidad

Prospección magnética Susceptibilidad magnética

Prospección eléctrica Resistividad eléctrica

Prospección eléctromagnético Constante dieléctrica

Prospección sísmica Propiedades elásticas

• Métodos Indirectos

Métodos geofísicos Según el campo utilizado


Métodos pasivos o de campo natural

Miden los efectos que la variación de composiciones del terreno inducen en las medidas (gravimetría y magnetometría)

Métodos activos o de campo artificial El operador mide y crea el campo

Prospección eléctrica

Prospección sísmica

• Sondeos eléctricos verticales

Prospección eléctrica Consisten en una serie de medidas de la resistividad eléctrica del terreno con separación creciente entre los electrodos de corriente La distribución del potencial eléctrico de un electrodo de corriente hincado en el suelo depende de la resistividad del terreno


IKVπρ =

V: Diferencia de potencial

I: Intensidad

ρ: Resistividad




Tipo de Agua Nº de muestras Resistividad a 20 ºC

Promedio Rango

Rocas ígneas (Europa) 314 7.6 3.0 – 40.0

Rocas ígneas (Sudáfrica) 175 11.0 0.50 – 80.0

Rocas metamórficas (Sudáfrica) 88 7.6 0.86 – 80.0

Rocas metamórficas (Precámbrico de Australia) 31 3.6 1.5 – 8.6

Sedimentos pleistocenos continentales (Europa) 610 3.9 1.0 – 27.0

Sedimentos pleistocenos continentales (Australia) 323 3.2 0.38 – 80.0

Sedimentos terciarios (Europa) 993 1.40 0.70 – 3.5

Rocas sedimentarias del Mioceno y Oligoceno (Australia) 240 3.2 1.35 – 10.0

Rocas sedimentarias mesozoicas (Europa) 105 2.5 0.31 – 47.0

Rocas sedimentarias paleozoicas (Europa) 161 0.93 0.29 – 7.1

Aguas cloruradas de campos de petróleo 967 0.16 0.049 – 0.95

Aguas sulfatadas de campos de petróleo 256 1.20 0.43 – 5.0

Aguas bicarbonatadas de campos de petróleo 630 0.98 0.24 – 10.0

Resistividad (en Ω m) de aguas naturales.



Calicatas eléctricas

Distancia entre electrodos fija En medios heterogéneos

resistividad aparente

Para contactos geológicos



Calicatas eléctricas Isolíneas de

resistividad aparente



SEV convencional



SEV convencional

la corriente eléctrica queda restringida a la capa más superficial (resistividad r1) por lo que la medida de la diferencia de potencial entre P1 y P2 informa sobre r1

A medida que la separación entre C1 y C2 aumenta, la fracción de corriente que penetra a mayor profundidad (resistividad r2) se incrementa por lo que la diferencia de potencial da información respecto de r2

• SEV


SEV convencional

• SEV


SEV convencional

El perfil de gradiente Schlumberger (S) se obtiene manteniendo los electrodos de corriente A y B fijos mientras se desplazan los de potencial (M y N). Este dispositivo manifiesta el contacto a través de un gradiente más verticalizado que el dispositivo Wenner (W), con el conjunto móvil de los cuatro electrodos

(C2P2P1C1).

• Testificación geofísica en sondeos


Diagrafías

Diagrafías instantáneas

Diagrafías diferidas



Diagrafías Diagrafías Instantáneas

Empuje del útil de perforación Velocidad de rotación Dependientes de las características de la máquina

Caudal del fluido de perforación Velocidad de avance

Par motor Presión del fluido

Dependientes de las características del terreno

Energía reflejada Diagrafías Diferidas

Gamma Radiactivas Neutrones

Potencial espontáneo Eléctricas Resistividad

Sísmicas Desv iación

Calibre Temperatura del fluido de perforación

en función de la profundidad Temperatura Temperatura del fluido de perforación

entre dos puntos Observación de las paredes del taladro



Diagrafías instantáneas Evolución de distintos parámetros en función del avance




Sonda caliper: Para detectar agujeros Y huecos




Sonda de temperatura




Diagrafías eléctricas: Miden Potencial y resistividad

Potencial inducido y espontáneo




Diagrafías eléctricas: Punto único

Potencial inducido y espontáneo




Diagrafías sónicas

El método "In-hole" consiste en una sonda la cual, suspendida dentro de un sondeo lleno de agua, permite determinar la velocidad de propagación de las ondas P y S que atraviesan el terreno circundante. En este sistema, la fuente vibratoria y los sensores (o geofonos) no están unidos a las paredes del sondeo, sino que se usan como medio de propagación el agua o el lodo que llena el sondeo.

La fuente vibratoria (un excitador electromagnético) genera una fuerza puntual horizontal, perpendicular a las paredes del sondeo

La dirección de propagación predominante de las ondas S es en la del eje del sondeo, mientras que para la de la onda P, es en la dirección perpendicular al mismo




Diagrafías sónicas

• Prospección sísmica


De entre las ondas sísmicas, las ondas P son las que se propagan con mayor velocidad



Para que exista refracción de ondas es necesario que V2 > V1. Dicho fenómeno recibe el nombre de refracción crítica y las primeras llegadas detectadas en la superficie del terreno permitirán obtener información sobre las características y profundidad a las que se encuentra la interfaz refractante



Litología Densidad (g/cm3) VP (km/s) VS (km/s)

Toba (San Luis Obispo, California) 1.38 1.43 0.87

Caolín (Dry Branch, Colorado) 1.58 1.44 0.93

Riolita (Castle Rock, Colorado) 2.05 3.27 1.98

Brecha volcánica (Park County, Colorado) 2.19 4.22 2.49

Escoria basáltica (Klamath Falls, Oregón) 2.23 4.33 2.51

Latita (Chaffee County, Colorado) 2.45 3.77 2.21

Grafito (Ceilán) 2.16 3.06 1.86

Tremolita (Nueva York) 2.86 6.17 3.70

Limolita (Alabama) 3.55 5.36 2.97

Pirrotina (Ontario) 4.55 4.69 2.76

Velocidades de propagación de ondas sónicas a través de rocas de baja densidad

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