Refracción Sísmica de Microtremores (ReMi, MASW)
Al igual que el método de refracción sísmica convencional los métodos ReMi (Refraction Microtremor) y MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) permiten determinar la respuesta sísmica natural o inducida en superficie de un depósito de suelo.
Estos métodos permiten, a través de un proceso de análisis espectral de las señales sísmicas, determinar la distribución de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas transversales (VS), hasta profundidades máximas de 100 metros en ambientes ruidosos como por ejemplo las ciudades.
Dentro de las ondas superficiales existen las llamadas ondas Rayleigh, que viajan en la cara libre de un sólido (la tierra en este caso) y hacen que las partículas se desplacen según una trayectoria elíptica retrógrada. En un terreno de suelos homogéneos la velocidad de propagación de la onda Rayleigh, es independiente de su longitud de onda, pero no así en el caso de suelos estratificados heterogéneos. Cuando la velocidad de propagación y la frecuencia (o longitud de onda) de los frentes de onda sísmica son dependientes entre sí, se dice que la onda es dispersiva, y es el principio en que se fundamenta el método ReMi.
La metodología ReMi contempla la determinación de las velocidades de las ondas de corte (Vs), mediante el registro y análisis de las ondas superficiales Rayleigh. Para el registro de estas ondas no se requiere de la generación de un pulso artificial sobre la superficie del terreno (passive source), sino que la obtención de éstas es realizada mediante el análisis de las vibraciones sísmicas ambientales existentes en la zona de estudio, generadas por el tráfico de vehículos, viento, obras civiles, etc. Del análisis se entrega un perfil de velocidades en profundidad, en el centro del tendido sísmico.
Al igual que la metodología ReMi el método 1D-MASW se basa en la determinación de las velocidades de las ondas de corte (Vs), mediante el registro y análisis de las ondas superficiales Rayleigh (ground roll). Para el registro de estas ondas, se requiere de la generación de un pulso artificial sobre la superficie del terreno (active source) con la finalidad de la obtención de un perfil de velocidades en profundidad, en el centro del tendido sísmico.
Si se generan ondas de superficie en un rango amplio de frecuencias, se puede inferir un perfil con la variación de velocidades de propagación de ondas Rayleigh en profundidad, dado que las de bajas frecuencias caracterizarán los estratos profundos, mientras que las de alta frecuencia caracterizarán aquellos cercanos a la superficie. Dicho de otro modo, estos métodos se basan en la propiedad dispersiva de las ondas Rayleigh para caracterizar los diferentes estratos del subsuelo. La velocidad de propagación de las ondas Rayleigh depende de la velocidad de propagación de las ondas compresionales, de la densidad, de la estratificación y de la velocidad de propagación de las ondas S; estos dos últimos parámetros afectan mucho más a esta velocidad, por lo que la inversión se efectúa entre ambos.
Los valores de Vs, se pueden usar como parámetros directamente relacionados con la consistencia del terreno. Así, el valor promedio ponderado de Vs para los 30 metros más superficiales del terreno (VS30) constituye un parámetro aceptado para la clasificación de suelos de acuerdo con las normativas vigentes en numerosos países. Esta variable entrega el promedio de las velocidades de las ondas S normalmente para los primeros treinta metros superiores del terreno.
Consideraciones Metodológicas y Complementariedad
De acuerdo con nuestra experiencia, para la obtención de resultados confiables, la toma, análisis e interpretación de datos se realiza mediante un complemento entre las metodologías ReMi y MASW, con la finalidad de obtener un buen espectro de velocidades del subsuelo (superficiales y profundas), considerando que:
- En la zona de estudio podrían existir escasas vibraciones sísmicas ambientales (tráfico de vehículos, obras civiles, etc), parámetro fundamental para el registro y análisis con el método ReMi.
- Las ondas superficiales generadas por fuentes activas o por golpes en superficie (MASW) generan altas frecuencias, permitiendo estudiar el comportamiento de la estructura de velocidades más superficial del terreno.
- Las ondas superficiales generadas por fuentes pasivas (ReMi; MAM) generan frecuencias menores, permitiendo estudiar el comportamiento de la estructura de velocidades más profunda del terreno.
En estas metodologías se despliegan en superficie geófonos de componente vertical de 4,5 hertz, en arreglos bidimensionales, siendo los más comunes aquellos en línea recta, en triángulo, en círculo y en "L". Estas configuraciones permiten registrar frentes de ondas planos, estables e isotrópicos. Se adquieren de esta manera muchos registros sísmicos de microtremores de varios segundos de duración.
El procesamiento e interpretación de los registros ReMi involucra 3 pasos fundamentales:
- Análisis Espectral de la Velocidad.
- Obtención y análisis de la dispersión de la velocidad de fase de las ondas de Rayleigh.
- Modelamiento de las velocidades de las ondas de corte con respecto a la profundidad.
El procesamiento de datos se realiza mediante un software que permite obtener un modelo unidimensional de la velocidad de propagación de la onda de corte en función de la profundidad.
Refracción Sísmica de Microtremores (2D-MASW).
Al igual que con los levantamientos 1D-MASW, los levantamientos 2D-MASW utilizan una fuente activa con una disposición lineal de geófonos. Sin embargo, en lugar de un solo disparo, se realizan numerosos disparos a distintas ubicaciones en los extremos e interior del perfil sísmico. La adquisición de numerosos registros permite la adquisición de una sección sísmica transversal (2D) de Vs a lo largo del tendido sísmico.
Características Principales de 2D-MASW
- Permite resolver variaciones laterales de la velocidad de onda de corte (Vs).
- Es eficaz para detectar características subsuperficiales como lentes blandos, rellenos y fallas.
- Ofrece mayor resolución lateral debido al apilamiento por Punto Medio Común (CMP).
Procedimiento de Adquisición para 2D-MASW
Existen varias configuraciones para la adquisición de datos en 2D-MASW, entre las que destacan:
- Fixed Receiver (Receptores Fijos):
Los geófonos permanecen fijos mientras la fuente activa (golpe) se desplaza a lo largo del tendido, usualmente con disparos en cada intervalo entre geófonos o cada ciertos geófonos. - Continuous Fixed (Fijo Continuo con Avance):
Se realizan varios disparos con una configuración de receptores fijos. Luego, todo el tendido (fuente y receptores) o solo los receptores avanzan una fracción de su longitud (típicamente medio tendido) y se repite el proceso, manteniendo así una cobertura o “fold” adecuada en la zona media del perfil. - Roll-along End-on (Desplazamiento Continuo):
Se utiliza un "land streamer" (un cable con geófonos integrados que se arrastra) o un sistema de conmutación electrónica para desplazar automáticamente el tramo activo de geófonos a medida que la fuente avanza. Es ideal para cubrir líneas largas de manera eficiente.
Durante el procesamiento, el software especializado apila los registros sísmicos utilizando la técnica de Common Mid-Point (CMP), lo que mejora significativamente la resolución lateral de la sección de velocidades.
La integración de perfiles 2D-MASW con datos de métodos pasivos como ReMi/MAM proporciona un modelo de velocidades Vs robusto y detallado, tanto en profundidad como lateralmente. Esta información es fundamental para el diseño de cimentaciones, la evaluación de la amenaza sísmica, la microzonificación sísmica, y el control de calidad en la compactación de terraplenes o pavimentos.
