Geophysical exploration to estimate conductivity and permittivity model of an excavated soil block

• Autores: F. Uribe, P. Zúñiga, P. Gómez
• Localización: Revista Mexicana de Física, ISSN-e 0035-001X, Vol. 60, Nº. 1, 2014, págs. 46-52
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    En este artículo se propone el modelo eléctrico de un bloque de suelo real estratificado basado en la estimación de sus propiedades físicas de conductividad y permitividad eléctrica así como del grosor de cada una de las capas de tierra que conforman el subsuelo. Para dicha estimación, se implementa una metodología basada en la solución numérica eficiente de las integrales infinitas de Takahashi et al. para el cálculo del potencial vectorial en la superficie del subsuelo. Para la avaluación numérica de estas integrales infinitas se propone un criterio de truncamiento basado en la función exponencial. Posteriormente, para encontrar el ajuste más preciso entre las curvas de resistividad aparente obtenidas por mediciones y por la solución numérica de dichas integrales, se utilizan por comparación dos técnicas de optimización numérica basadas tanto en algoritmos genéticos como en mínimos cuadrados. Finalmente, se presenta una validación cuantitativa formal de la metodología aquí propuesta basada en la comparación de los resultados obtenidos de la optimización numérica con respecto a los nuevos datos de resistividad eléctrica obtenidos por medición directa sobre los perfiles verticales de cada una de las capas del subsuelo en las excavaciones realizadas bajo las estaciones de trabajo experimentales denominadas como Sitio-1, 2,.... 4.

  • English

    An electrical model for a real stratified soil block is proposed in this paper. The model is suitable to estimate the physical properties of electrical conductivity and permittivity, as well as the thickness of each of the layers of the subsoil. For the estimation, we implement a methodology based on the efficient numerical solution of the Takahashi et al. infinite integrals for calculating the vector potentials at the soil surface. For the truncation of the infinite integrals, a new exponential based truncation criterion is proposed. Subsequently, to evaluate a more accurate fitting of the apparent resistivity curves obtained by measurements and by the Takahashi et al., integrals, two numerical optimization techniques based on genetic algorithms, and least squares method are implemented for accuracy assessment. Finally, a formal quantitative validation methodology is presented in this paper based on the comparison of the numerical optimization results with respect to a data set obtianed by direct measurements of the electrical resistivity on the vertical excavation profiles on each subsurface layer down the experimental workstations named Site-1,2,.... 4.