Seismic parameter evaluation of gravel and sand samples subjected to stress using general purpose piezocrystal

• Autores: Armando Luis Imhof, Juan Carlos Santamarina
• Localización: Geofísica internacional, ISSN 0016-7169, ISSN-e 2954-436X, Vol. 51, Nº. 2, 2012, págs. 109-119
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    Se presenta el desarrollo e implementación de técnicas geofísicas altamente resolutivas basadas en la transmisión de ondas elásticas en gravas y arenas secas mediante el empleo de instrumental de bajo costo desarrollado para este estudio.

    Las técnicas fueron aplicadas en muestras de arenas y gravas a escala de laboratorio con diferentes grados de compactación. La adquisición de datos se efectuó utilizando piezocristales de muy bajo costo como emisores y receptores de señales, y otros dispositivos sencillos tales como microprocesadores TL084 como amplificadores analógicos. Como sismógrafo y convertidor A-D de las señales se empleó un osciloscopio Tektronix TDS 210 con capacidad de almacenamiento de datos en PC. Las muestras fueron sometidas a varios estados de esfuerzo con el propósito de simular profundidades crecientes. Se observó una correlación marcada entre las velocidades de propagación VP y los espectros de frecuencia con los esfuerzos efectivos aplicados que reflejaron el carácter inherentemente no-lineal de los contactos entre partículas, tal como lo describe el modelo hertziano. Durante el ciclo de descarga, los valores de VP fueron mayores que los correspondientes al ciclo inicial de carga, debido a la reubicación (y compactación) de los granos durante el mismo.

    Por consiguiente es posible conocer el estado de compactación de las partículas en una muestra dada estudiando las propagación de ondas sísmicas, las cuales se calculan antes y después de la carga.

  • English

    High resolution geophysical techniques based on the transmission of elastic waves in dry samples of gravels and sands were developed and implemented. Laboratory specimens of alluvial sand and gravel were prepared at different compaction levels. Low cost piezocrystals transducers were used as sources and receivers; and TL084 microprocessors as analog amplifiers. A TDS 210 Tektronix digital oscilloscope was used for A-D conversion. The specimens were subjected to stress simulating sediments at different subsurface depths. Propagation velocity, VP and frequency spectra were found to correlate with the applied effective stress and reflected nonlinear inter-particle contact response. During the discharge cycle, VP values exceeded those of the initial load cycle, as grains were relocated and compacted in the loading process. Thus, compaction in a given sample may be obtained from seismic waves propagation, before and after loading.