Método de Refracción

Resultados y experiencias de aplicación del método de Refracción
por Microtremor (Sísmica Pasiva) para la investigación geofísica
de las nuevas líneas de metro en Madrid (España)
Results and experiences of application of the Refraction Microtremor method for the geophysical investigation of
the new subway lines in Madrid (Spain)
A. Muñoz Martín y A. Carbó Gorosabel
Grupo de TectonofísicaAplicada. Departamento Geodinámica. Facultad de Ciencias Geológicas, Universidad Complutense de Madrid. 28040 Madrid,
España. amunoz@geo.ucm.es

ABSTRACT
Geophysical exploration with seismic methods in urban zones presents several disadvantages: the presence
of numerous sources of seismic noise, the scanty penetration when the seismic source is a hammer and
the disability to detect buriedlow-velocity beds. Recently (Louie, 2001) a new method of seismic
investigation has been developed, which allows vertical modeling of Raleygh waves from spectral analysis
(Vphase/frequency) using the seismic signal registered with conventional seismographs and geophones.
This method allows to detect low-velocity buried beds of great interest in tunneling, and to reach
depths below 50 meters. Inthis work we discuss the conditions of application and experiences obtained
during the 2005 geophysical surveys carried out in Madrid before the excavation of the new subway
tunnels.
Key words: Refraction microtremor, Raleygh waves, seismic, geophysics, Madrid.
Geogaceta, 40 (2006), 51-54
ISSN: 0213683X

Introducción y Objetivos
Los métodos sísmicos, calculan y estudian la distribución en elsubsuelo de las
velocidades de transmisión de ondas
sísmicas (generalmente Vp y Vs), que junto
con la densidad (r), son los parámetros que
permiten calcular los módulos elásticos dinámicos (Rigidez, Bulk, Young):
VP =

4 µ+K
3

r

VS =

µ

r

[1]

Siendo, K el módulo de Bulk, µ el módulo de Rigidez y r la densidad. Tal y como
muestran las ecuaciones anteriores, la velocidadde las ondas S es más sensible a la
rigidez del material.
Las ondas sísmicas internas (Vp y Vs)
al propagarse en el subsuelo y encontrar
superficies que separan materiales con distintas velocidades, se refractan, se reflejan
o se difractan. En prospección aplicada a
obra civil, se suelen utilizar de forma generalizada las ondas P refractadas (sísmica de
refracción) y solo en algunos casos,las ondas P reflejadas (sísmica de reflexión). En
sísmica de refracción se mide el tiempo
transcurrido entre el momento del disparo y

la primera llegada de la perturbación a cada
geófono (bien la onda directa, o bien las
ondas refractadas), y se trabaja normalmente con la velocidad de las ondas P (Vp). Las
superficies donde se produce refracción
(refractores) vienen definidas por cambiosde impedancia acústica (= densidad * velocidad), y se produce una refracción total
cuando el ángulo de incidencia alcanza un
valor determinado según la Ley de Snell.
No obstante, la sísmica de refracción
convencional tiene algunas limitaciones
que, sobre todo en ambientes urbanos, dificultan su aplicación:T
· Se necesita un ambiente sin ruidos,
cosa casi imposible en áreas urbanas.
· Seasume que existe un aumento de
velocidad en profundidad, que aunque en
general es un principio válido, cuando existen capas de baja velocidad, no se detectan.
· Para determinar Vs, es preciso realizar
ensayos especiales (“cross-hole”, “downhole”) que son complejos, caros y lentos.
Además de las ondas internas, las fuentes sísmicas pueden generar ondas superficiales (Raleygh y Love) quepresentan un
movimiento de vibración de las partículas
similar al de las ondas S (cizalla). Las ondas
superficiales tienen como característica

principal que son dispersivas: son grupos
de ondas en los que viajan diferentes fases,
cada una con diferente velocidad de propagación (Vfase), longitud de onda y grado de
penetración. En general las fases más largas
son las más rápidas y las que más...