Este documento resume el método ReMi (Refracción de Microtremores) para caracterizar el subsuelo mediante el análisis de ondas Rayleigh. El método implica la adquisición de microtremores ambientales con un arreglo sísmico y su procesamiento para obtener la curva de dispersión de velocidades y modelar la distribución de velocidades de ondas S. El método provee parámetros como Vs30, Vs500 y módulos elásticos para aplicaciones geotécnicas e ingenieriles.

1. Estudio de la Onda Rayleigh
aplicando el Método de Refracción
por microtremores (ReMi) para
caracterizacion de sitio
Ing. Paul Gálvez

2. ANTECEDENTES
Desde hace 50 años existen aplicaciones
sismológicas para la caracterización de la
corteza y estructura del manto superior,
ondas ultrasónicas Rayleigh para la
caracterización del material e ingeniería.
Análisis Espectral de Ondas Superficiales
(SASW) (Nazarian y Stokoe, (1989).
Análisis Multicanal de Ondas Superficiales
(MASW) (Park et al., 1999).
Métodos pasivos usando microtremores
(Kanai, 1954 y Horike, 1985).
Métodos de Autocorrelación Espacial
(SPAC) y FK para determinar las velocidades
de las ondas de cizalla.
El método Refraction Microtremor (ReMi)
(Louie, 2001) ha sido empleado en diferentes
aplicaciones en EEUU, Japón, Italia y España.

3. Ruido Señal = “Microtremors”
Microtremores
Microtemblores
Microvibraciones
Vibración ambiental
Ruido cultural
MICROTREMORES
Períodos largos
(<0,3-0,5 Hz)
Períodos
intermedios (0,3-
0,5 y 1 Hz)
Períodos cortos (1-
30 Hz)
Tomado de Hayashi, 2005
Sísmica tradicional

4. CONCEPTOS BÁSICOS DE ONDAS
Tomado de Granda, 2005

5. Introducción a las Ondas Superficiales
• En los últimos años el análisis de las ondas de
corte, ha asumido un rol importante para la
caracterización de sitio.
• Elemento fundamental en estudios geotécnicos
aplicados a ingeniería civil y microzonificación
sísmica.
•Problemáticas de la investigación de propiedades
fisicas del subsuelo en áreas urbanas e industriales
(logistica, ruido cultural y geologico, limitaciones
ambientales y de seguridad, profundidad de
investigacion).
•Permite la optimización de los esquemas de
diseño de las edificaciones
Italia
España
Usa
Japón
Korea

6. ONDAS RAYLEIGH
VELOCIDAD
FRECUENCIA
AMPLITUD
ONDAS P Y SV
GROUND ROLL
Tomado de Granda, 2005
Principales Características

7. Se transmiten en la superficie.
Relación directa con Vs.
Su amplitud disminuye con la profundidad.
Se encuentran en el ruido sísmico ambiental.
Comportamiento dispersivo (en medios no Homogéneos)
Source
Short wave length
Long wave length
ONDAS RAYLEIGH
Principales Características

8. MÉTODOS DE ONDAS SUPERFICIALES (SWM)
Fuente transitoria (4 a 100 Hz)
Técnicas SASW y MASW
Fuente de Microtremores
MÉTODOS PASIVOS (1 a 10Hz)
Técnica de Arreglo de Microtremores
Técnica ReMi
HÍBRIDO
Fuente de ruido ambiental o
inducido (2-30 Hz)
MÉTODOS ACTIVOS

9. REFRACCIÓN MICROTREMORES (ReMi)
 JOHN LOUIE (2001)
Fuente Sísmica
Microtremores
Se basa en dos ideas fundamentales:
1. Equipo común de refracción sísmica estándar para la adquisición.
2. Una transformada lentitud - frecuencia (p- f).
Traza sísmica Transformada p-t Transformada de Fourier (t-f)
De un registro distancia-tiempo (x-t) a un registro lentitud-frecuencia (p-f)

10. PROCESAMIENTO REMI
ANÁLISIS ESPECTRAL DE VELOCIDAD
Transformación p-t o “Slant-stack” (Thorson y
Claerbout, 1985)
Tomado de
Pullammanappallil, 2004
Transformada de Fourier p-f (McMechan y Yedlin, 1981)

11. PROCESAMIENTO REMI
ANÁLISIS ESPECTRAL DE VELOCIDAD
Espectro de potencia
Picks de dispersión
Tomado de
Pullammanappallil, 2004

12. PROCESAMIENTO REMI
SELECCIÓN DE LA DISPERSIÓN DE LA VELOCIDAD DE FASE
RAYLEIGH
Tomado de
Pullammanappallil, 2004

13. MODELADO ITERATIVO DE VELOCIDAD DE ONDA DE CIZALLA
PROBLEMAS POSIBLES :
Realizar “picks” en los modos más altos
de onda Rayleigh.
Falta de información de Vp o densidades Tomado de
Pullammanappallil, 2004
PROCESAMIENTO REFRACCIÓN
MICROTREMORES (REMI)

14. REFRACCIÓN MICROTREMORES (REMI)
Análisis
Espectral
Dispersión de la Onda Rayleigh
Modelo de Velocidad de
Vs30 onda S
Vs500
Rigidez (G)
Qa
Fa
para obtener
Aliasing

15. SWM: HÍBRIDO ENTRE ACTIVOS Y PASIVOS
ADQUISICIÓN (ReMi)
Arreglo lineal de geófonos verticales de onda P grabando ruido ambiental
Número de registros: 5 a 10 registros de ruido de fondo.
Longitud de registros: 15 a 30 segundos de longitud.
Número de canales: 12 ó 24 canales.
Intervalo de muestreo recomendado: 2 milisegundos.
Frecuencias de corte: Inferior (4 Hz o menos)
Superior (mitad de la frecuencia de muestreo)

16. Ejemplos de curvas de dispersión
Argenta Calle Limache
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Phillipi, Placeres
Sep Geófono: 3m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Copec Coquimbo
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Litorina Reñaca
Sep Geófono: 2m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Tomado de Gálvez, 2012
Tomado de Gálvez, 2012
Tomado de Gálvez, 2012
Tomado de Gálvez, 2013

17. Ejemplos de curvas de dispersión
Agua Santa, Viña del Mar
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Calle Progreso
Villa Alemana
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y plancha
de acero
Llay Llay
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Calera
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y plancha
de acero
Tomado de Gálvez, 2013
Tomado de Gálvez, 2013
Tomado de Gálvez, 2013
Tomado de Gálvez, 2013

18. Ejemplos de curvas de dispersión
Rancagua
Sep Geófono: 3m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Ovalle
Sep Geófono: 8m
Fuente: Combo y
plancha de acero
1 Norte Viña del Mar
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y
plancha de acero
CCTVAL USM
Sep Geófono: 4m
Fuente: Combo y
plancha de acero
Tomado de Gálvez, 2013
Tomado de Gálvez, 2013
Tomado de Gálvez, 2013
Tomado de Gálvez, 2013

19. Page 19
Refraction Microtremor (ReMi)
Características
Técnica híbrida
Equipo de refracción estándar
El modelo generado corresponde al punto
central del tendido.
Permiten obtener modelos 1D y 2D
Ventajas
Mayor profundidad de penetración
Sencilla y fácil implementación
Funciona mejor en áreas muy ruidosas
Detecta inversiones

20. • Calidad Profesional en:
• Adquisición de datos
• Procesamiento
• Análisis espectral
• Obtención de la curva de dispersión
• Obtención de la distribución de Vs

21. Curva de dispersión de
las Ondas Rayleigh
370
320
270
220
170
0 0.050.10.150.20.250.30.350.40.450.50.55
Velocidad [m/s]
Periodo [s]

22. Aplicaciones
• Vs30-VsP & Vs500m/s
• Descripción estratigrafía sísmica
• Profundidad sustrato
• Detección de estructuras geológicas y
zonas de relleno
• Clasificación de suelos
• Caracterización de sitio y zonificación
• Rippabilidad - Excavabilidad
• Potencial de licuefacción
• Módulos elasto-dinámicos
• Cálculo del factor de amplificación
• Espectros de respuesta elástica

23. • Vs30
• Vs500
• VsP
• Capacidad de Carga Permisible (Qa) [kPa]
• Factor de Amplificacion (Fa)

24. Clasificación de Suelo según Vs 30

25. Rippability
Velocidad de Ondas
Sísmicas (m/s)
(Rucker y
Fergason, 2006)
Excavadora/Bulldozer
Tipo & Potencia
(Cat,1984, 1993)
Erodabilidad/Indice de
Excavabilidad
(Kristen, 1982, 1986:
NRCS, 2001)
Flujo de Potencia del
Umbral de Erosión,
KW/m2
(Annandale, 1995)
Onda S < 230
Onda P < 460
Pala de Mano < 0.01 Muy Erosionable
Onda S (230 - 460)
Onda P (460 - 910)
Pico & Pala 0.01 - 0.099 Muy Erosionable - 0.2
Onda S (460 - 550)
Onda P (910 -1070)
Cat 325BL 168Hp
125KW
Cat D6D 136Hp
101KW
0.1 - 0.99 0.2 - 1.0
Onda S (550 - 640)
Onda P (1070 - 1280)
Cat 330BL 222Hp
165KW
Cat D7G 200Hp
149KW
1.0 - 9.99 1.0 - 5.0
Onda S (640 - 910)
Onda P (1280 - 1800)
Cat 345BL 321Hp
239KW
Cat D8L 335Hp
249KW
10 - 99 5.0 - 30
Onda S (910 - 1100)
Onda P (1800 - 2200)
Cat 375 428Hp
319KW
Cat D9L 460Hp
342KW
100 - 999 30 - 200