8/18/2019 Velocidad de Ondas Sónicas

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Velocidad de ondas sónicas

El ensayo de velocidad sónica permite medir la velocidad de las ondas elásticaslongitudinales y transversales, Vp y Vs , al atravesar una probeta de roca seca osaturada. La velocidad de las ondas está relacionada con las característicasmecánicas del material, su resistencia y su deformación, y a partir de ella se

calculan los módulos de deformación elásticos dinámicos: E y υ.

El ensayo consiste en transmitir ondas longitudinales mediante compresión

ultrasónica y medir el tiempo que tardan dichas ondas en atravesar la probeta. eigual forma se transmiten ondas transversales o de corte mediante pulsos sónicosy se registran los tíempos que se de llegada. Las velocidades correspondientes,Vp  y Vs , se calculan a partir de los tiempos. El transmisor o generador de lafuer!a compresiva y de los pulsos se fi"a sobre un e#tremo de la probeta, y en elotro se sit$a el receptor que mide el tiempo que tardan las ondas en atravesar lalongitud de la muestra de roca. El receptor puede tambi%n colocarse en un lateralde la probeta, variando así la distancia a recorrer por las ondas. Las probetaspueden ser cilindros o bloques rectangulares, recomendándose que su mínima di&mensión sea al menos '( veces la longitud de onda )*+-, '/'0.

La velocidad de las ondas de corte Vs es apro#imadamente dos tercios de lavelocidad Vp de las ondas longitudinales. los módulos elásticos dinámicos del

maci!o, E y υ., se obtienen a partir de las formula:

donde ρ  es la densidad del material rocoso )1g2m30 y Vp y Vs son las

velocidades de las ondas longitudinales y de ci!alla )m2s0:

El valor del modulo de deformación dinámico e es mayor que el determinado apartir de ensayos de compresión unia#ial, ya que la rápida aplicación deesfuer!os de ba"a magnitud hace que la roca tenga un comportamientopuramente elástico.

Limitaciones de los ensayos de laboratorio

Los ensayos de laboratorio son necesarios para determinar las propiedades delas rocas, constituyendo uno de los aspectos mas importantes del la mecánica derocas. El tipo y numero de ensayos a reali!ar depende, principalmente, de la

finalidad de las investigaciones y del tipo de proyecto4 el tama5o, numero y lugar de procedencia de las muestras a ensayar depende del problema de ingenieríageológica a resolver y de los condicionamientos económicos.

Los ensayos de laboratorio no proporcionan las propiedades de los maci!osrocosos, aunque aportan valores que a veces pueden ser e#trapolados ocorrelacionados con las propiedades fundamentalmente de los mismos. +uventa"a es que son mas asequibles que los ensayos de campo, y puedereali!arse un gran numero de ellos en condiciones variables. +in embargo, losensayos de laboratorio y los resultados que a partir de ellos se obtienenpresentan una serie de limitaciones a la hora de e#trapolar los datos a escala de

maci!o rocoso, relacionadas con los siguientes aspectos:

E 6 ρ Vp7 )'&7υ0)'8υ0

  '&υ

υ 6 E & '

  7vs7 

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  Representatividad:  las muestras qu se ensayan correspondientes a

puntos aislados del maci!o rocoso, no siendo representativas de todo elámbito de estudio ni la variable de factores presentes en la naturale!a yque condicionan los comportamientos de los materiales, de ahí laimportancia de reali!ar un numero de ensayos estadísticamenterepresentativo.

9or otro lado, las condiciones ambientales en que se encuentran lasrocas en el campo )presión confinante, temperatura, composición

química del agua intersticial, etc0 son difíciles de reproducir enlaboratorio.

  Escala:  se ensayan peque5as porciones de material, a partir de las

cuales se pretende la caracteri!ación y la predicción del comportamientode ámbitos mas amplios. La diferencia con las escalas ycomportamientos reales hace necesaria la conversión o corrección parae#plotar los resultados a escala de maci!o rocoso.

  Velocidad:  los procesos de deformación y rotura se producen en

laboratorio generalmente en unos pocos minutos, mientras que en lanaturale!a estos procesos pueden ser el resultado de condiciones yacciones a lo largo de periodos muy dilatados de tiempo.

+i a estos aspectos se a5ade la influencia de otra serie de factoresrelacionados con la e"ecución de los ensayos, como el tipo y característica de lamaquina utili!ada, la preparación de las probetas, etc. +e entenderán laslimitaciones y dificultades asociadas a la caracteri!ación de las propiedades delos maci!os rocosos a partir de ensayos de laboratorio.

Las mismas limitaciones, aunque en menor grado, presentan los ensayos in

situ: los resultados sólo son aplicables a la !ona afectada por el ensayo. +inembargo su mayor venta"a es que se reali!an sobre el propio maci!o rocoso