El principal problema que afronta el valle Nasca, es la falta del recurso hídrico superficial, motivado por la escasa precipitación pluvial y el pésimo manejo del recurso hídrico existente, este último provocado por el desorden en la distribución del recurso y las condiciones precarias de la infraestructura de riego, lo cual produce una alta pérdida por infiltración, lo que trae como consecuencia la salinización de los suelos en la parte baja del valle. La principal actividad productiva de la provincia de Nasca es la agricultura, y ante la carencia del agua superficial los agricultores recurren como alternativa de solución, a la explotación de las aguas subterráneas, sin el conocimiento técnico necesario. Teniendo la necesidad del recurso hídrico se realizo el estudio de prospección geofísica con la finalidad de obtener áreas favorables, para las posibles perforaciones de pozos tubulares profundos, la cual la población serán los mas beneficiados. En la actualidad, la prospección geofísica ha aumentado su aplicación en la hidrogeología ayudando a solucionar lo siguiente: - Estimar la profundidad del basamento. - Determinar la extensión lateral, espesor y volumen del acuífero. - Determinar la salinidad de las aguas. - Determinar las reservas de un acuífero

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Geólogo / En esta memoria de título se estudiaron las características geológicas que determinan las respuestas de Polarización Inducida (IP) obtenidas en zonas con mineralización tipo Óxidos de Fe-Cu-Au (IOCG) y Pórfido Cuprífero. El análisis tuvo lugar en cuatro zonas mineralizadas no aflorantes ubicadas en el Norte de Chile, tres prospectos del tipo IOCG (Casualidad, Pampa y Ventanas), más un prospecto tipo Pórfido Cuprífero (Inca de Oro). La obtención de las variables geológicas se basó en el mapeo litológico y mineralógico (escala 1:500) de un total de 13 sondajes (5.449 m) que cortaron sectores anómalamente altos en efecto IP. Este mapeo fue respaldado mediante el estudio de cortes transparentes y pulidos, y un conteo detallado de sulfuros. Para depósitos tipo IOCG se estimó el contenido de magnetita a partir de datos de susceptibilidad magnética medidos en muestras de sondajes. Los datos IP fueron tomados de estudios previamente realizados, consistentes en mediciones con arreglos tipo dipolo-dipolo y polo-dipolo, distancias dipolares entre 100-200 m, y lecturas hasta el nivel n=6, que permitieron profundidades máximas de investigación en torno a los 250-400 m. El análisis de la información consistió en comparaciones gráficas y numéricas entre las variables geológicas y curvas geofísicas (cargabilidad y resistividad eléctricas) tomadas de modelos de inversión de las secciones IP. Los resultados obtenidos con esta metodología son consistentes, los cuales a la vez son coherentes con patrones petrofísicos descritos en la literatura. Los resultados indican que el contenido de sulfuros totales es el factor de primer orden que explica las variaciones en la intensidad del efecto de polarización inducida. La relación entre concentración de sulfuros y cargabilidad eléctrica presenta en general una proporcionalidad directa, pero no sigue una relación lineal. Se identificó que cargabilidades sobre 20 mili-seg se relacionan con al menos un 0,5% en sulfuros totales, mientras que cargabilidades sobre 30 miliseg son coherentes con tramos que contienen al menos un 1% de sulfuros. Cargabilidades eléctricas mayores a 20 mili-seg, en tramos donde el mapeo convencional no detectó sulfuros macroscópicos, se explicaron por la presencia de sulfuros microscópicos. De los sulfuros identificados, las variaciones en pirita son las que mejor explican cambios, de forma proporcional, en el efecto de polarización. En cuanto a la ocurrencia mineral, la presencia de diseminación fina y vetillas son las que exhiben mayor correlación con tramos de alta cargabilidad. En los depósitos tipo IOCG no se observa una relación directa entre el contenido de magnetita y cargabilidad, excepto una tendencia proporcional para altas cargabilidades en razón magnetita: sulfuros (1:4) obtenida para un sondaje. En general no se observaron correlaciones claras entre tipos litológicos y la cargabilidad, no obstante, se identificó aumentos relativos de cargabilidad en sectores con predominio de litologías granulométricamente compactas (p.ej. intrusivos).

En la investigación de suelos en estructuras patrimoniales se necesita emplear técnicas no destructivas que permitan investigar el suelo y determinar sus propiedades sin causar daños a la estructura del monumento ni alterar el suelo que se investiga. Aquí los métodos geofísicos se presentan como una alternativa de solución debido a que cumplen con los requisitos necesarios para investigar el suelo y en gran mayoría son métodos no destructivos. La presente investigación se centra en comprender y aplicar los métodos geofísicos con fines geotécnicos en la exploración de tres estructuras patrimoniales de interés empleando los equipos disponibles en la Pontificia Universidad Católica (PUCP). Los métodos geofísicos que se emplearon son el análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), refracción sísmica y cociente espectral (H/V). En el desarrollo de la tesis se presenta la teoría necesaria para entender los métodos empleados, entrando más a detalle en el método MASW por ser el más complejo de analizar. También se describe las características de los equipos empleados y la metodología que se ha seguido en los ensayos para la toma de la información, el procesamiento y la posterior discusión de los resultados. El primer caso de estudio fue el Complejo Arqueológico de Huaca de la Luna localizado en la ciudad de Trujillo donde se realizaron principalmente ensayos de MASW y refracción sísmica. También se realizaron ensayos de SCPTu como una técnica de comparación de los resultados de velocidad de onda de corte (Vs). Adicionalmente se realizaron algunos ensayos geotécnicos tradicionales complementados con una breve revisión de la geología del lugar para comprobar la eficacia de los resultados y así tener una mejor estimación del perfil estratigráfico del sitio. Este primer estudio permitió confirmar que las técnicas empleadas y los equipos utilizados permitían brindar buenas aproximaciones de los parámetros del suelo. Los resultados geofísicos y el SCPTu brindaron resultados comparables de Vs, y permitieron estimar el perfil que sigue el estrato duro en el fondo que corresponde con la geología del lugar. Los otros dos casos de estudio fueron la Iglesia San Juan Bautista de Huaro y la Iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, ambas ubicadas en la Ciudad de Cusco. Aquí se realizaron ensayos de MASW y H/V, y los resultados permitieron realizar una estimación del perfil del suelo en función de los resultados de Vs y la información geológica de la zona. Adicionalmente se estimó la frecuencia de vibración del modo fundamental del suelo en ambas zonas. Los resultados obtenidos en los casos de estudio confirmaron la eficacia de los métodos geofísicos para la exploración de suelos cuando se necesita estimar el perfil estratigráfico del suelo o estimar parámetros como el Vs, que posteriormente se puede emplear para determinar la rigidez del suelo. Otro de los objetivos logrados fue comprobar la utilidad de emplear los equipos de la PUCP sin necesidad de recurrir a equipos convencionales que se emplean en la industria, esto gracias a que se logró un buen conocimiento de los ensayos. / Tesis

En la investigación de suelos en estructuras patrimoniales se necesita emplear técnicas no destructivas que permitan investigar el suelo y determinar sus propiedades sin causar daños a la estructura del monumento ni alterar el suelo que se investiga. Aquí los métodos geofísicos se presentan como una alternativa de solución debido a que cumplen con los requisitos necesarios para investigar el suelo y en gran mayoría son métodos no destructivos. La presente investigación se centra en comprender y aplicar los métodos geofísicos con fines geotécnicos en la exploración de tres estructuras patrimoniales de interés empleando los equipos disponibles en la Pontificia Universidad Católica (PUCP). Los métodos geofísicos que se emplearon son el análisis multicanal de ondas superficiales (MASW), refracción sísmica y cociente espectral (H/V). En el desarrollo de la tesis se presenta la teoría necesaria para entender los métodos empleados, entrando más a detalle en el método MASW por ser el más complejo de analizar. También se describe las características de los equipos empleados y la metodología que se ha seguido en los ensayos para la toma de la información, el procesamiento y la posterior discusión de los resultados. El primer caso de estudio fue el Complejo Arqueológico de Huaca de la Luna localizado en la ciudad de Trujillo donde se realizaron principalmente ensayos de MASW y refracción sísmica. También se realizaron ensayos de SCPTu como una técnica de comparación de los resultados de velocidad de onda de corte (Vs). Adicionalmente se realizaron algunos ensayos geotécnicos tradicionales complementados con una breve revisión de la geología del lugar para comprobar la eficacia de los resultados y así tener una mejor estimación del perfil estratigráfico del sitio. Este primer estudio permitió confirmar que las técnicas empleadas y los equipos utilizados permitían brindar buenas aproximaciones de los parámetros del suelo. Los resultados geofísicos y el SCPTu brindaron resultados comparables de Vs, y permitieron estimar el perfil que sigue el estrato duro en el fondo que corresponde con la geología del lugar. Los otros dos casos de estudio fueron la Iglesia San Juan Bautista de Huaro y la Iglesia San Pedro Apóstol de Andahuaylillas, ambas ubicadas en la Ciudad de Cusco. Aquí se realizaron ensayos de MASW y H/V, y los resultados permitieron realizar una estimación del perfil del suelo en función de los resultados de Vs y la información geológica de la zona. Adicionalmente se estimó la frecuencia de vibración del modo fundamental del suelo en ambas zonas. Los resultados obtenidos en los casos de estudio confirmaron la eficacia de los métodos geofísicos para la exploración de suelos cuando se necesita estimar el perfil estratigráfico del suelo o estimar parámetros como el Vs, que posteriormente se puede emplear para determinar la rigidez del suelo. Otro de los objetivos logrados fue comprobar la utilidad de emplear los equipos de la PUCP sin necesidad de recurrir a equipos convencionales que se emplean en la industria, esto gracias a que se logró un buen conocimiento de los ensayos. / Tesis

.El georradar es una herramienta cada vez más utilizada en diferentes ámbitos geológicos, medioambientales y de Ingeniería Civil, así como en estudios de caracterización de yacimientos arqueológicos y de diagnóstico de daños en edificios del patrimonio histórico y cultural.En esta tesis se abordan aspectos metodológicos de calibración de la instrumentación y de caracterización de las propiedades electromagnéticas que rigen la propagación y atenuación de ondas electromagnéticas en los suelos. Por otra parte, se estudian aplicaciones en monumentos históricos, yacimientos arqueológicos y diagnóstico de daños.Concretamente, en esta tesis se calibran cuatro antenas, caracterizadas por su frecuencia central de emisión: 200, 500, 900 y 1000 MHz. En cada caso se obtiene la señal sólo con el ruido interno de la antena (sin reflexiones). De dicho ruido, el de mayor amplitud es la señal inicial; su longitud determina la distancia mínima entre la antena y la primera superficie reflectora del medio para que no se produzca acoplamiento entre la reflexión y la señal inicial. Se analiza también el origen de tiempos de la señal para cada antena (cero de la antena) y se estudia la atenuación producida en la señal durante su propagación por el aire (medio no absorbente), que, por lo tanto, se produce por expansión geométrica, siendo la amplitud inversamente proporcional a la distancia. Se ensaya un procedimiento para caracterizar medios electromagnéticamente, relacionando sus propiedades físicas: granulometría, peso específico, porosidad y saturación, con la conductividad, la permitividad y la frecuencia. Se analizan tres medios formados por un mismo material, modificándose tres propiedades: peso específico aparente, compactación y saturación. En cada caso se obtiene la velocidad de propagación, la permitividad dieléctrica, el espectro de frecuencias y la atenuación. Al aumentar la saturación la velocidad es menor, se produce un desplazamiento hacia las bajas frecuencias, se estrecha el ancho de banda y la atenuación por absorción aumenta. Asimismo se analizan y discuten diferentes métodos para obtener la velocidad: tiempos y espesores conocidos, análisis de hipérbolas, comparación de amplitudes, dromocrónicas de un CMP, modelos geotécnicos, contraste de capacitancias y perfiles de estratigrafía conocida. Los mejores resultados obtenidos son los que proporcionan los ensayos de laboratorio con muestras de espesor conocido y el análisis de reflexiones hiperbólicas. De la comparación de los resultados obtenidos con los que proporciona la literatura se deduce la conveniencia de realizar una caracterización en laboratorio en casos que requieran una resolución fina de las anomalías superficiales o de profundidad intermedia.Relacionados con estas investigaciones (caracterización de medios y calibración de antenas), se han ejecutado y estudiado aplicaciones a casos reales que han permitido resolver problemas prácticos y, al mismo tiempo, han permitido también observar las ventajas de la aplicación de los avances de la investigación, así como avanzar en las técnicas de identificación y cancelación de ruidos introducidos por reflexiones externas o múltiples. Los principales casos resueltos hacen referencia a: control de intervenciones de restauración y rehabilitación en monumentos o en construcciones históricas (casos del teatro romano de Sagunto y de los puentes góticos sobre el río Turia), estudio de daños en edificios del patrimonio cultural (casos de la Catedral de Valencia e Iglesia de San Jorge de Paiporta), caracterización de yacimientos arqueológicos (casos del subsuelo de la Catedral de Valencia, de la Iglesia de San Jorge y de la fortaleza romana y convento en Alcántara).Algunos resultados y casos relevantes se sintetizan en fichas monográficas que presentan en forma esquemática las claves referentes al problema estudiado, lugar y herramienta empleada. Estas fichas serán de gran utilidad en el estudio de casos similares y se espera que constituyan el inicio de un catálogo de casos y soluciones. / The Ground-Penetrating Radar (GPR) is a tool more and more used in different geological, Environmental Engineering and Civil Engineering research, as well as in studies of characterisation of archaeological locations and in the diagnosis of the damages in buildings of the historical and cultural heritage. In this thesis, methodological aspects of calibration of the instrumentation are performed. Also, methodological aspects of the soils characterisation by using its electromagnetic properties are analysed. These properties govern the propagation and attenuation of electromagnetic waves in the soils. On the other hand, several applications to the study of historical monuments, archaeological locations and diagnosis of damages are investigated.Particularly, in this thesis four antennae are gauged. These antennae are characterised by their central frequency of emission: 200, 500, 900 and 1000 MHz. For each case, the internal noise of the antenna (radar record without reflections) is obtained;the highest noise is the initial signal (usually the direct wave); its longitude determines the minimum distance between the antenna and the first reflective surface to obtain a radar data where the two events (direct wave and reflected wave) are clearly separated. It is also analysed the time origin of the traces for each antenna (zero of the antenna). The attenuation of the traces during the wave propagation in the air (non-absorbent medium) is also studied. Therefore, in that case, the attenuation is caused by the geometric spreading, and the wave amplitude is inversely proportional to the distance. A procedure is tested to characterise media using its electromagnetic properties: the conductivity, the permitivity and the frequency, relating them with its physical properties: grain size, specific weight, porosity and saturation. Three different media are analysed, formed by the same solid material and modifying three physical properties: the apparent specific weight, the compactation (and, therefore, the porosity) and the saturation. In each case, the wave propagation velocity, the dielectric permitivity, the spectrum of frequencies and the attenuation are obtained. When the saturation increases, the velocity decreases, a displacement takes place toward the low frequencies, the band width is narrowed and the attenuation caused by absorption increases. In addition, different methods to obtain the wave velocity are analysed and discussed: times and well-known thickness, analysis of hyperbolas, comparison of amplitude, radar records obtained in a CMP, geotechnical models, contrast of capacitancy and profiles of well-known stratigraphy. The best results are obtained from the laboratory measurements using samples of well-known thickness and from the analysis of hyperbolic reflections. Comparison of these results and the values provide by the literature is performed. This comparison shows the convenience of carrying out a characterisation of the medium in laboratory in the cases when a fine resolution of the superficial anomalies or of intermediate depth is required. Related with these investigations (characterisation of means and calibration of antennas), several applications to real cases have been performed and studied. These applications have allowed to solve practical problems and, at the same time, to observe the advantages of applying the advances of the investigation, as well as to make progress in the identification techniques and suppression of noise introduced by external or multiple reflections. The main cases resolved make reference to: control of restoration, interventions and rehabilitation in monuments or in historical buildings (cases of the Roman theatre of Sagunto and the Gothic bridges on the river Turia), study of damages in buildings of the cultural heritage (cases of the Cathedral of Valencia and the Church of San Jorge, in Paiporta), characterisation of archaeological locations (cases of the underground of the Cathedral of Valencia, Church of San Jorge and the Roman fortress and the convent in Alcántara). Some results and the best cases cases are synthesised in monographic cards. These cards present, in schematic form, all the information about the studied problem, the emplacement and the used tool. These cards will be very useful in the study of similar cases, and it is expected that they constitute the beginning of a catalogue of cases and solutions.

Gypsum rocks are widely exploited in the world as industrial minerals. The purity of the gypsum rocks (percentage in gypsum mineral –CaSO4•2H2O- in the whole rock) is a critical factor to evaluate the potential exploitability of a gypsum deposit. It is considered than purities higher than 80% in gypsum are required to be economically profitable. Gypsum deposits have been studied with geoelectrical methods; a direct relationship between the electrical resistivity values of the gypsum rocks and its lithological composition has been established, with the presence of lutites being the main controlling factor in the geoelectrical response of the deposit. This phenomenon has been quantified by means of a combination of theoretical calculations, laboratory measurements and field data acquisition. A geoelectrical classification of gypsum rocks defining three types of gypsum rocks has been elaborated. Anhydrite (CaSO4) is frequently found in gypsum quarries and in no-outcropping sulphates. Because of its highest hardness than gypsum it supposes a problem for the extraction of gypsum; the fronts of the quarries in which anhydrite is found are stopped at the moment when it appears. The electrical properties of calcium sulphates have been studied by means of geoelectrical methods. The conductivity of crystals has been tested in laboratory. A direct relationship between the electrical conductivity values of the calcium sulphate rocks and its lithological composition has been established being the lutitic matrix the main controlling factor when it is percolant (connected at long range). When the rock is matrix dominant, the electrical resistivity trend is bond to the Hashin-Shtrikman lower bound for multiphase systems. On the other hand, when the rock is calcium sulphate dominant the trend shows the one of the Hashin-Shtrikman upper bound. A geoelectrical classification for calcium sulphate rocks has been elaborated. With this classification it is possible to differentiate between calcium sulphate rocks with different composition according to their electrical resistivity value. Glauberite (Na2Ca(SO4)2) is nowadays exploited as industrial mineral. Glauberite rocks usually have high lutite content in their composition, together with other evaporictic minerals as gypsum, anhydrite or halite among others. There is no reference to the conductivity of glauberite rocks in the bibliography, but due to their impurity it is expected to observe values as the observed for other sulphates in the matrix domain (less than 55% in purity). Two areas of the Ebro river basin (the Zaragoza and La Rioja sectors) have been studied by means of electrical resistivity tomography profiles, in which glauberite has been found in boreholes. As example of application for the study of sulphate deposits, an electrical resistivity tomography survey has been carried out in the Pira Gypsum member (SE of Catalan margin of the Tertiary Ebro Basin, Spain). Additionally, a continuous coring drill was performed in order to support the study. Electrical imaging has been successfully applied to identify the gypsum deposits interlayered in lutite units. Another resistivity survey has been carried out in an active gypsum quarry in the Gelsa Gypsum unit (Zaragoza, N Spain). During the extraction of the rock, the most important parameters to know are the purity changes in the deposit. Sudden changes in the purity make the processing of the raw material less profitable. The performed profiles have shown different gypsum layers from which the purest layers have been identified. Electrical resistivity tomography lines are useful in prospection of gypsum deposits. However, electrical imaging prospection should be supported by an accurate petrological study of the deposits, in order to properly interpret the resistivity profiles. / Com a tècnica alternativa o complementària a la realització de sondejos, es proposen les tècniques geoelèctriques per a l'estudi de dipòsits de sulfats. En els estudis previs duts a terme que trobem en la bibliografia, les diferents roques sulfatades tenen assignats amplis rangs de resistivitat elèctrica i la seva classificació està pobrament desenvolupada. L'objectiu d'aquesta Tesi Doctoral és definir les propietats elèctriques de les roques sulfatades assignant-los rangs de valor de resistivitat elèctrica precisos i posant en relació la seva variació amb els canvis composicionals. A tal fi s'han dut a terme estudis a diferents escales. Addicionalment s'han dut a terme assajos de laboratori així com modelitzacions computacionals i càlculs teòrics amb els quals s'han comparat els resultats obtinguts en el camp. S'ha quantificat la relació entre la conductivitat elèctrica d'aquests materials amb la seva composició. Per a això, s'han dut a terme mesures en pastilles sintètiques amb diferents composicions i s'han elaborat models composicionals. S'han estudiat diferents formacions de sulfats amb composicions dispars mitjançant perfils de tomografia elèctrica. Gràcies a la comparació de resultats s'ha establert que la connectivitat entre les partícules de la matriu juga un paper clau. S'han analitzat les estructures que solen trobar-se en els dipòsits de sulfats mitjançant models teòrics i s'han comparat amb els perfils realitzats en el camp. Com a exemples d'aplicació, s'ha estudiat un dipòsit de guix en les rodalies de la localitat de Pira (Tarragona), on gràcies a la tomografia elèctrica ha estat possible diferenciar diferents nivells de guix i identificar el guix potencialment explotable amb finalitats industrials. En una pedrera a Gelsa (Saragossa) s'ha aplicat amb èxit la tècnica de la tomografia elèctrica per identificar nivells de guix de major puresa que estan sent actualment explotats en el front de pedrera i s'ha estudiat una zona en la qual la pedrera continuarà la seva explotació en el futur. En línies generals s'ha establert una base de dades sobre la conductivitat elèctrica de les roques de sulfats i s'ha demostrat la utilitat dels mètodes geoelèctrics en la seva exploració.

La presente investigación se efectuó por la importancia de los estudios geofísicos en la actualidad en la prospección del suelo con fines de su aplicación e inclusión en la Norma Técnica de Edificaciones E.050 Suelos y cimentaciones (2018) para edificaciones y otras obras. La metodología empleada se basó en el estado del arte de las bases teóricas de los tipos de ondas estudiadas para la determinación de los parámetros físicos obtenidos mediante la variedad de métodos geofísicos. Seguidamente, se estudiaron los tipos de métodos geofísicos mayormente empleados en las prospecciones aplicadas en estudios de suelos para cimentación, considerando las aplicaciones de estos métodos para determinar las propiedades del suelo. Se efectuó la revisión bibliográfica de los métodos geofísicos que se emplean habitualmente a nivel nacional e internacional aplicados a suelos y cimentaciones, habiéndose determinado cuáles métodos son los más empleados. Además, se revisó la combinación de métodos geofísicos utilizados en los estudios geotécnicos para determinar parámetros diferentes, los cuales se complementan para los fines de estudio requeridos. También se verificó el complemento de las prospecciones geofísicas con los ensayos de exploración directa geotécnica (SPT, CPTu, entre otros.). Se analizaron las normas de diferentes países, referidas a los estudios geofísicos aplicados a la geotecnia, en las exploraciones de suelos, habiéndose encontrado una basta información de la aplicación de los métodos geofísicos. Las exploraciones geofísicas en estas normas son bastante amplias en algunos países como en: Inglaterra, EE. UU., España, México, Chile, Costa Rica, entre otros. En la mayoría de estas normas se indica que los estudios geofísicos deben complementarse con los estudios de exploración directa para una adecuada interpretación de las propiedades del suelo. Finalmente, se realizaron las propuestas producto de esta investigación. Se propone adicionar un artículo, el cual se base en la inclusión de los métodos geofísicos en la NTE E.050 Suelos y cimentaciones, agregar las Tablas N.°5 (Ensayos Geofísicos), con la descripción de los ensayos y sus respectivas normativas o referencias, y N.°6 (Aplicaciones de los ensayos geofísicos) con los parámetros obtenidos de cada método. Finalmente, se propone el ítem 15.5.4, con la cuantificación de las prospecciones geofísicas dada la importancia de las edificaciones en una investigación geotécnica.