Aplicación del ensayo MASW para la determinación de las velocidades de ondas de corte y correlaciones con el ensayo CPT

Abstract

En la actualidad, conocer las propiedades del suelo, sin tener información previa del terreno en estudio, ha cobrado valor a través de los métodos geofísicos, especialmente en las obras de ingeniería civil. Las propiedades geofísicas están relacionadas con las propiedades geotécnicas mediante la velocidad de onda de corte (VS), estas relacionan al módulo de corte (G), módulo de elasticidad (E), módulo de Poisson (), densidad (), etc. Por ello, la velocidad de onda de corte (VS) es una de las propiedades que ha sido estudiada en las últimas décadas con mayor detalle, y es de vital importancia para el diseño sismo resistente de las estructuras. La velocidad de onda de corte es de vital importancia en evaluaciones del potencial de licuación, amplificaciones del suelo y clasificación sísmica del sitio (Kramer, 1996). Los métodos geofísicos para investigaciones del terreno fueron desarrollados entre los años 1999 y 2000, empezando con el método del Spectral Analysis of Surface Waves (SASW) por los ingenieros y científicos del Kansas Geological Survey (KGS); no obstante, en la actualidad el ensayo Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) es más aceptado debido a sus ventajas sobre su predecesor (SASW) (Park et al., 1999). La presente tesis tiene como fin determinar perfiles de velocidad de onda de corte en función de la profundidad; para ello, pretende dar un conocimiento en la metodología del método MASW, explicando sus tres partes principales, a través de la metodología planteada: adquisición de datos de campo, análisis de dispersión y el análisis de inversión (Park et al. 1999). Para dicho fin, se toma como caso de estudio tres lugares ubicados en Europa: dos de ellos en Francia (Grenoble y Cadarache) y el último en Italia (Mirandola), lugares de donde se tiene información disponible de campo (esta información fue revisada y descargada, de libre acceso, en la página web interpacific.geopsy.org.). Para el desarrollo del trabajo se presenta primero las bases teóricas donde se apoya el método MASW, que son el análisis de dispersión mediante la aplicación del método de cambio de fase (phase-shift method) y el proceso de inversión mediante la aplicación del método de la matriz de rigidez (stiffness matrix method); así mismo, de los casos de estudio, se concluye la importancia de analizar varios casos, debido a que la metodología planteada es una metodología no determinista; para ello, se presentará la influencia de algunos parámetros de entrada, para los modelos de tierra plana empleados, cuando estos varían, y se demostrará la sensibilidad del error (misfit) cuando se varía el número de capas usados en los modelos. Además, a modo de complementar los resultados del método de MASW, se añaden las bases teóricas de las metodologías invasivas del terreno, tales como el CPT (cone penetration test); así como una relato de su literatura desde sus orígenes en la década de 1950 en la Universidad de Delft en Holanda, los parámetros obtenidos del mismo ensayo; así mismo, presentar la literatura disponible sobre la relación con el perfil de velocidad que es posible generar mediante correlaciones de diversos autores expertos en geotecnia; entre ellos, para el desarrollo de la tesis, se explicarán brevemente las correlaciones, a través de las ecuaciones planteadas por los siguientes autores: Hegazy & Mayne (1995), Piratheepan (2002), Mayne (2006), Robertson (2009) y McGann et al. (2015).