La prospección sísmica hoy en día resulta indispensable en cualquier proyecto de ingeniería para el análisis de los efectos de sitio y la evaluación del riesgo sísmico. En Chile se utiliza la medición del promedio de velocidades de onda de corte en los 30 m superficiales (Vs30) para la clasificación sísmica de los suelos, según la norma NCh433, NCh2745, NCh2369, DS N°61, Manual de carreteras, Vol 3. Los métodos basados en la dispersión de ondas de superficie (MOS) permiten determinar el parámetro Vs30, estos se basan en determinar los tiempos de recorridos de las ondas superficiales (Tipo Rayleight), desde una fuente sísmica hasta una serie de sensores o geófonos. Estos métodos entregan, para cada sector prospectado, una estimación del perfil de velocidades de ondas de corte versus la profundidad.
Este tipo de técnicas geofísicas permiten determinar la velocidad de propagación de la onda en el medio entre los sensores, mediante la medición del tiempo y la distancia del recorrido. La velocidad está controlada por las propiedades físicas de cada material y se correlacionan a diversas propiedades mecánicas propias de cada uno.
Los métodos basados en ondas superficiales (MOS) pueden ser clasificados en métodos activos y métodos pasivos. En los métodos activos las ondas superficiales son generadas por una fuente dinámica controlada que genera una perturbación en superficie y registradas por geófonos, un ejemplo de estos es la técnica MASW (Multichanel Analysis of Surface Waves) que se basa en la medición de ondas superficiales tipo Rayleigh y su carácter dispersivo cuando atraviesan un medio estratificado.
Mediante el método MASW es posible determinar el Vs30 de diferentes tipos de suelos. Este método se basa principalmente en una medición del tipo activa, donde la fuente generadora de las perturbaciones corresponde a una fuente impulsiva. Como su nombre lo dice, consiste en un arreglo de múltiples canales, de al menos 12 geófonos que se disponen linealmente, equidistantes entre sí. El análisis de las ondas de corte producidas en el subsuelo permiten la obtención de la curva de dispersión de las ondas superficiales (Rayleigh), y la posterior obtención de parámetros, mediante un equipo de exploración geofísica y softwares especializados, que analizan e interpretan los resultados obtenidos (figura 1a y 1b). Esto permite determinar el perfil de la velocidad de ondas de corte, para posteriormente realizar la clasificación del suelo.
En algunos casos puede que este método sea insuficiente para un análisis más preciso a la profundidad deseada. Estos pueden darse en situaciones con mucho ruido ambiental o cuando el suelo en estudio posea los estratos rígidos a poca profundidad. Para estas situaciones se recomienda complementar el uso de MASW con un método pasivo como ReMi.
Algunas aplicaciones de estas técnicas son:
- Detección del sustrato rocoso y de su estado mecánico, grado de compactación, etc.
- Caracterizar geotécnicamente los suelos.
- Determinar módulo de deformabilidad de los materiales (en conjunto con método de refracción sísmica con medición de Vp)
- Caracterizar sísmicamente el suelo.
- Determinación de parámetro Vs30.
- Determinación de la profundidad al basamento.
- Evaluación del riesgo sísmico.
- Determinar espesores de depósitos sedimentarios o suelos antropogénicos..
a) Diagrama de velocidad versus frecuencia y curva de dispersión para método MASW. b) Gráfico misfit para modelo sísmico teórico y de terreno. (elaboración propia)
