caracterización de suelos arenosos

MEXICO

Caracterización de suelos arenosos mediante
análisis de ondas de superficie

ESPECIALIDAD:
Ingeniería Civil

Salvador Lazcano Díaz del Castillo
Maestro en Ciencias

20 de septiembre del 2007

Caracterización de suelos arenosos mediante análisis de ondas de superficie

CONTENIDO:

Resumen ejecutivo

3

1. Caracterización de suelos

4

1.1.

Caracterizaciónmediante pruebas mecánicas

4

1.2.

Caracterización mediante pruebas geofísicas

7

2. Ondas elásticas en depósitos de suelos

8

2.1.

Tipos de ondas elásticas

8

2.2.

Velocidad de onda de corte (VS)

9

2.3.

Ondas de superficie

9

3. Ondas de superficie en depósitos de suelos

11

3.1.

Diversos métodos de análisis

11

3.2.

Refracción deMicrotremores (ReMi)

12

4. Aplicaciones prácticas

14

4.1.

Caracterización sísmica de depósitos de suelos

14

4.2.

Evaluación de asentamiento de zapatas en arenas

19

5. Conclusiones

21

Referencias

24

Agradecimientos

27

Currículum vitae

28

Especialidad: Ingeniería Civil

2

Caracterización de suelos arenosos mediante análisis de ondas de superficieRESUMEN EJECUTIVO

Las arenas son suelos que poseen estructuras naturales con características tales
que, para fines prácticos, impiden ser muestreadas en forma inalterada para su
posterior estudio en laboratorio. Por esta razón, desde los inicios de la mecánica
de suelos en la primera mitad del siglo XX, se optó por evaluar las propiedades
de los depósitos arenosos recurriendo a pruebas insitu o de campo. La prueba de
penetración estándar fue una de las primeras empleadas para dichos fines, y
sigue siendo ampliamente utilizada, pero también fuertemente criticada por la
inconsistencia en sus resultados. A dicha prueba mecánica le siguieron otras,
entre las que se encuentran principalmente los conos dinámico y estático,
presiómetro y dilatómetro, entre otros. Desde principiosde la década de 1970,
gracias al avance de la electrónica, se comenzaron a utilizar pruebas geofísicas,
principalmente de tipo sísmico, para estudiar suelos. Los primeros métodos
geofísicos usados fueron refracción sísmica, crosshole y downhole. En la década
de 1980 se incorporó el uso de análisis de ondas de superficie al campo de la
caracterización de suelos. Esta es una técnica noinvasiva, en la cual se colocan
sensores en la superficie del terreno para registrar la llegada de diversos tipos de
ondas, y mediante diversos métodos de análisis se pueden obtener perfiles de
variación de velocidad de onda de corte (VS) a profundidad. Algunos de estos
métodos son SASW (Spectral Analysis of Surface Wave), MASW (Multi-channel
Analysis of Surface Wave) y ReMi (RefractionMicrotremor).
La utilidad primaria de las pruebas geofísicas sísmicas en el campo de la
geotecnia es la determinación de variaciones en la velocidad de onda de corte
(VS) a profundidad. Conocidas las VS, es posible calcular la rigidez de la
estructura de los suelos (módulos de cortante – G - y elástico - E) que pueden
ser usados tanto en problemas dinámicos (cimentación de maquinaria, sismos
leves,etc.) como en diseño de cimentaciones ante cargas estáticas. Otra
aplicación es la caracterización de depósitos de suelo ante sismos.
En este trabajo se presentarán varias experiencias en suelos arenosos de
Guadalajara y de la costa de Jalisco y Nayarit, en donde se utilizó la técnica ReMi
para determinar velocidades de onda de corte (VS) y a partir de esta información
se caracterizó elcomportamiento sísmico de suelos y se estimaron magnitudes
de asentamientos de zapatas.
La técnica ReMi en particular, y en general los métodos de análisis de onda de
superficie (SASW, MASW, CSW, etc.), prometen ser herramientas valiosas para
utilizarse en la caracterización de depósitos de suelos arenosos, junto con una o
más pruebas de campo (penetración estándar, conos estático y dinámico,...