Modelamiento numérico bidimensional para la evaluación de la respuesta sísmica de un depósito de estratigrafía variable en Bellavista - Callao

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo presentar el modelamiento numérico bidimensional en una zona del distrito de Bellavista – Callao. Este estudio inició con la revisión de información, recopilación de investigaciones geotécnicas cercanas a la zona de estudio y continuó con el plan de trabajo para ejecutar las investigaciones de campo. Estas consistieron en la ejecución de ensayos geofísicos convencionales del tipo Análisis Multicanal de Ondas Superficiales (MASW) y ensayos no convencionales como los arreglos de microtremores a gran escala, cada uno con la finalidad de obtener resultados de velocidades de ondas de corte en superficie y en profundidad, respectivamente. Como parte de los objetivos específicos, se realizó la interpretación de las investigaciones de campo integrando la información directa e indirecta de campo. Esto dio como resultado un perfil bidimensional presentando diferentes estratos tanto en granulometría como en variación de ondas de corte. Cabe resaltar que las investigaciones directas como las perforaciones que forman parte de la recopilación de información llegaron como máximo a 60 m de profundidad. En tal sentido, para alcanzar mayores profundidades de exploración, se complementó con los arreglos de microtremores los cuales llegaron a profundidades superiores a 400 m. Los resultados obtenidos permitieron estimar que el basamento rocoso en el sector del estudio está alrededor de los 300 m de profundidad, tomando como referencia un valor de velocidad de ondas de corte mayor a los 2500 m/s. Esta suposición se correlaciona con la información presenta por Arce (1984) en donde se estima que el basamento rocoso se ubica a una profundidad superior a los 300 m. Los análisis iniciaron tomando como base los resultados del programa DEEP SOIL en comparación con los resultados del PLAXIS para el caso unidimensional (1D). El procedimiento consistió en comparar los espectros de respuesta sísmica obtenidos de ambos programas con la finalidad de calibrar ciertos parámetros de ingreso, tales como los coeficientes de Rayleigh. Posteriormente, estos parámetros ajustados fueron empleados para el modelo bidimensional (2D) empleando las mismas características generales. Cabe mencionar que para los análisis 1D y 2D se tuvo especial cuidado en utilizar las condiciones de borde, tanto laterales como en la base, los cuales son compatibles con el tipo de problema en particular asociado a la propagación de ondas sísmicas. Finalmente, los resultados mostraron que el perfil bidimensional permite evaluar sísmicamente el suelo a través de la variación de la aceleración en una sección 2D, a diferencia de evaluar a través de un análisis unidimensional en donde solo se obtendría como resultado un valor puntual de aceleración en un perfil determinado.

This thesis aims to present two-dimensional numerical modeling in an area of the Bellavista – Callao district. This study began with the review of information, compilation of geotechnical investigations closes the study area and continued with the work plan to execute the field investigations. These consisted of the execution of conventional geophysical tests like the Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) and unconventional tests such as large microtremor arrays, each one with the purpose of obtaining results of shear wave velocities on the shallow and in depth, respectively. As part of the specific objectives, the interpretation of field investigations was carried out by integrating direct and indirect field information. These resulted in a two-dimensional profile presenting different layer both in granulometry and in shear wave variation. It should be noted that direct investigations such as drilling that are part of the information collection reached a maximum depth of 60 m. In this sense, to reach greater exploration depths, it was complemented with large microtremor arrays, which reached depths greater than 400 m. The results obtained allowed us to estimate that the rock basement in the study area is around 300 m deep, taking as reference a shear wave speed value greater than 2500 m/s. This assumption correlates with the information presented by Arce (1984) where it is estimated that the rock basement is located at a depth greater than 300 m. The analyzes began based on the results of the DEEP SOIL program in comparison with the results of PLAXIS for the one-dimensional (1D) case. The procedure consisted of comparing the seismic response spectra obtained from both programs to calibrate certain input parameters, such as the Rayleigh coefficients. Subsequently, these adjusted parameters were used for the two-dimensional (2D) model using the same general characteristics. It is worth mentioning that for the 1D and 2D analyzes special care was taken to use boundary conditions, both lateral and at the base of the models, compatible with the problem associated with the propagation of seismic waves. Finally, the results showed that the two-dimensional profile allows the soil to be seismically evaluated through the variation of acceleration in a 2D section, unlike evaluating through a one-dimensional analysis where only a specific acceleration value would be obtained as a result a certain profile.