Análisis de interferometría sísmica para la estimación de perfiles de velocidades de ondas S profundos en Lima Metropolitana

Abstract

En esta tesis se estimaron ocho perfiles de velocidades de ondas de corte (Vs) profundos utilizando interferometría sísmica. La primera fase del estudio consistió en recopilar datos de perfiles obtenidos mediante ensayos con arreglos de microtremores, los cuales alcanzan profundidades superiores a 30 m. Estos datos sirvieron como base para definir el área de estudio. Para lograr el objetivo de la tesis y en el marco del proyecto SATREPS 2021-2026 “Desarrollo de un Sistema Experto Integrado para la Estimación y Observación del Nivel de Daño en la Infraestructura del Área Metropolitana de Lima”, se instalaron siete sensores de banda ancha en Lima Metropolitana. El propósito de estos sensores es monitorear el movimiento continuo del suelo y predecir el comportamiento en periodos largos. La información obtenida de los sensores permitió extraer las funciones de Green mediante el análisis de correlaciones cruzadas en el dominio de las frecuencias. Se evaluó el tiempo necesario para alcanzar la convergencia de las funciones de Green, determinando que se requieren al menos 2000 horas (aproximadamente 3 meses) de registro continuo para obtener una aproximación precisa. Las funciones de Green fueron filtradas con filtros gaussianos para obtener la dispersión de ondas superficiales (Rayleigh y Love) en términos de velocidades de grupo. A partir de los valores máximos obtenidos, se definieron las curvas de dispersión para periodos comprendidos entre 0.30 s y 2.00 s. Las curvas de dispersión obtenidas de los perfiles recopilados se combinaron con las obtenidas mediante interferometría sísmica para ampliar el rango de dispersión. Estas últimas curvas se invirtieron conjuntamente (Rayleigh y Love) para obtener los perfiles Vs profundos. Finalmente, se verificaron los perfiles comparando sus curvas de elipticidad con las relaciones espectrales HV, encontrando un buen ajuste tanto para periodos cortos como largos (menores a 1.00 s).

In this thesis, eight deep shear wave velocity (Vs) profiles were estimated using seismic interferometry. The first phase of the study consisted of collecting data from profiles obtained through tests with microtremor arrays, which reach depths greater than 30 m. These data served as a basis for defining the study area. To achieve the objective of the thesis and within the framework of the SATREPS 2021-2026 project “Development of an Integrated Expert System for the Estimation and Observation of the Level of Damage in the Infrastructure of the Metropolitan Area of Lima”, seven broadband sensors were installed in Metropolitan Lima. The purpose of these sensors is to monitor the continuous movement of the ground and predict the behavior over long periods. The information obtained from the sensors allowed the extraction of Green functions through the analysis of cross-correlations in the frequency domain. The time required to reach convergence of the Green functions was evaluated, determining that at least 2000 hours (approximately 3 months) of continuous recording are required to obtain an accurate approximation. The Green functions were filtered with Gaussian filters to obtain the dispersion of surface waves (Rayleigh and Love) in terms of group velocities. From the maximum values obtained, dispersion curves were defined for periods between 0.30 s and 2.00 s. The dispersion curves obtained from the collected profiles were combined with those obtained by seismic interferometry to expand the dispersion range. These latter curves were jointly inverted (Rayleigh and Love) to obtain the deep Vs profiles. Finally, the profiles were verified by comparing their ellipticity curves with the HV spectral ratios, finding a good fit for both short and long periods (less than 1.00 s).