Modelamiento dinámico de perfiles geotécnicos bidimensionales de gran escala en la Cuenca de Santiago

Abstract

La Cuenca de Santiago se ubica en una zona de subducción con permanente actividad sísmica, por lo que ha sido afectada por grandes terremotos a lo largo de su historia, evidenciando amplificación sísmica en ciertos tipos de suelos y sectores. Esta investigación realiza un modelamiento dinámico de 3 perfiles geológicos-geotécnicos que cruzan la Cuenca en orientación Norte-Sur y Este-Oeste, con dimensiones longitudinales desde 45 km hasta 60 km. Cada perfil es construido a partir de estudios gravimétricos actuales, mediciones de ruido ambiental registradas por estaciones banda ancha, razones espectrales H/V y sondajes disponibles. Los perfiles son modelados a través del código basado en el método de diferencias finitas 2DFD_DVS desarrollado por el grupo NuQuake (http://www.nuquake.eu), el cual permite simular la propagación de ondas y el proceso de generación de sismos en una estructura bidimensional heterogénea y viscoelástica con una superficie libre plana. Además, el código permite generar modelos numéricos unidimensionales a partir del perfil bidimensional ingresado. Los modelos son perturbados a través de un frente de ondas dado por una función fuente tipo Gabor ubicada a una profundidad de 5.0 km y con una frecuencia máxima de 5.0 Hz. En un modelamiento bidimensional para poder obtener las 3 componentes del sismo, se requieren 3 simulaciones. La primera simulación de tipo P-SV se realiza para las ondas SV, la segunda de tipo SH se ejecuta para ondas SH y la tercera, de tipo P-SV, para ondas de tipo P. Los resultados muestran como la geometría de la Cuenca y el tipo de suelo existente modifica la respuesta en superficie. La zona norte, norponiente y poniente evidencian una gran generación de ondas superficiales que incrementan la duración del movimiento producto de las bajas velocidades de onda de corte de sus suelos y la múltiple interacción de ondas con los afloramientos rocosos. Por otro lado, se verifica el buen comportamiento sísmico de la grava de Santiago, tanto en los sismogramas sintéticos con una duración más corta del movimiento, como en el dominio espectral con razones espectrales prácticamente planas. Los modelos unidimensionales no logran captar las múltiples interacciones de ondas con los afloramientos rocosos, generando sismogramas sintéticos de menor duración que los obtenidos con una simulación bidimensional, en la zona norte, norponiente y poniente. Para depósitos de grava de Santiago, prácticamente no existen diferencias entre simulaciones unidimensionales y bidimensionales. Para la modelación bidimensional, los resultados entregan una buena consistencia entre las curvas de razones espectrales H/V medidas y simuladas. Esto permite concluir que, para la geometría del basamento rocoso considerada, las velocidades de propagación de onda definidas son representativas de los depósitos de la Cuenca.