Análisis de los aspectos geotécnicos en depósitos sedimentarios recientes con vistas a la microzonación sísmica : aplicación a la ciudad de Murcia

Resumen

La microzonación sísmica representa la plasmación en un mapa de todos o alguno de los conocimientos existentes sobre la respuesta del terreno, las estructuras y la interacción entre ambos, como consecuencia de la acción producida por un terremoto en un emplazamiento concreto. Desde de la 2ª Guerra Mundial, se han venido desarrollando lenta y con escasa cobertura este tipo de estudios en algunas partes del mundo. Las incertidumbres del fenómeno, junto con la extensa variabilidad del marco geológico de las zonas de riesgo sísmico reseñables en el mundo, además de problemas económicos por el alto coste de ejecución de estos estudios, han hecho que no existan métodos rigurosos y fiables que aborden muchos de los aspectos involucrados en una microzonación sísmica. No obstante, las investigaciones en este campo son cada vez más abundantes como así lo constatan los congresos sismológicos y de ingeniería sísmica, y ha aumentado de forma significativa la disponibilidad de registros acelerográficos que, aunque todavía insuficientes, son muy importantes para cualquier análisis racional sobre respuesta sísmica del terreno de cierto detalle en un sitio concreto. La evolución y mejora de las técnicas de microzonación sísmica estarán siempre condicionadas por los avances en el conocimiento de muchas disciplinas como la dinámica de suelos, la modelización dela respuesta del terreno y de las estructuras, los estudios de peligrosidad sísmica regional, la investigación en mecanismos focales, la realización de campañas de geofísica regional y local, sin contar con temas de urbanismo, arquitectura y económicos. Todo ello hace, que dada la elevada incertidumbre en las investigaciones sobre caracterización de focos sísmicos y zonas de trayectoria que pueden influir en el sitio de emplazamiento, propicie que la mayoría de los estudios de microzonación sísmica se centren fundamentalmente en la caracterización de la propagación de ondas sísmicas en el ámbito cercano al emplazamiento partiendo de un input sísmico, estimado como consecuencia de la trayectoria y foco de la onda sísmica, que sirve de entrada en el modelo de respuesta para los distintos sitios. Actualmente, son muchos los proyectos de investigación en el mundo que buscan ir acotando las limitaciones de este campo. Sin embargo, la mayoría de estas investigaciones se basan en métodos que a priori se consideran más rápidos y baratos frente a los que necesitan un amplio contenido en datos y análisis mecánico/geotécnico ante terremotos de los materiales encontrados. La presente tesis pretende analizar los aspectos geotécnicos relacionados con los depósitos sedimentarios recientes con una perspectiva orientada a la necesidad de incorporar este tipo de datos que, por lo general, suele ser escasamente contemplada o usada de forma eficiente en los estudios de microzonación sísmica. Se ha ceñido el análisis de respuesta a ver la influencia de parámetros como laVs, espesor y secuencias de capas, pesos unitarios, curvas de materiales (G/Gmax-γ y D-γ) y la posición del nivel freático en aquellas situaciones relacionadas con comportamientos del terreno de baja-media deformación. No siendo objeto de esta tesis, los efectos de media y alta deformación en dichos depósitos recientes (licuefacción o inestabilidades de ladera). Se ha seleccionado la ciudad de Murcia como zona piloto para la validación de esta tesis, por localizarse sobre depósitos fluviales del río Segura y estar encuadrada en un área de potencialidad sísmica de las Cordilleras Béticas. Se ha realizado una discusión de todos aquellos aspectos geotécnicos más relevantes en relación a los antecedentes en la zona de estudio y su influencia geotécnica en la respuesta sísmica. Se exponen además las implicaciones de los mismos en la microzonación sísmica, sus carencias y limitaciones para la configuración de escenarios y se señalan las futuras líneas de investigación en este campo. ----------ABSTRACT---------- Seismic microzonation maps consist on the representation of all or any of the existing knowledges about the response of the ground, structures and interaction between them, due to the action of an earthquake at a particular location. Since the WW, these studies have been developing slowly and partially in some parts of the world.The uncertainties of the phenomenon, along with the great variability of the geological settings of the notable seismic risk areas in the world, plus economic drawbacks because of the high execution costs of these studies, have been the main reasons for not to have rigorous and reliable methods to address many of the issues involved in a seismic microzoning. However, research in this field is becoming more abundant, as evidenced by holding of congresses on seismology and earthquake engineering,and the availability of acceleration records has significantly increased, what, although still in sufficient, is very important for any rational analysis of the seismic ground response with some detail at a particular site.The development and improvement of seismic microzoning techniques will always be conditioned by the advances in the knowledge of many disciplines such as soil dynamics, modeling of the ground/structure response, regional seismic hazard studies, focal mechanisms research, regional and local geophysical investigations, etc., not taking into account issues of urbanism, architecture and economic. All this implies that, given the high uncertainty on the characterization of seismic sources and areas of experience that can influence the site, most of the seismic microzonation studies focus mainly on the characterization of the seismic waves propagation in the area near to the site, based on seismic input, estimated from the path and focus of the seismic wave, which serves as input to the response model for the different sites. Currently, many research projects in the world look to reduce the limitations in these fields. However,most of them are based on methods that, a priori, are faster and cheaper compared to those that need a comprehensive data content and a mechanical/geotechnical analysis of the materials in relation to earthquakes..This thesis aims to analyze the geotechnical aspects of recent sedimentary soil deposits, oriented to the need to incorporate this type of data, often poorly considered or used inefficiently, in seismic microzonation studies. The analysis has been limited to study the influence of parameters such as Vs,thickness and sequence of the layers, unit weights, curves (G/Gmax and D-γ-γ) of the materials and position of the water table in those situations related to the behaviour of soils with low-medium deformation. It is not subject of this thesis the study of the effects of medium and high deformation in these recent deposits (e.g. liquefaction or slope instabilities). It has been selected the city of Murcia asa pilot area for validation of this thesis, as it is located on the Segura river deposits in an area of seismic potential of the Andalusian Betic mountain range. A discussion of those most relevant geotechnical aspects is carried out, in relation to the study area’s background and the geotechnical influence on the seismic response. Also their implications in seismic micro-zoning are discussed, and their shortcomings and limitations for configuring scenarios are presented, and future research lines in this field are proposed.