Estudio y optimización de técnicas basadas en ruido ambiente para la caracterización del terreno: aplicación en el SE de la Península Ibérica

La presente tesis doctoral, realizada por compendio de publicaciones, se centra en el estudio y optimizacion de tecnicas de sismica pasiva basadas en el registro de ruido ambiente. Con ello se pretende mejorar el procedimiento que comienza con la adquisicion de los datos, continua con el procesado y el analisis de los mismos y finaliza con la utilizacion de los resultados para la caracterizacion del terreno y de la propia senal registrada. Las tecnicas sismicas basadas en el registro de ruido sismico o ruido ambiente se han vuelto muy populares en los ultimos diez anos para el estudio de la respuesta local del terreno frente al paso de las ondas sismicas, lo que se conoce como efecto local o de sitio (ej. Mundepi et al., 2010). La mayor ventaja de este tipo de tecnicas, frente a los metodos geotecnicos tradicionales, es que sin ser invasivas proporcionan resultados fiables de una forma facil, rapida y a bajo coste (Bonnefoy-Claudet et al., 2006). La tecnica mas conocida y usada para analizar ruido ambiente es la razon espectral horizontal-vertical H/V (Nakamura, 1989). Dicha tecnica proporciona una estimacion fiable sobre la frecuencia de resonancia del terreno (Bonnefoy-Claudet et al., 2008). Sin embargo, existe un debate abierto en la comunidad sismologica sobre los aspectos practicos y teoricos del metodo (ej. Herak, 2008; Albarello y Lunedei, 2010). Otro tipo de tecnicas, denominadas en array, requieren de un conjunto de estaciones registrando simultaneamente en una geometria conocida. Dichas tecnicas en array permiten estimar la curva de dispersion de velocidades para ondas superficiales (frecuencia-velocidad) (Richwalski et al., 2007). Luego, es posible inferir una estructura de velocidades local o modelo de capas de terreno con distintas velocidades de onda S, a partir de la inversion de dicha curva de dispersion, obteniendo lo que se conoce como perfil de velocidades de onda S o Vs (Kind et al., 2005). En cuanto a la disponibilidad de material (articulo 1) se ha puesto de manifiesto la viabilidad de geofonos verticales de frecuencia natural 10 Hz para la realizacion de estudios en array registrando ruido ambiente. Los estudios realizados en torno al diseno de campanas de campo en array (articulo 2) muestran que geometrias como la triangular de 7 estaciones o la circular de 9 estaciones, con una en el centro, son claramente preferibles a configuraciones poligonales equivalentes, cuando se analiza su respuesta teorica y su rango de validez en numero de ondas. Asi mismo, para un numero reducido de estaciones, es conveniente mantener la continuidad espacial de los sensores ya que los arrays pequenos, pero bien configurados, pueden extender ampliamente su capacidad de analisis en el rango de las bajas frecuencias. Para el procesado del ruido registrado, se ha desarrollado un programa informatico (articulo 3) que permite realizar el analisis wavelet y el filtrado de senales sismicas multicanal de forma simultanea y en un entorno de facil manejo y comprension. Del estudio sobre como influye la polarizacion del campo de ondas (Galiana-Merino et al., 2011) en la aplicacion de la tecnica H/V (articulo 4) se deduce que aunque la contribucion de las ondas linealmente polarizadas es suficiente para proporcionar el pico H/V en frecuencia segun SESAME (2000), su papel no basta para obtener la amplitud original del mismo. Por tanto, la contribucion de las ondas Rayleigh, elipticamente polarizadas, no puede ser desestimada. Ademas, se presentan dos estudios de aplicacion en la cuenca del Bajo Segura (articulo 5) y en la zona de deformacion de Alfahuara-Botardo (articulo 6). Con la aplicacion de la tecnica H/V, de tecnicas en array y la obtencion de perfiles de velocidad de ondas S, para estudiar la geologia local en cada caso. Utilizando tambien otras tecnicas geofisicas complementarias como la gravimetria.