Application of a heuristic method for the estimation of S-wave velocity structure

Aplicación de un método heurístico para la estimación de la estructura de la velocidad de la onda S

La evaluación de los efectos locales es una de las labores más importantes en la Ingeniería Sismológica. Con el fin de realizar una evaluación es necesario determinar la estructura de velocidades de ondas S del sitio. Adicionalmente, en algunas cuencas, es importante conocer la estructura de los sedimentos profundos, debido al fenómeno de amplificación de ondas de baja frecuencia. Existen varias técnicas para lograr este propósito, probablemente la menos costosa es el uso de la componente vertical de los microtemblores registrados mediante un arreglo de sismógrafos. La velocidad de fase de las ondas Rayleigh se invierte para estimar un perfil de velocidades de ondas S (Vs) usando técnicas de optimización. En la mayoría de los casos se ha aplicado el método de los mínimos cuadrados en la inversión. Recientemente, los métodos heurísticos también han sido utilizados para la estimación de la estructura de velocidad de las ondas a partir de microtemblores En este estudio se desplegaron siete arreglos para microtemblores en la ciudad de Tsukuba (Japón), ubicada en la parte Nororiental de la cuenca de Kanto, con el fin de determinar la estructura profunda de velocidad de las ondas S. Para determinar las curvas de dispersión de velocidad de fase en el rango de frecuencias 0.3-2.5 Hz se utilizó el método de la autocorrelación espacial SPAC. La determinación de los perfiles de Vs alcanzó una profundidad de 750 m. Se utilizaron dos métodos para estimar la estructura de velocidad de las ondas S: un método de inversión y un método heurístico vía la combinación del método Downhill Simplex Algorithm con el método Very Fast Simulated Annealing. Las comparaciones de la estructura de velocidades Vs con los resultados existentes de pruebas PS de registros de pozo en el centro del arreglo demostraron la confiabilidad del método heurístico.

INTRODUCCIÓN

La geometría de la estructura del subsuelo, los tipos de suelo y la variación de sus propiedades con la profundidad, junto con las discontinuidades laterales y la topografía de la superficie pueden producir grandes amplificaciones del movimiento del suelo y aumentar los daños durante los terremotos destructivos. Por esta razón, el conocimiento preciso de la geometría y la estructura Vs de los depósitos aluviales-diluviales y del basamento son muy importantes en los estudios de microzonación.

La estructura Vs suele determinarse sobre el terreno mediante técnicas convencionales de prospección sísmica (reflección, refracción, sondeos) y en el laboratorio mediante ensayos dinámicos sobre muestras de suelo. El uso de los métodos convencionales de prospección sísmica presenta algunas difficultades cuando es necesario determinar la estructura sedimentaria profunda.