Cuantificación de la incertidumbre del perfil de velocidad de ondas de corte obtenido mediante métodos de ondas superficiales: casos prácticos en arena Biobío

Abstract

En el último tiempo los métodos de ondas superficiales (MOS) se han implementado cada vez más para la obtención del perfil de velocidad de onda de corte (Vs), parámetro que está relacionado con las propiedades dinámicas del suelo y su promedio armónico en los 30 primeros metros (Vs30) se usa en diversas normas para la clasificación sísmica de sitio. Dado que múltiples curvas teóricas se adaptan a la curva de dispersión experimental, existen infinitas soluciones de perfiles de velocidad de onda de corte posible para un determinado sitio. Generalmente, al realizar mediciones de ondas superficiales, se entrega un único perfil de Vs y un valor de Vs30 junto con su misfit (parámetro que refleja la adaptación a la curva de dispersión experimental) pero no se informa su incertidumbre en relación con lo demás perfiles de Vs que también se adaptan a la curva experimental. Este trabajo se desarrolló en base al análisis de 3 mediciones de ondas superficiales en terrenos que están caracterizados por la presencia de arena Biobío. Las mediciones corresponden a sitios en las comunas de San Pedro de la Paz, Coronel y Talcahuano. El análisis de las mediciones se limitó a dos metodologías para la obtención de Vs, una que no consideró la incertidumbre (convencional) y otra que sí la incluyó. En el análisis convencional, se empleó una metodología basada en las recomendaciones de la Guía de Caracterización Dinámica de Sitios publicada en Chile en 2024, la cual culmina en la selección de un único perfil de velocidad de ondas de corte. Por otra parte, la metodología que incorpora la incertidumbre sigue las recomendaciones de Vantassel & Cox (2022, 2021b), considerando la incertidumbre desde el procesamiento de los datos y manteniéndola hasta la obtención de los perfiles de Vs. Los resultados obtenidos muestran poca variabilidad en el perfil de suelo, convirtiéndose mayormente en tonos de aumento de rigidez del material, lo cual es consistente con la información geotécnica de base. Lo anterior refuerza la necesidad de considerar la incertidumbre en los análisis de ondas superficiales, debido a que permiten evaluar con mayor detalle la variabilidad del perfil de ondas de corte y del parámetro Vs30, entregando al profesional geotécnico la posibilidad de incorporar esta variabilidad en sus análisis, ya que es de especial relevancia para casos de suelos complejos, con capas blandas, suelos potencialmente licuables y en estudios de respuesta de sitio.

In recent years, surface wave methods (SWM) have been increasingly implemented to obtain the shear wave velocity (Vs) profile, a parameter related to the dynamic properties of the soil. The harmonic mean of Vs in the top 30 meters (Vs30) is widely used in various standards for site seismic classification. Given that multiple theoretical curves can fit the experimental dispersion curve, there are infinitely many possible shear wave velocity profiles for a given site. Typically, when performing surface wave measurements, a single Vs profile and a Vs30 value are provided along with the misfit (a parameter reflecting the fit to the experimental dispersion curve). However, the uncertainty associated with other Vs profiles that also fit the experimental curve is not reported. This study was based on the analysis of three surface wave measurements in sites characterized by the presence of Biobío sand. The measurements were conducted in the municipalities of San Pedro de la Paz, Coronel, and Talcahuano. The analysis was limited to two methodologies for obtaining Vs: one that did not consider uncertainty (conventional) and another that incorporated it. In the conventional analysis, a methodology based on the recommendations of the Dynamic Site Characterization Guide, published in Chile in 2024, was employed, culminating in the selection of a single shear wave velocity profile. On the other hand, the methodology that accounts for uncertainty follows the recommendations of Vantassel & Cox (2022, 2021b), incorporating uncertainty from data processing through to the derivation of Vs profiles. The results obtained show low variability in the soil profile, mainly reflecting trends of increasing material stiffness, which is consistent with the underlying geotechnical information. This highlights the importance of considering uncertainty in surface wave analyses, as it allows for a more detailed assessment of the variability of the shear wave velocity profile and the Vs30 parameter. This, in turn, provides geotechnical professionals with the ability to incorporate this variability into their analyses, which is particularly relevant for complex soils, soft layers, potentially liquefiable soils, and site response studies.