Análisis dimensional de la relación entre el ensayo de penetración estándar (spt) y las velocidades de propagación sísmica primaria y secundaria

La correcta determinacion de las caracteristicas fisicas, quimicas y mecanicas de los suelos es uno de los elementos clave en cualquier diseno geotecnico, ya sea en cimentaciones, tuneles, sistemas de contencion, estabilidad de taludes, disenos antisismicos, etc. Con independencia del grado de complejidad de los modelos que se puedan emplear en esos disenos, su capacidad predictiva sobre el comportamiento del terreno estara condicionada por la representatividad de los parametros que se han obtenido para caracterizarlo. Tradicionalmente, en la practica habitual de los reconocimientos geotecnicos se han realizado campanas combinadas de prospecciones in situ con ensayos de laboratorio sobre muestras mas o menos inalteradas obtenidas en campo. Entre las tecnicas mas utilizadas en todo el mundo para caracterizar mecanicamente suelos in situ se encuentra el Ensayo de Penetracion Estandar (SPT). Debido a larga simbiosis de este ensayo con el desarrollo de la geotecnia desde hace mas de un siglo, existe una amplia literatura especializada sobre la relacion de los resultados del SPT con otros parametros geotecnicos o, incluso, sobre su empleo directamente en modelos de diseno geotecnico. En las ultimas decadas, en las fases de investigacion de campo, las tecnicas geofisicas han sufrido un gran auge. Estos metodos, en muchos casos no destructivos, permiten realizar reconocimientos de grandes volumenes del subsuelo, definiendo litologias y algunos parametros geotecnicos de gran interes practico, con plazos y costes muy ajustados. De forma mas concreta, la geofisica sismica superficial permite la obtencion de parametros de rigidez de baja distorsion frente a solicitaciones dinamicas que, en ausencia de estos ensayos, tienen que ser obtenidos por ensayos de laboratorios –que suelen presentar costes elevados y una cierta complejidad de ejecucion- o mediante formulas de correlacion con otros resultados de ensayos mecanicos, que suelen tener importantes dispersiones y, por ello, una baja representatividad. El objetivo de la investigacion es el estudio de la relacion entre el resultado del ensayo SPT en suelos de diversa naturaleza y la velocidad de propagacion de ondas sismicas primarias (vp) y secundarias (vs) obtenidas mediante sismica de refraccion y analisis multicanal de ondas superficiales (MASW), respectivamente. Esto permitira en aquellas campanas en la que solo se encuentre disponible un registro de resultados SPT poder obtener los ordenes de magnitud esperables de vp y vs y, asi, poder determinar los parametros de respuesta elastica del terreno. De forma dual, en zonas en las que no se pueda acceder con facilidad con equipos SPT o en estudios geotecnicos preliminares en los que no haya ensayos de penetracion estandar disponibles, cuando se disponga de las velocidades sismicas vp y vs, se podra determinar el grado de variacion esperable en el SPT en cada estrato del subsuelo. Para estudiar las relaciones SPT-vp y SPT-vs se han utilizado diferentes variables explicativas adicionales como el indice poros, la presion efectiva vertical, la densidad de particulas del suelo, su grado de saturacion, etc. En el contexto de las complejas relaciones entre este conjunto de variables, se empleara el Analisis Dimensional para simplificar el estudio, reducir el numero de variables independientes necesarias. Con esta base metodologica, se han empleado los datos obtenidos a partir de 82 sondeos y tendidos geofisicos en diferentes emplazamientos en Mexico, Costa Rica y Argentina, para extraer un espacio muestral de 266 individuos. Sobre este conjunto de datos se ha realizado un estudio de regresion multivariable no lineal a partir de las variables adimensionales dependientes e independientes obtenidas a traves del Analisis Dimensional.