Análisis Modal de la Dispersión de Fase Espacial de Ondas Superficiales para el Ajuste de Perfiles de Suelo

Abstract

La dispersión de fase espacial de ondas superficiales ha sido recientemente utilizada por los autores como función objetivo para la determinación de velocidades de propagación de ondas de corte de perfiles mecánicos en terrenos donde se proyectan obras civiles de cierta envergadura. Los perfiles inversamente dispersivos que se caracterizan por la presencia de estratos blandos debajo de estratos duros involucran una marcada participación de los modos superiores de propagación en la respuesta superficial del terreno. La dispersión de fase espacial a diferencia de otras funciones objetivo se obtiene considerando la totalidad de los modos de propagación, de manera que la validez de los resultados no se encuentra condicionada por la distribución en profundidad de la rigidez del perfil de suelo. Los parámetros normalmente incluidos en el proceso de inversión son las velocidades de propagación de los distintos estratos del terreno que presentan la máxima sensibilidad respecto a esta función objetivo. La búsqueda de los parámetros óptimos se realiza a través de técnicas de gradientes. En este trabajo se presenta una mejora del modelo de propagación de ondas superficiales basada en la aproximación de la flexibilidad dinámica del semiespacio, sobre el que apoyan los estratos del perfil de suelo, por medio de parámetros modales en el dominio número de onda que son forzados a satisfacer ciertas condiciones de estabilidad. Las restricciones impuestas durante el ajuste de estos parámetros producen matrices físicas para el semiespacio que mantienen durante el ensamble características particulares de las matrices de los estratos de la “formulación de capas delgadas”. La preservación de determinadas submatrices nulas en las matrices ensambladas genera parámetros modales estables del perfil completo que permiten pasar la respuesta del dominio número de onda al dominio espacial en forma analítica con un importante ahorro computacional durante el proceso de ajuste del perfil de suelo.