Conocer el terreno en el que se va a instalar un edificio o la línea de un metro o hasta una bodega subterránea es clave para saber qué tipo de cimentación se necesita o qué estabilidad va a tener esa obra civil. “Si no se conoce el terreno, se va con los ojos cerrados para cualquier tipo de obra”, explica Antonio Daza, profesor del Departamento de Mecánica de la UCO. En esta línea, Daza, junto a otros miembros del grupo de investigación “Seminario Antonio Carbonell (Ingeniería GeoAmbiental y Geofisica)”, ha desarrollado y puesto en práctica un método para analizar in situ el terreno y obtener una imagen bidimensional y tridimensional de hasta 100 metros de profundidad del mismo. Una imagen que, además, proporciona una gran cantidad de datos. Para ello han unido los tradicionales estudios geotécnicos con la sísmica. La geotecnia es la ciencia que aplica principios de ingeniería a la ejecución de obras y con la que se obtienen datos como la profundidad, la densidad, la porosidad o el ángulo de rozamiento del terreno, entre otros. Mientras que los estudios de sísmica provocan una vibración, como un pequeño terremoto, en el terreno mediante la caída de un peso o el golpe de un martillo liberando, así, una energía que profundiza en el terreno mediante ondas.
“Lo que hemos hecho”, afirma Daza, “ha sido introducir en la geotecnia o ingeniería del terreno más ensayos in situ de sísmica”. En concreto, el estudio trabaja con la sísmica de refracción que mide el tiempo que tardan las ondas en refractarse en un obstáculo del interior del suelo, esto es, cuando la energía cambia de dirección al encontrarse con materiales que tienen velocidades de propagación diferentes. Unos receptores, denominados geófonos y que están colocados en la superficie, son los encargados de medir el desplazamiento de esas ondas. Teniendo en cuenta el tiempo que tarda la onda en ir desde el origen hasta los receptores y la velocidad de la misma, se puede construir una imagen del interior del terreno. A través de un cálculo matemático denominado inversión sísmica, los datos proporcionados por la refractación se convierten en una imagen del terreno más completa. Esto es así porque la inversión sísmica proporciona unos 50 datos, mientras que con sísmica de refracción solo se obtienen 4 o 5. Por lo tanto, se obtiene una imagen más detallada que, además, incluye parámetros geotécnicos como el ángulo de fricción, las tensiones naturales, la capacidad portante, la densidad, la permeabilidad, la porosidad, los módulos elásticos, etc.
De esta forma, en vez de obtener la información en el laboratorio, los estudios sísmicos permiten obtener muchos de los parámetros geotécnicos del terreno. Esta técnica “es muy útil para conocer in situ y tanto de manera bidimensional como tridimensional el perfil de los suelos y poder ubicar un túnel, una mina, o cualquier utilización del espacio subterráneo y conocer también toda la estructura geológica como la presencia de fallas, de discontinuidades o la presencia de agua”, explica Daza.
El aspecto más importante de esta técnica, que el equipo de investigación denomina como “geotecnia sísmica” es obtener datos in situ, lo que para Daza es “el futuro de la geotecnia”. Añadiendo que “habrá que seguir contrastándolo en el laboratorio, pero no con el peso que actualmente tiene”, ya que la dependencia exclusiva de los estudios de laboratorio tiene desventajas, pues ofrecen datos puntuales de una zona concreta, sin conocer la variabilidad lateral o la profundidad y no se tienen en cuenta las tensiones naturales por lo que se está distorsionando la realidad. De hecho, a veces hay hasta un 30% de variación de los parámetros geomecánicos del laboratorio con respecto a los obtenidos in situ.
El método ya ha sido aplicado en varios estudios como en Cobre las Cruces, una mina de Sevilla donde se había caído un talud de 200 metros de altura, o en Bélmez debido a hundimientos de terreno relacionados con las minas de la zona.
Referencia:
Antonio Daza Sánchez, Jesús Gutiérrez-Ravé Caballero, Germán López Pineda, "Geotecnia–sísmica con modelo de distorsión progresiva de onda guiada para predictiva del terreno", Boletín de la Sociedad Española de Mecánica del Suelo e Ingeniería Geotécnica, n.º 209, abril-junio de 2022, 3-12.