EMBAJADORES
El deslizamiento o avalancha es uno de los riesgos geológicos más importantes debido a la inestabilidad de taludes durante un sismo. En el Perú, hemos observado el impacto negativo que producen los deslizamientos tanto en lo social como en la infraestructura productiva: carreteras, comunidades, obras de ingeniería civil, minera, etc. La actividad sísmica es una de las causas más severas para la activación de deslizamiento en taludes, asimismo, es importante considerar una estricta evaluación en modelos numéricos sobre respuesta de suelo en un talud durante sismos.
Por ello, esta evaluación considera principalmente dos aspectos:
1. Los estudios de peligro sísmico en estabilidad de taludes se basan, usualmente, en análisis 2D, el cual limita el movimiento de partículas a un plano vertical de sección transversal del talud. Esto significa que el efecto introducido por la heterogeneidad lateral del talud en el movimiento del suelo no es tomado en cuenta.
2. Una práctica común en el análisis de ingeniería geotécnica es evaluar la estabilidad del suelo usando métodos numéricos, en los cuales el movimiento inicial se aplica en la base del talud en forma de acelerogramas (asume rigidez infinita e incidencia plana). Tales acelerogramas son prescritos y generalmente correspondientes a sismos históricos. Un problema con este enfoque se presenta cuando el suelo estudiado se encuentra en el campo cercano o intermedio de la falla que origina el sismo. En estos casos, características como el mecanismo de ruptura y el patrón de radiación de la fuente al sitio no son tomados en cuenta.
Este amplio análisis, que considera ambos aspectos, ha sido estudiado con un método numérico híbrido 3D. Desarrollado durante una estancia científica con la mentoría del Dr. Rafael Benites, investigador principal en el área de Tectonofísica, GNS-Science, Wellington, Nueva Zelanda. Esta estancia fue posible gracias al financiamiento de Cienciactiva del CONCYTEC a través de su esquema de financiamiento de Movilizaciones Internacionales en el año 2016.
El principal objetivo de esta estancia ha sido participar en el desarrollo de métodos numéricos 3D para estudiar la mecánica involucrada en la interacción de las ondas sísmicas, las cuales son producidas por la ruptura de una falla finita de parámetros arbitrarios y taludes. En particular, cuantificar factores claves en la activación del deslizamiento inicial incorporando fricción de Coulomb y los factores que contribuyen al deslizamiento. Este estudio es parte de una investigación en curso en el área de Tectonofísica del GNS.
De esta forma, durante la estancia en GNS-Science me enfoqué en el modelamiento de la respuesta sísmica de topografías arbitrarias (taludes, colinas, cañones, etc). Además, desarrollé una malla computacional representativa de topografías en el Esquema Numérico Integral de Frontera (BIM) en tres dimensiones (3D). Este calcula los tres componentes del acelerograma completo producido por el sismo en cualquier punto de la topografía, incluyendo su superficie libre. El esquema numérico BIM fue probado satisfactoriamente usando ondas tele-sísmicas y topografías genéricas, lo cual produjo resultados que coinciden correctamente con correspondientes soluciones analíticas. Asimismo, se logró adaptar el software existente para calcular la respuesta sísmica con incidencia de radiación sísmica compleja en el campo cercano de fallas que han roto en cascada, como es el caso del sismo de noviembre del 2016, de magnitud 7.8, en Kaikoura, Isla del Sur, Nueva Zelanda.
Se espera que los resultados obtenidos con el modelo numérico 3D sean usados como datos de entrada para el software geotécnico FLAC3D, basado en elementos finitos, permitiendo modelar íntegramente los procesos geo-mecánicos que determinan la estabilidad del suelo ante la incidencia de un sismo.
Un aspecto a destacar de esta estancia es el gran nivel de investigación, así como los investigadores de alto nivel científico del área de Tectonofísica de GNS. Además, de tener la libertad de avanzar, me brindaron un espacio propio y total acceso a la infraestructura computacional. También, he tenido la oportunidad de resolver preguntas desde las más simples hasta las más complejas, con la mentoría del Dr. Benites, adquiriendo nuevos conocimientos y gran motivación en Sismología e Ingeniería Sísmica.
