Análisis conjunto MASW + HVSR¶
Guía completa (PDF)
Una guía detallada sobre la inversión conjunta está disponible para descargar: Análisis conjunto MASW-HVSR — guía (PDF).
El análisis conjunto consiste en interpretar juntas la curva de dispersión obtenida de un ensayo MASW y la curva H/V registrada con un tromómetro en el mismo punto, para obtener un único perfil de velocidad de las ondas de corte coherente con ambas mediciones.
Por qué conviene unir las dos mediciones¶
Toda técnica geofísica sufre el problema de la no unicidad: a un mismo dato medido le corresponden muchos modelos de subsuelo diferentes, todos teóricamente compatibles con la medición.
En el caso del MASW el fenómeno es acusado: perfiles de terreno muy distintos entre sí pueden producir curvas de dispersión prácticamente superpuestas, con diferencias de Vs30 suficientes para cambiar la categoría de subsuelo. Por tanto, cuando el software devuelve un perfil no está diciendo que los demás sean erróneos: está devolviendo uno de los perfiles compatibles con el dato.
Las dos técnicas se complementan:
- la curva de dispersión describe bien los primeros metros, pero pierde sensibilidad en profundidad;
- la curva H/V no proporciona por sí sola el perfil de velocidades, pero identifica con precisión la frecuencia de resonancia del sitio y, por tanto, la profundidad del principal contraste de impedancia, normalmente el paso al sustrato.
Exigir que un único modelo explique ambas curvas reduce notablemente la ambigüedad: se obtiene un perfil más estable, extendido a mayor profundidad y con el sustrato mejor definido.
La relación coste/beneficio es muy favorable
El registro HVSR requiere normalmente 15-20 minutos de ruido ambiental con un tromómetro de tres componentes. A cambio de este tiempo adicional, la incertidumbre sobre el perfil se reduce de forma sustancial.
Qué se necesita en campo¶
En el mismo punto de investigación:
- el tendido MASW habitual (geófonos y fuente activa);
- un registro HVSR con tromómetro de tres componentes, preferiblemente situado en el centro del tendido.
Cómo se procede¶
La elaboración se realiza en dos fases, en dos programas distintos:
| Fase | Programa | Qué se hace |
|---|---|---|
| 1 | Easy MASW | Se procesan las trazas, se realiza el picking de la curva de dispersión y se exportan las curvas. |
| 2 | Easy HVSR | Se procesa la curva H/V, se importan las curvas de dispersión y se ejecuta la inversión conjunta. |
En resumen: Easy MASW prepara y exporta el dato de dispersión, Easy HVSR ejecuta la inversión conjunta.
Exportar las curvas de dispersión desde Easy MASW¶
Tras completar el picking en la fase de análisis espectral:
- seleccionar el comando Exportar dispersión del grupo Exportación;
- indicar el nombre del archivo, con extensión
.dsp; - el programa confirma el número de puntos exportados.
Se exportan todas las curvas modales presentes en el picking, cada una con su número de modo: el modo fundamental (modo 0) y los eventuales modos superiores.
El archivo exportado¶
El archivo .dsp es un simple archivo de texto, legible y verificable con cualquier editor.
Contiene una línea por cada punto seleccionado:
# GeoStru - curve di dispersione
# onda;modo;freq_Hz;vel_m_s
R;0;4.7312;491.680
R;0;5.0421;427.760
R;1;8.1515;367.600
donde:
- onda: tipo de onda al que se refiere la curva (
R= Rayleigh); - modo: 0 para el modo fundamental, 1 para el primer modo superior, y así sucesivamente;
- freq_Hz: frecuencia del punto, en Hercios;
- vel_m_s: velocidad de fase, en metros por segundo.
Las líneas que empiezan por # son comentarios. Los valores decimales usan el punto como
separador, de modo que el archivo sea legible independientemente de la configuración regional del
ordenador.
Qué puntos seleccionar: la banda útil depende del tendido¶
Es el aspecto que con más frecuencia arruina un análisis conjunto, y no concierne al software: es la geometría de la adquisición.
Un ensayo MASW resuelve de forma fiable longitudes de onda del orden de la longitud del tendido. Cada punto seleccionado, a frecuencia f y velocidad de fase v, corresponde a una longitud de onda:
Si λ supera el doble de la longitud del tendido, ese punto está fuera del alcance de la medición: no contiene información sobre el terreno, sino sólo la incertidumbre del borde del espectro.
Un punto fuera de banda no da error: da un resultado equivocado
Con un tendido de 24 m, un punto seleccionado a 4,7 Hz y 490 m/s corresponde a λ = 104 m, más de cuatro veces la longitud del tendido. Para explicarlo, la inversión se ve obligada a introducir un sustrato muy rápido a gran profundidad: un sustrato rocoso que no existe. El ajuste sigue siendo excelente y ningún indicador señala el problema.
Regla práctica: antes de exportar, calcular λ = v/f para los puntos de menor frecuencia y compararlo con la longitud del tendido. Los puntos cuya λ supere el doble del tendido deben excluirse de la selección.
La profundidad realmente investigada¶
De la longitud de onda máxima utilizable se deriva la profundidad de investigación, aproximadamente comprendida entre λmax/3 y λmax/2.
| Longitud del tendido | λ máxima útil | Profundidad investigada |
|---|---|---|
| 24 m | ~24-48 m | 8-12 m |
| 48 m | ~48-96 m | 16-24 m |
| 72 m | ~72-144 m | 24-36 m |
La comparación con los 30 m que exige el Vs30 es inmediata: con tendidos cortos la parte profunda del perfil no se mide, se extrapola. Es precisamente la porción que la curva H/V, que mide la resonancia de toda la columna, consigue limitar.
Dicho de otro modo: cuanto más corto es el tendido, más el análisis conjunto deja de ser un refinamiento y se convierte en una necesidad.
Atención a la identificación de los modos¶
El número de modo asociado a cada curva no lo deduce el programa: es el que el operador ha asignado durante el picking, y se transmite tal cual a la inversión.
Es el aspecto más delicado de todo el procedimiento. Puede ocurrir que el modo fundamental sea poco energético o esté completamente ausente del espectro, y que la curva más evidente sea en realidad un modo superior: interpretarla como fundamental conduce a un perfil de velocidad sistemáticamente sobrestimado, sin que el ajuste de la curva muestre anomalía alguna.
Un buen ajuste no garantiza la interpretación
Si la curva de dispersión se atribuye al modo equivocado, la inversión converge igualmente a una solución con error muy bajo: el valor del misfit no señala el error. Antes de exportar, comprobar que la asignación de los modos en el espectro sea coherente con la distribución de la energía y, en caso de duda, valorar la hipótesis de que la curva visible sea un modo superior.
Véase también: Análisis espectral, Inversión y perfil de velocidad de las ondas.