En el marco de la evaluación de condiciones geotécnicas para fundaciones en obras de infraestructura minera, GEO-X desarrolló una campaña de caracterización sísmica del subsuelo en una faena ubicada en el norte de Chile. El estudio tuvo lugar en un entorno de alta exigencia operacional y geológica, específicamente en una instalación minera emplazada en la región de Atacama, zona conocida por su actividad extractiva y condiciones sísmicas relevantes.
El objetivo de esta caracterización fue determinar las propiedades dinámicas de los materiales de fundación mediante técnicas activas y pasivas de geofísica superficial. La obtención de modelos de velocidad de onda de corte (Vs), parámetros sísmicos como el Vs30 y los periodos predominantes del sitio permitió cumplir con los requerimientos de la normativa chilena NCh433 Mod.09 y el Decreto Supremo N°61, fundamentales para el diseño estructural sismo-resistente.
Tabla 1 Clasificación sísmica del terreno de acuerdo con la NCh433. Mod.09 Considerando modificaciones del Decreto supremo 61 (DS61, 2011)
Esta metodología no invasiva, rentable y de alta resolución es una herramienta esencial para la clasificación sísmica de suelos, además de aportar información crítica para la planificación de obras mineras, el análisis de riesgo geotécnico y la integración con otros estudios geotécnicos tradicionales.
Objetivo
Caracterizar el comportamiento dinámico del subsuelo de la zona de emplazamiento de relaves mediante la obtención de perfiles de velocidad Vs a partir de ensayos MASW, ReMi, SPAC (arreglo circular) y razón espectral H/V (método Nakamura). El objetivo específico fue determinar el parámetro Vs30, la clasificación sísmica del terreno y los periodos predominantes del sitio para su integración en los estudios de ingeniería civil y estructural.
Metodología
Adquisición de datos
La campaña geofísica incluyó cinco perfiles lineales de 115 metros de longitud con espaciamiento entre geófonos de 5 metros. Se utilizó un sismógrafo multicanal PASI GEA24 y 24 geófonos verticales de 4.5 Hz. La fuente activa consistió en impactos manuales con martillo sobre placa metálica.
Tabla 2. Parámetros utilizados para la adquisición sísmica
En cuanto a la sísmica pasiva, se implementaron:
- Un arreglo circular SPAC con 24 canales, radio de 18.3 metros
- Cinco estaciones de medición H/V con sensores triaxiales GEOtiny
El posicionamiento de los puntos de adquisición se realizó mediante GPS diferencial, asegurando precisión topográfica y georreferenciación en coordenadas UTM.
Procesamiento de datos
El procesamiento se efectuó con el software Geopsy, realizando:
- Extracción y análisis de curvas de dispersión MASW y ReMi
- Inversión conjunta para generación de modelos 1D de velocidad Vs
- Análisis espectral H/V para identificar frecuencias y periodos predominantes
- Integración MASW + SPAC para extender los modelos hasta 60 m de profundidad
Se aplicaron algoritmos de inversión iterativa con enfoque de minimización de error cuadrático (misfit) para ajustar los modelos teóricos a los datos reales.
Resultados
Velocidad Vs30 y clasificación sísmica
Los perfiles geofísicos revelaron velocidades Vs30 entre 405 m/s y 485 m/s, lo cual permite clasificar el terreno como Tipo C (suelo denso o firme) según la normativa NCh433 Mod.09 y el DS61.
Un perfil que integró mediciones MASW con el arreglo SPAC permitió alcanzar los 60 metros de profundidad, detectando una tercera capa con velocidades superiores a 1500 m/s, correspondiente a suelo muy denso, cementado o roca fracturada (Tipo A).
Modelos sísmicos del subsuelo
Los modelos 1D obtenidos a partir de los distintos perfiles mostraron:
- Capa superficial con espesores entre 9 y 27 metros y velocidades de 200 a 395 m/s
- Capa intermedia con Vs entre 436 y 993 m/s
- Presencia de capa basal con Vs superiores a 1000 m/s en zonas específicas
Estas variaciones laterales en la rigidez del subsuelo son consistentes con la morfología del depósito y aportan valiosa información para la ingeniería geotécnica local.
Figura 1. Diagrama de los modelos de Vs30 1D obtenidos a partir de los perfiles de MASW y Remi.
Análisis espectral H/V (método Nakamura)
El análisis H/V realizado en cinco estaciones arrojó periodos predominantes entre 0,27 y 0,76 segundos, con un gradiente creciente hacia el norte del área de estudio. Esta información permite identificar zonas con mayor potencial de amplificación sísmica, relevante para el diseño de estructuras sensibles o críticas.
Figura 2. Diagrama de los periodos predominantes obtenidos a partir de las mediciones Nakamura
Conclusiones
- Se logró caracterizar con precisión las propiedades dinámicas del subsuelo en un entorno minero complejo del norte de Chile, cumpliendo con las exigencias normativas nacionales.
- La integración de métodos MASW, ReMi, SPAC y H/V proporcionó modelos robustos de velocidad Vs y periodos predominantes, sin necesidad de excavaciones ni perforaciones.
- El terreno fue clasificado principalmente como Tipo C, aunque con zonas de transición a Tipo B y Tipo A a mayor profundidad.
- La geofísica se consolida como una herramienta eficaz y complementaria a los estudios geotécnicos convencionales para la planificación de infraestructura en ambientes mineros.
Se recomienda integrar esta caracterización con ensayos geotécnicos in situ (CPTu, SPT, calicatas) para afinar el diseño de fundaciones, estimar módulos dinámicos y validar hipótesis estructurales en modelos numéricos.
