Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos
e Ingeniería Geotécnica
Sociedad Mexicana de
Ingeniería Geotécnica, A.C.
Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo
Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral
causado por el fenómeno de licuación
Parametric analysis for lateral spread displacement by liquefaction phenomenon
Raúl AGUILAR1
1Sísmica
de Suelos, S.A. de C.V.
RESUMEN: Entre los efectos causados por el fenómeno de licuación se tiene al desplazamiento por dispersión lateral.
Esta condición genera la falla del terreno y ocurre generalmente en pendientes ligeramente inclinadas que contienen
suelos licuables entre sus capas. También ocurre en configuraciones estratigráficas no confinadas con cara expuesta o
libre, con o sin pendiente. Cuando la licuación ha iniciado, los suelos vulnerables tienden a deslizar a lo largo de la
superficie inclinada, o sin confinamiento. Se tienen documentados daños considerables en cimentaciones ocurridos por
este fenómeno durante temblores. Para la evaluación de la dispersión lateral del suelo por licuación se han aplicado las
ecuaciones desarrolladas por Bartlett y Youd (1995) y ajustadas por Youd, Hansen y Bartlett (2002). Este criterio ha
ganado aceptación para el análisis de casos en la práctica profesional. En este trabajo se presenta un análisis
paramétrico de los elementos que mayormente afectan al desplazamiento por dispersión lateral causado por la licuación
de arenas en terrenos con pendientes ligeras.
ABSTRACT: One of the effects produced by soil liquefaction is the lateral spread displacement. This condition produces
the ground failure and usually occurs on slightly slopes deposits with liquefiable soils between layers. It also occurs in
unconfined deposits with free front, with or without slope. When liquefaction starts, vulnerable soils tend to slide along the
inclined surface, or without confinement. There are experiences of damaged foundations during earthquakes associated
to this phenomenon. To evaluate the lateral spread displacement, the equations developed by Bartlett and Youd (1995)
and adjusted by Youd, Hansen and Bartlett (2002) have been adopted by practice engineering. A parametric analysis of
the elements that mostly affect the lateral spread displacement by soil liquefaction in slightly slope grounds are presented
in this paper.
1 INTRODUCCIÓN
Entre las mayores causas de destrucción durante un
terremoto se tienen a las fallas de la superficie del
terreno. Estas se manifiestan por la generación de
fisuras, desplazamientos anormales o pérdida de
resistencia. Éste último caso puede ocurrir por el
incremento de la presión de poro en suelos
arenosos saturados, generalmente sueltos. El
incremento en la presión de poro produce una
reducción de la resistencia al esfuerzo cortante del
suelo, llegando a ser total en algunos casos. Bajo
esta condición el suelo se comporta como un fluido.
Cuando el suelo falla de esta manera las estructuras
que están desplantadas sobre él se hunden, o
aquellas de tipo sobrecompensado flotan.
En 1964 durante los terremotos de Alaska y
Niigata ocurrieron fallas espectaculares asociadas al
fenómeno de licuación, incluyendo el deslizamiento
de taludes, fallas en cimentaciones de puentes y
edificios, así como la emersión de estructuras
enterradas (Kramer 1996). En México el fenómeno
también se ha manifestado predominantemente en
las zonas costeras. Entre los daños ocasionados por
este fenómeno, destacan los ocurridos por el sismo
de Jáltipan en 1959, el de Michoacán en 1985, el de
Manzanillo en 1995 y, relativamente recientemente,
el de Mexicali de abril de 2010.
Resulta fundamental evaluar la vulnerabilidad a la
licuación y sus consecuencias en suelos
susceptibles
al
fenómeno.
Los
efectos
fundamentales asociados a la licuación se centran
en la movilización que causan en la masa del suelo y
en las estructuras que sobre o dentro de ella se
encuentran. La movilización puede ser de diferentes
tipos; sin embargo, interesa particularmente
cuantificar los desplazamientos verticales y laterales.
Para los primeros existe una metodología propuesta
por Ishiara (1993) donde, a través del cambio
volumétrico experimentado en ensayes de
laboratorio, es posible estimar el asentamiento
causado por licuación. En cuanto a los laterales, se
ha recientemente investigado el efecto del
desplazamiento por dispersión lateral. Los avances y
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
2
Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral causado por el fenómeno de licuación
cuantificación que de este fenómeno se tienen son
escasos.
Con el interés de contribuir al mejor entendimiento
de la movilización horizontal en sitios vulnerables a
la licuación con topografías inclinadas, en este
trabajo se presenta un análisis paramétrico de los
principales factores que participan en el
desplazamiento por dispersión lateral.
2 VULNERABILIDAD A LA LICUACIÓN
Con objeto de evaluar la factibilidad de licuación en
depósitos de suelos vulnerables, en la práctica
profesional se construyen modelos geotécnicos para
su análisis. Para ello, convencionalmente se aplica
la metodología propuesta por Youd, et al. (2001),
que tiene su origen en el “procedimiento
simplificado” originalmente propuesto por Seed e
Idriss (1971).
El interés es establecer las condiciones, de carga
y resistencia del suelo, necesarias para iniciar el
fenómeno de licuación. Convencionalmente la carga
se ha descrito en términos de los esfuerzos
cortantes cíclicos y el potencial de licuación
evaluado a partir de la amplitud y número de ciclos
del esfuerzo cortante inducido por el sismo. Significa
que la carga que genera el sismo se expresa en
términos de esfuerzos cortantes cíclicos y son
comparados con la resistencia a la licuación del
suelo, también expresada en relación con esfuerzos
cortantes resistentes cíclicos. En las zonas donde
las cargas exceden a la resistencia, se espera que
ocurra el fenómeno de licuación.
Para establecer la factibilidad de licuación de un
suelo es necesario determinar la Relación de
Esfuerzo Cíclico (CSR) y la Relación de Resistencia
Cíclica (CRR). El primero se asocia con la demanda
sísmica en un depósito de suelo y, el segundo, con
la capacidad del suelo para resistir la ocurrencia de
licuación.
2.1 Esfuerzo cortante máximo inducido por el sismo
En 1971 Seed e Idriss formularon una metodología
para la determinación de la relación de esfuerzo
cíclico (CSR). Este proceso, con algunos cambios
(Youd et al., 2001), se aplica actualmente para
establecer el esfuerzo máximo inducido por el sismo
en un depósito de suelo.
El esfuerzo cortante desarrollado en cualquier
punto de un depósito de suelo durante un sismo, se
debe principalmente a la propagación ascendente de
las ondas de cortante.
A partir de resultados de ensayes de laboratorio
se acepta, con un razonable grado de exactitud, que
el esfuerzo cortante uniforme equivalente  av
corresponde aproximadamente al 65 % del esfuerzo
cortante máximo  max , por tanto,
 av  0.65
h
g
amax rd
(1)
donde la máxima aceleración en la superficie se
identifica por amax , rd es un coeficiente de
reducción con valores inferiores a la unidad y g la
aceleración de la gravedad.
CSR se obtiene al normalizar el esfuerzo cortante
 ,
con respecto al esfuerzo efectivo  vo
 
a

CSR   av   0.65 max vo rd
 

g  vo
  vo
(2)
donde  vo  h es el esfuerzo vertical total a la
profundidad h.
2.2 Esfuerzo resistente del suelo a la licuación.
La dificultad y costo para obtener muestras
inalteradas de suelos granulares y sus pruebas en el
laboratorio, han provocado que los ensayes de
campo sean utilizados cada vez más para evaluar la
factibilidad de la licuación de suelos. Adicionalmente,
Youd et al. (2001) indican que los resultados de
vulnerabilidad a la licuación de suelos son
generalmente consistentes al emplear la información
obtenida de diferentes trabajos de campo.
Particularmente, se sugiere el empleo de los valores
arrojados por los sondeos de Penetración Estándar
(SPT) y los sondeos de Cono Eléctrico (CPT).
Alternativamente, pero con menor experiencia se
tiene el empleo de valores de Velocidad de
Propagación de Ondas de Corte (Vs) y la prueba de
Penetración Becker (BPT).
El método SPT asocia el esfuerzo resistente CRR
con el número de golpes obtenido de la prueba de
Penetración N1 60 , normalizado a una presión de
aproximadamente 100 kPa y una relación de energía
del martillo o eficiencia del martillo del 60%. A partir
de la determinación del CSR en sitios donde el
fenómeno de licuación ocurrió, o no, se construyeron
las curvas CRR de la Figura 1 que se asocian con el
valor de N1 60 . Estas curvas corresponden con
fronteras que separan la región con datos indicativos
de licuación de la de datos donde el fenómeno no se
presentó. Los puntos determinados del CSR y las
curvas indicativas del CRR se construyeron para
sitios afectados por sismos con magnitudes del
orden de 7.5 grados.
Como se observa, las curvas de la Figura 1
corresponden a arenas con contenidos de finos
inferiores al 5 %, 15 % y 35 %. La curva CRR para un
contenido de finos igual o inferior al 5 %,
corresponde con el criterio básico de penetración en
la metodología general del análisis de licuación y es
conocida como la “Curva base” de arenas limpias.
En función de la forma que adopta la curva de
arenas limpias, se establece que matemáticamente
se puede construir a partir de la siguiente expresión
(Rauch 1998, en Youd et al. 2001),
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
AGUILAR R. et al
CRR7.5 
3
N 
1
50
1
 1 60 

2
34  N1 60
135
10N1 60  45 200
(3)
Esta ecuación es válida para N1 60 inferior a 30.
Se considera que suelos granulares limpios con
valores de N1 60 superiores a 30, corresponden a
materiales muy densos y se identifican como no
vulnerables a la licuación.
Como se indica en la Figura 1, ocurre un aparente
crecimiento del esfuerzo resistente cuando aumenta
el contenido de finos. Para considerar este hecho y
corregir el valor de N1 60 , Idriss y Seed (en Youd,
et al, 2001) proponen la expresión siguiente,
N1 60 cs     N1 60
(5)
Para ajustar las curvas de la Figura 1a valores de
sismos con magnitud mayor, o menor, es necesario
introducir factores de corrección adicionales denominados factores de escala de la magnitud (Seed e
Idriss 1982).
Para ilustrar la influencia de los factores de escala
en el cálculo del riesgo, la expresión que define el
factor de seguridad (FS) contra la licuación en términos de CRR y CSR, se representa por,
 CRR7.5 
FS  
 MSF
 CSR 
NO LICUACIÓN
(4)
donde  y  son coeficientes que dependen del
contenido de finos. Además del contenido de finos,
influyen en los resultados el incremento de los valores del número de golpes cuando se incrementa el
esfuerzo efectivo con la profundidad ( C N ), así como
de la relación de energía dependiente del tipo de
martillo ( C E ), el diámetro del barreno ( C B ), la longitud de las barras ( C R ) y el método de muestreo ( CS
). Bajo este criterio el número de golpes corregido
por los diferentes factores descritos se define como,
N1 60  NmCN CECBCRCS
LICUACIÓN
(6)
Con procedimientos similares al descrito para el
método SPT, es posible evaluar la Relación de
Resistencia Cíclica (CRR) aplicando el uso del Cono
Eléctrico (método CPT), la velocidad de propagación
de ondas de cortante (método Vs) y, haciendo uso
de correlaciones con el método SPT, la prueba de
Penetración Becker (BPT) para suelos con gravas.
Figura 1. Relación entre el número de golpes normalizado
de la prueba SPT y CRR
Aplicando el criterio de análisis descrito, se evalúa
la vulnerabilidad a la licuación en depósitos de suelo
susceptibles. Los resultados gráficos de un análisis
de licuación empleando el método SPT se ilustran
como ejemplo en la Figura 2. En esta figura, se
muestran los siguientes parámetros:
 Perfil del número de golpes en la prueba de
Penetración Estándar (SPT).
 Diagrama de esfuerzos cortantes inducidos por la
acción sísmica.
 Diagrama de esfuerzos cortantes máximos
resistentes del suelo a la licuación.
 Factor de seguridad.
 Probabilidad a la licuación.
En la segunda columna, con línea continua se
traza el esfuerzo máximo que admite el suelo antes
de licuarse de acuerdo con el método SPT. Siempre
que estos esfuerzos son excedidos por el esfuerzo
generado por el sismo, existe la posibilidad de
presentarse el fenómeno de licuación.
Se destaca que en la Figura 2 aquellas capas de
suelo con más de 30 golpes fueron consideradas
como no licuables, asignándoles factores de
seguridad amplios.
En la cuarta columna de la Figura 2 se presenta
también la probabilidad de licuación ( PL ),
establecida a partir de la siguiente relación
(Juang et al. 2000),
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
4
PL 
Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral causado por el fenómeno de licuación
1
 FS 
1 

 0.72 
(7)
3 .1
En un análisis determinista, al considerar un factor
FS = 1 la probabilidad de licuación al aplicar la
expresión anterior es del 27 %.
De acuerdo con la definición de Chen y Juang
(2000), es aconsejable considerar una probabilidad
de licuación igual o inferior al 15 %, a la que
corresponde un factor de seguridad FS = 1.26 o
mayor. Bajo este criterio se considera, con buena
certidumbre, que la licuación del suelo no ocurrirá.
Esta consideración fue adoptada para en el análisis
realizado de la Figura 2.
poro inducida bajo cargas cíclicas no drenadas, ha
sido estudiado en pruebas de laboratorio por
diversos autores. Como resultado de estos estudios,
se ha observado que la deformación volumétrica
posterior a la licuación es dependiente no sólo de la
densidad, sino también de la deformación máxima al
corte producida durante la aplicación de las cargas
cíclicas.
Con base en lo anterior, Ishihara (1993) desarrolló
una metodología para predecir el asentamiento post
licuación de un depósito de suelo, a partir del factor
de seguridad obtenido del análisis de licuación y el
valor de la compacidad relativa de las capas
granulares. Con base en estos parámetros es
posible establecer el valor de la deformación al corte
que experimentará el medio y, posteriormente, la
deformación volumétrica esperada. Para este
análisis se hace uso de las curvas que se indican en
las Figuras 3 y 4.
Figura 3. Relación entre la deformación máxima al corte y
el factor de seguridad ante licuación
Figura 2. Perfiles de resultados de un análisis de
vulnerabilidad a la licuación
3 ASENTAMIENTOS POR LICUACIÓN
Cuando los depósitos de arena saturados son
sujetos a la acción sísmica, la presión de poro se
incrementa produciendo la pérdida de resistencia al
esfuerzo cortante. Al disiparse la presión de poro,
generalmente hacia la superficie, se produce un
cambio volumétrico en el depósito de arena que se
manifiesta mediante el asentamiento del terreno.
El comportamiento del cambio volumétrico de las
arenas generado por la disipación de la presión de
Figura 4. Deformación máxima al corte y deformación
volumétrica post-licuación
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
AGUILAR R. et al
Escalando la deformación volumétrica obtenida
con respecto al espesor de la capa, es posible inferir
aproximadamente el asentamiento esperado debido
a la licuación.
Complementariamente, las observaciones sobre
los daños causados por licuación durante la
ocurrencia de sismos históricos indican que, en
aquellos sitios con asentamientos del orden de
10.0 cm o menores, el daño es pequeño, sin
destrucción. Los daños moderados ocurren en áreas
que manifiestan asentamientos de 10.0 a 20.0 cm.
Para aquellos sitios con más de 30.0 cm de
asentamiento, siempre ocurre una considerable
destrucción
de
la
superficie
del
terreno
(Ishihara 1996).
4 DISPERSIÓN LATERAL
Además de los asentamientos, el fenómeno de licuación produce también el deslizamiento de laderas, oscilaciones, volcanes de arena y la dispersión lateral.
Particularmente la dispersión lateral genera la falla del
terreno y ocurre generalmente en pendientes ligeramente inclinadas que contienen suelos licuables entre
sus capas. También ocurre en configuraciones estratigráficas no confinadas con cara expuesta o libre, con
o sin pendiente.
Cuando la licuación ha iniciado, los suelos vulnerables tienden a deslizar a lo largo de la superficie inclinada, o sin confinamiento. Al ocurrir este fenómeno
las estructuras apoyadas superficialmente también
deslizan y las cimentaciones profundas son sujetas a
fuerzas laterales.
Se tienen documentados daños considerables ocurridos en cimentaciones por este fenómeno. Durante
los temblores de Niigata de 1964 (Hamada 1992), de
Kobe de 1995 (Tokimatsu 2003) y de Chi-Chi en 1999
(Hwang et al. 2003), el desplazamiento por dispersión
lateral causó daños severos en cimentaciones con pilotes en puentes y edificios.
Bajo este escenario, la magnitud de las deformaciones causadas por dispersión lateral debe ser evaluada en aquellos sitios vulnerables a la licuación y bajo las condiciones topográficas que propicien el
fenómeno.
Para la evaluación de la dispersión lateral del suelo,
Bartlett y Youd (1995) han propuesto expresiones que
permiten su cuantificación. Posteriormente, las ecuaciones propuestas han sido ajustadas por Youd, Hansen y Bartlett (2002). Este criterio ha ganado aceptación para el análisis de casos en la práctica
profesional. Las expresiones se desarrollaron a partir
de la regresión multilinear de una gran base de datos
históricos.
Con las modificaciones al modelo original de
Bartlett y Youd (1995), la ecuación ajustada para la
determinación del desplazamiento por dispersión lateral en terrenos inclinados es la siguiente (Youd, Hansen y Bartlett 2002):
5
log DH  16.213  1.532M  1.406 log R * 0.012R  ...
 0.338 log S  0.540 logT15  3.413 log100  F15   ...
(8)
 0.795 logD5015  0.1mm
con
R*  100.89M 5.64  R
(9)
donde, D H es el desplazamiento lateral estimado del
suelo; M la magnitud de momento del sismo, R la
distancia mínima horizontal a la fuente sísmica, T15 el
espesor acumulado de capas de suelo granular saturadas con número de golpes corregido N1 60 < 15,
F15 el contenido de finos promedio del espesor T15 ,
D5015 el tamaño de partícula promedio al 50% de los
materiales con espesor T15 y S la inclinación del terreno.
La reciente investigación de este fenómeno hace
que, en algunos casos, la magnitud de las deformaciones presente variaciones importantes con respecto
a la realidad. Los desplazamientos estimados bajo el
criterio descrito presentan un factor de dos con respecto a los desplazamientos medidos en casos históricos. Es decir, el desplazamiento por dispersión lateral calculado puede de ser del doble o de la mitad del
desplazamiento real producido. Las mejores aproximaciones se tienen para desplazamientos pequeños,
donde existe un gran número de casos en la base de
datos empleada en la regresión multilineal.
Se señala también que, por los casos históricos reportados, la evaluación del desplazamiento por dispersión lateral está limitada a profundidades ubicadas
entre 1.0 y 10.0 m y pendientes ubicadas entre el 0.1 y
6.0 %.
 
4.1 Parámetros principales en la dispersión lateral.
A partir del criterio de análisis establecido por Bartlett y
Youd (1995), se ha establecido que la magnitud del
desplazamiento horizontal por dispersión lateral es
función de los siguientes tres grupos de parámetros:
- Fuente y trayecto: magnitud del sismo potencial (
M ) y la distancia al epicentro ( R )
- Condiciones del subsuelo: tamaño de partícula al
50% ( D5015 ) y contenido de finos ( F15 ).
- Geométricos: espesor acumulado de la capa vulnerable ( T15 ) y pendiente del terreno ( S ).
Con el interés de analizar la influencia que cada
uno de estos parámetros tiene en la magnitud del
desplazamiento por dispersión lateral, se ha tomado
como referencia un escenario base.
Para el caso base adoptado se ha supuesto un sitio
con los siguientes parámetros asignados:
- Magnitud:
M = 7.5
R = 25 km
- Distancia a la fuente sísmica:
- Contenido de finos:
F15 = 20%
- Tamaño de partícula al 50%:
D5015 = 0.5 mm
- Espesor acumulado de capas: T15 = 8.0 m
S = 3.0 %
- Pendiente del terreno:
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6
Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral causado por el fenómeno de licuación
Con los parámetros establecidos para el caso base,
el desplazamiento por dispersión lateral esperado es
D H =1.3 m.
El análisis del efecto de los parámetros en la magnitud del desplazamiento se ha estudiado acotando la
variación de cada uno en los intervalos siguientes:
- Magnitud:
6  M  8 grados
- Distancia a la fuente sísmica: 10  R  50 km
- Contenido de finos:
0  F15  40%
- Tamaño de partícula al 50%: 0.1  D5015  1.0 mm
- Espesor acumulado de capas: 0.1  T15  16.0 m
- Pendiente del terreno:
0.05  S  6.0 %
En la Figura 6 se presenta la curva que muestra el
efecto que tiene la distancia horizontal a la fuente sísmica potencial ( R ) en la magnitud del desplazamiento lateral. Como se observa, para distancias que varían entre 10 a 50 km, el desplazamiento por
dispersión lateral se presenta entre 4.2 y 0.3 m, respectivamente.
Para un temblor con magnitud M =7.5, los desplazamientos laterales generados por licuación son inferiores a 0.3 m para distancias mayores a R=50 km.
Con respecto al caso base estudiado con R=25 km,
los desplazamientos por dispersión lateral se pueden
incrementar hasta en un 324% si la distancia se reduce a R=10 km.
4.2 Efecto de los parámetros principales en el
desplazamiento por dispersión lateral
Al evaluar la magnitud del desplazamiento por dispersión lateral se ha hecho un barrido de cada uno de los
parámetros en el intervalo establecido, dejando los
demás como los del caso base.
4.2.1 Fuente y trayecto
En la Figura 5 se presenta la variación de la magnitud
de momento sísmico para el intervalo de 6 a 8 grados.
El desplazamiento lateral calculado se ubica entre
0.01 y 4.12 m.
Los resultados presentados en la Figura 5 indican
que para magnitudes inferiores a M =6.5, a una distancia de 25 km a la fuente sísmica, los desplazamientos laterales son mínimos, inferiores a 5.0 cm. Sin embargo, para magnitudes mayores los desplazamientos
laterales pueden ser excesivos.
El porcentaje de variación calculado presenta reducciones en el desplazamiento lateral hasta de un
99 % para M =6.0, e incrementos del 318 % para
M=8.0, con respecto al desplazamiento base calculado.
Figura 5. Efecto de la magnitud del momento sísmico
en el desplazamiento por dispersión lateral
M
Figura 6. Efecto de la distancia a la fuente sísmica
desplazamiento por dispersión lateral
R en el
4.2.2 Condiciones del subsuelo
En las Figuras 7 y 8 se muestra el cambio en el desplazamiento lateral en función del tamaño de partícula
al 50 % ( D5015 ) y del contenido de finos de las capas
de suelo vulnerables al fenómeno de licuación ( F15 ),
respectivamente.
Para el intervalo de variación en el tamaño de partícula al 50 % de 0.1 a 1.0 mm los cambios en el desplazamiento lateral son de 0.8 a 3.1 m, como se muestra en la Figura 7. Entre menor es el tamaño de
partícula al 50 % el deslizamiento presenta un mayor
desarrollo y se incrementa hasta 240 % con respecto
al caso base. Cuando el tamaño de partícula es mayor, el deslizamiento disminuye hasta en un 38 %.
Los desplazamientos por dispersión lateral se presentan entre 0.48 y 2.77 m para contenidos de finos
que varían entre 40 y 0 %, respectivamente (Figura 8).
Al tratar con una arena limpia, los desplazamientos se
incrementan un 214 % con respecto al 20 % del caso
base. Cuando el contenido de finos aumenta hasta en
un 40 % la dispersión lateral se reduce en un 63 %.
Los parámetros asociados a las condiciones del
subsuelo presentan un efecto menor que los correspondientes a la magnitud y trayecto.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
AGUILAR R. et al
7
En la Figura 10 se observa que para una variación
en la pendiente de la superficie del terreno de entre
0.05 y 6 %, los desplazamientos laterales inducidos se
presentan entre 0.32 y 1.64 m. Estos valores se traducen en reducciones del 75 % e incrementos del 126 %
con respecto a la pendiente base del 3 %.
Se destaca que, aún con pendientes pequeñas la
dispersión por desplazamiento lateral se presenta.
Como se observa, los parámetros geométricos tienen menor influencia en el desplazamiento por dispersión lateral que los asociados a las condiciones del
subsuelo y mucho menor que los que corresponden a
los de fuente y trayecto.
Figura 7. Efecto del tamaño de partícula al 50 % D5015
en el desplazamiento por dispersión lateral
Figura 9. Efecto del espesor acumulado de las capas
licuables T15 en el desplazamiento por dispersión lateral
Figura 8. Efecto del contenido de finos F15 en el desplazamiento por dispersión lateral
4.2.3 Geométricos
Los efectos del espesor acumulado de las capas de
suelos vulnerables a la licuación ( T15 ) y la pendiente
del terreno ( S ) en la magnitud del desplazamiento lateral se muestran en las Figuras 9 y 10.
En la Figura 9 se tiene que, para un intervalo ubicado entre 0.1 y 16.0 m de espesor acumulado de capas
licuables, la variación en los desplazamientos por dispersión lateral se presentan entre 0.12 y 1.88 m. El incremento del desplazamiento es del 145 % para un
espesor acumulado de 16.0 m. Al considerar el espesor límite de 10.0 m, el desplazamiento lateral es de
1.46 m, correspondiente al 113%. Para un lente de 0.1
m el desplazamiento se reduce un 91 %. Para un espesor de 1.0 m, el desplazamiento es de 0.42 m que
corresponde a una reducción del 67 %.
Figura 10. Efecto de la pendiente del terreno S en el
desplazamiento por dispersión lateral
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
8
Análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral causado por el fenómeno de licuación
5 CONCLUSIONES
Con base en el análisis paramétrico del desplazamiento por dispersión lateral causado por el fenómeno de licuación, se concluye lo siguiente:
- Los efectos principales asociados a la licuación se
centran en la movilización de la masa del suelo y
en las estructuras que en ella se encuentran.
- El fenómeno de licuación produce también el deslizamiento por dispersión lateral. Genera la falla
del terreno y ocurre generalmente en pendientes
ligeramente inclinadas que contienen suelos licuables entre sus capas.
- Para la evaluación de la dispersión lateral del suelo, Bartlett y Youd (1995) han propuesto expresiones desarrolladas a partir de la regresión multilineal de una gran base de datos históricos, que
permiten su cuantificación. Estas expresiones fueron ajustadas por Youd, Hansen y Bartlett (2002).
- La magnitud del desplazamiento oor dispersión lateral es función de los siguientes parámetros:
- Fuente y trayecto: magnitud M y distancia R .
- Condiciones del subsuelo: tamaño de partícula
al 50 % ( D5015 ) y contenido de finos ( F15 ).
- Geométricos: espesor de la capa vulnerable
( T15 ) y pendiente del terreno ( S ).
- Se ha hecho un barrido de cada uno de los parámetros para evaluar la magnitud del desplazamiento por dispersión lateral
- Para magnitudes inferiores a M =6.5, a una distancia de 25 km a la fuente sísmica, los desplazamientos laterales son mínimos, inferiores a
5.0 cm. Sin embargo, para magnitudes cercanas a
M =8.0 los desplazamientos son excesivos.
- Para un temblor con magnitud M =7.5, los desplazamientos laterales son inferiores a 0.3 m para
distancias mayores a R =50 km.
- Entre menor es el tamaño de partícula al 50 % el
deslizamiento presenta un mayor desarrollo y se
incrementa considerablemente.
- Al tratar con arenas limpias, o con bajo contenido
de finos, los desplazamientos laterales se incrementan notablemente.
- Entre mayor es el espesor acumulado de capas licuables el desplazamiento lateral se incrementa.
- Aún con pendientes pequeñas la dispersión por
desplazamiento lateral se presenta.
- Los parámetros geométricos tienen menor influencia en el desplazamiento por dispersión lateral que los asociados a las condiciones del subsuelo, y mucho menor que los que corresponden
a los de fuente y trayecto.
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SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.