Simulació numèrica del moviment del sòl produït per terratrèmols. Aplicació a moviments febles i forts.
Authors:   , Figueras Vila Sara 
Published: July 2023

La Tesi s'emmarca en els estudis de risc sísmic que es duen a terme en Servei Geològic de Catalunya, la contribució d'aquest treball a aquests estudis ha consistit en la determinació precisa del moviment sísmic que es pot esperar en un emplaçament determinat, a partir de diferents mètodes de simulació numèrica y comparant els resultats amb dades reals. L'aplicació de tècniques de simulació numèrica permet analitzar les característiques del moviment sísmic del sòl i ajudar a la comprensió de les seves relacions amb els fenòmens de generació i propagació de les ones sísmiques. <br/><br/>En aquesta Tesi es descriu breument la base teòrica de diferents mètodes de modelització del moviment del sòl, uns basats en conceptes que provenen del camp de la sismologia, no utilitzats fins ara al nostre país y altres, més utilitzats, que són propis del camp de la Dinàmica de sols. Es dedica especial atenció a la amplificació de les ones deguda a les característiques geològiques i geomètriques locals. La implementació d'un conjunt de programes basats en aquests mètodes ha permès aplicar-los a diferents casos concrets y comparar els resultats obtinguts amb dades reals. La aplicació de mètodes diversos al mateix problema concret ens ha permès tenir una visió més completa dels processos associats al moviment sísmic, visió que és enriquidora tant per el camp de la sismologia com de l'enginyeria sísmica.<br/><br/>Els mètodes presentats s'han aplicat als següents casos concrets:<br/><br/>- Modelització del moviment del sòl degut al sisme del 15/12/1991 de Ml=4.2, amb epicentre al sud de Barcelona, a les estacions de Poblet (3 components) i Vandellós (1 component) situades a una distància de 100 km de l'epicentre. S'estudia la influència del medi de propagació i dels paràmetres focals, obtenint-se un model d'estructura i uns paràmetres focals semblants als determinats a partir del mètode habitual basat en les primeres arribades de la fase P.<br/><br/>- Modelització del moviment del sòl en diferents emplaçaments de la Vall d'Ashigara (Japó) a partir de dos sismes- fort i feble- considerant efectes de font puntual, del medi de propagació i de la geologia i topografia locals. Aquest estudi és el resultat de la nostra participació, junt amb el LGIT de Grenoble, en un exercici internacional de cal·libració de mètodes d'estimació d'efectes locals. La posterior comparació de les prediccions realitzades amb registres reals ha permès calibrar els mètodes i definir el seu rang de validesa.<br/><br/>- Estudi de la influència de diferents paràmetres en la resposta el sòl i la seva dependència amb el nivell sísmic d'entrada (no linealitat) a partir dels registres obtinguts a la xarxa d'accelerògrafs SMART-1 de Taiwan. Paral·lelament a la observació s'apliquen diferents mètodes de modelització per verificar si les respostes del sòl observades poden ser predir-se.

This Thesis is produced in the framework of the seismic risk studies developed by the Geological Survey of Catalonia, the contribution of this work has been the seismic ground motion characterisation thought the application of different numerical simulation methods and comparing the synthetic results with real data. With the application of different numerical simulation techniques we can analyse the seismic soil response and to know their relations with the seismic wave generation and propagation.<br/><br/>In this work, the theory of different 1D and 2D ground motion modelling methods are described, ones of them are seismological methods, used in this Thesis as a first time in our country, and the others are engineering methods, more usually used in our country. Special attention is done to the wave amplification in relation with the local geological and geometrical characteristics. A set of programs based on this methods have been implemented and they have been applied to several cases and the synthetic results compared with the real ones. The application of several methods to the same problem gives us to have a complete definition of the processes involved in the soil seismic motion, and is useful as much for the field of the Seismology like from the Seismic Engineering.<br/><br/>The numerical methods have been applied to the following cases:<br/><br/>- Ground motion numerical simulation for one Ml=4.2 earthquake, with epicentre in South Barcelona (15/12/1991), in Poblet station (3 components) and Vandellós (1 component), both at 100 km of distance form the epicentre. The influence of focal parameters and propagation have been studied and a good structural model and focal parameters obtained, similars to the obtained with classical methods.<br/><br/>- Modelling of ground motion in different soil sites in Ashigara-Valley (Japan), considering two earthquakes (strong and moderate) a point source and a realistic structural and topographical model of the local sites. This study is the result of our participation, with the LGIT (Grenoble), in one international experiment for the calibration of numerical site effects estimation. The later comparison between predictions and real records in soil sites it allows the methods calibration and their validation.<br/><br/>- Experimental study of the soil response and their dependency with the input ground motion in rock (possible non linear behaviour), in the Smart-1 accelerometer array in Taiwan. The empirical study is completed with a numerical one to verify if the observed behaviour can be predicted.