¿Por qué dos edificios prácticamente iguales pueden sufrir daños diferentes durante un terremoto? Una de las respuestas está bajo nuestros pies. El terreno sobre el que se asienta una ciudad influye de manera determinante en cómo se comporta ante un movimiento sísmico, por lo que conocer las características del subsuelo resulta fundamental para evaluar el riesgo y diseñar planes de emergencia. El problema es que mirar qué se esconde ahí debajo no solo es complicado, sino también muy caro.
Un equipo integrado por investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena, la Universidad de Granada y la Universidad de Almería ha mejorado la técnica de referencia para obtener una imagen nítida del suelo a partir de algo que sí se puede medir desde la superficie: las ondas que se propagan por el terreno.
El método se ha desarrollado en el marco de los proyectos nacionales PID2021-124701NB-C21 y PID2021-124701NB-C22, y se ha probado en Fuente Vaqueros, Atarfe y Santa Fe, municipios de la Vega de Granada. En él se emplea una combinación de técnicas matemáticas y geofísicas capaces de mejorar la interpretación de los datos obtenidos mediante el método MASW. Los resultados muestran que esta estrategia permite caracterizar con bastante precisión las propiedades del terreno hasta unos 30 metros de profundidad.
Cómo permiten las ondas conocer qué hay bajo el suelo
La idea que hay detrás de esta técnica es relativamente sencilla. Los investigadores han partido de la base de que el comportamiento de una onda sísmica varía en función de si encuentra materiales blandos, compactos, sueltos o rígidos.
El método MASW aprovecha precisamente el movimiento de las ondas. Los investigadores colocan sobre el terreno una serie de sensores y generan vibraciones verticales y horizontales a golpe de mazo. Las ondas dibujan una ‘huella’ de cómo se comporta el subsuelo.
Después viene la parte complicada: transformar esa huella en una imagen de lo que hay bajo tierra. Es aquí donde aparece uno de los grandes problemas, explica el investigador de la UPCT, Pedro Martínez Pagán. Una misma respuesta medida en la superficie puede ser compatible con diferentes modelos del subsuelo. Es decir, los datos no siempre tienen una única interpretación posible. «El reto consiste en encontrar la combinación de capas y propiedades que mejor explique las ondas registradas».
Los investigadores han desarrollado una estrategia para abordar precisamente esa dificultad.
Dos algoritmos para obtener una imagen más precisa del subsuelo
La propuesta combina dos sistemas de cálculo que realizan tareas diferentes. El primero, denominado Evolución Diferencial, funciona como una búsqueda amplia. Explora muchas posibilidades para encontrar «un modelo del subsuelo que encaje razonablemente bien con las observaciones».
Una vez localizado ese modelo, entra en juego el segundo algoritmo, denominado Región de Confianza Reflectiva. Su misión es mucho más concreta. «Toma la solución anterior y la afina, modificando los parámetros necesarios para conseguir un ajuste mejor», aclara Martínez Pagán.
Esta combinación es importante porque los dos algoritmos tienen fortalezas diferentes. El primero permite explorar un espacio amplio de posibilidades y evitar quedar atrapado demasiado pronto en una solución poco adecuada. El segundo puede concentrarse en mejorar una solución que ya ha demostrado ser razonable.
El problema de las capas del terreno
Uno de los problemas que encontraron tiene que ver con las capas del terreno. En un modelo inicial, los investigadores disponen de información procedente de sondeos mecánicos, que permite conocer la profundidad y las características aproximadas de los materiales.
Sin embargo, una capa identificada en un sondeo puede ser muy gruesa y, en realidad, contener materiales con propiedades diferentes. Esto es especialmente relevante en zonas de sedimentación fluvial como la Vega de Granada, donde durante miles de años se han alternado episodios de grandes avenidas, capaces de transportar materiales gruesos, con otros periodos de menor energía en los que se depositaron sedimentos más finos.
Por eso, «el nuevo procedimiento permite dividir las capas demasiado gruesas en otras más pequeñas. De esta forma, el modelo matemático dispone de mayor libertad para representar cambios en las propiedades del terreno», dice el investigador de la UPCT.
Conocer el subsuelo para mejorar el riesgo sísmico
La nueva solución no permite predecir cuándo ocurrirá un terremoto. Tampoco pretende hacerlo. Su utilidad está en otro lugar: mejorar el conocimiento de las condiciones del terreno que pueden influir en cómo se propaga el movimiento sísmico.
En estudios de microzonificación sísmica, disponer de una descripción más precisa del subsuelo ayuda a distinguir zonas que, aunque estén próximas entre sí, responden de manera diferente ante un terremoto.
Esto resulta especialmente relevante en entornos urbanos, donde edificios situados a poca distancia pueden encontrarse sobre terrenos con propiedades diferentes y, por tanto, experimentar de manera distinta las ondas generadas por un movimiento sísmico.
El trabajo demuestra que combinar distintas herramientas ofrece una representación más flexible y precisa de un subsuelo que, en realidad, es mucho más complejo de lo que parece desde la superficie.
Esta metodología ofrece una lectura del suelo precisa a partir de las ondas que recorren el terreno. Una especie de escucha geológica para conocer cómo podría responder el terreno ante un terremoto.
La investigación ha estado liderada por Pedro Martínez Pagán (UPCT), Ignacio Valerde (UGR) y Antonio García Jerez (UAL).
