Apuntes de Geodinámica Aplicada

Apuntes de la asignatura. Curso 1999-2000

Relationship between piezometric level and ground deformations measured by means of DInSAR in the Vega Media of the Segura River (Spain)

Differential SAR Interferometry (DInSAR) is a remote sensing method with the well demonstrated ability to monitor geological hazards like earthquakes, landslides and subsidence. Among all these hazards, subsidence involves the settlement of the ground surface affecting wide areas. Frequently, subsidence is induced by overexploitation of aquifers and constitutes a common problem that affects developed societies. The excessive pumping of underground water decreases the piezometric level in the subsoil and, as a consequence, increases the effective stresses with depth causing a consolidation of the soil column. This consolidation originates a settlement of ground surface that must be withstood by civil structures built on these areas. In this paper we make use of an advanced DInSAR approach - the Coherent Pixels Technique (CPT) [1] - to monitor subsidence induced by aquifer overexploitation in the Vega Media of the Segura River (SE Spain) from 1993 to the present. 28 ERS-1/2 scenes covering a time interval of about 10 years were used to study this phenomenon. The deformation map retrieved with CPT technique shows settlements of up to 80 mm at some points of the studied zone. These values agree with data obtained by means of borehole extensometers, but not with the distribution of damaged buildings, well points and basements, because the occurrence of damages also depends on the structural quality of the buildings and their foundations. The most interesting relationship observed is the one existing between piezometric changes, settlement evolution and local geology. Three main patterns of ground surface and piezometric level behaviour have been distinguished for the study zone during this period: 1) areas where deformation occurs while ground conditions remain altered (recent deformable sediments), 2) areas with no deformation (old and non-deformable materials), and 3) areas where ground deformation mimics piezometric level changes (expansive soils). The temporal relationship between deformation patterns and soil characteristics has been analysed in this work, showing a delay between them. Moreover, this technique has allowed the measurement of ground subsidence for a period (1993-1995) where no instrument information was available.

Subsidencia del terreno

La subsidencia del terreno es un riesgo natural que afecta a amplias zonas del territorio causando importantes daños económicos y una gran alarma social. La subsidencia del terreno puede deberse a numerosas causas como la disolución de materiales profundos, la construcción de obras subterráneas o de galerías mineras, la erosión del terreno en profundidad, el flujo lateral del suelo, la compactación de los materiales que constituyen el terreno o la actividad tectónica. Todas estas causas se manifiestan en la superficie del terreno mediante deformaciones verticales que pueden variar desde pocos milímetros hasta varios metros durante periodos que varían desde minutos hasta años.

Sistemas radar aplicados a la investigación de subsidencia y movimientos de ladera

En este trabajo se presentan los sistemas radar satélite y terrestres, así como los métodos de análisis de imágenes radar clásicos y avanzados para la investigación de los movimientos del terreno, haciendo énfasis en la subsidencia y los movimientos de ladera. Para ello en primer lugar se describen los distintos sensores radar disponibles así como las principales características de las imágenes radar generadas. A continuación se detallan los aspectos fundamentales de la interferometría diferencial, de los distintos métodos de interferometría diferencial avanzada y del radar terrestre. Finalmente se presentan los resultados obtenidos en distintas zonas de estudio: la subsidencia por explotación del acuífero en el área metropolitana de Murcia, la subsidencia minera y los movimientos de ladera de la Sierra de Cartagena, los movimientos de ladera de la cuenca del río Gállego y el deslizamiento del Portalet.

Evaluación de la susceptibilidad de las laderas a sufrir inestabilidades inducidas por terremotos: aplicación a la cuenca de drenaje del río Serpis (provincia de Alicante)

Se ha realizado un análisis para estimar la susceptibilidad de las laderas, en suelos de la cuenca de drenaje del río Serpis, a sufrir inestabilidades inducidas por terremotos. Para ello, se ha utilizado el denominado método de Newmark, que ha sido convenientemente modificado para contemplar la variabilidad que, de forma natural, se observa en las propiedades geotécnicas de los materiales. En el cálculo, se ha efectuado una simulación Monte Carlo, donde todas las propiedades geotécnicas que intervienen son tratadas como variables aleatorias. Los resultados obtenidos están expresados como probabilidad de que la aceleración crítica del talud sea menor o igual que 0.1g. Las susceptibilidades más elevadas se observan cuando los materiales están secos, pero en tal caso la extensión de territorio afectado es pequeña. En cambio, cuando el suelo está saturado se observa que gran parte del territorio presenta susceptibilidad Media o Baja, incluso con pendientes de 6 – 10º, frente a susceptibilidad Muy Baja – Nula, que los caracteriza cuando se encuentra seco. Se ha analizado también la posición de las zonas de mayor susceptibilidad con respecto a elementos constructivos existentes en el área.

DInSAR monitoring of aquifer compaction due to water withdrawal: Vegas Baja and Media of the Segura river (SE, Spain) case study

This study was partially financed by the Spanish Ministry of Education and Science and EU FEDER under project TEC2005-06863, by the Valencia Regional Government under projects GV006/179 and ACOMP07/087, and by the University of Alicante under projects VIGROB2004102, VIGROB-053, and VIGROB-114.

Diseño de un modelo geológico-geotécnico 3D de la Vega Baja del Río Segura (Alicante, SE España)

Los modelos geológico-geotécnicos permiten al ingeniero comprender mejor las condiciones reinantes en un determinado lugar, además de identificar los principales problemas geotécnicos y hacer más realista la estimación de propiedades del suelo. En este trabajo se presenta la metodología empleada para el diseño de un modelo geológico-geotécnico tridimensional de la Vega Baja del Río Segura que consta de cuatro zonas caracterizadas por sus propiedades geotécnicas y su problemática asociada. El modelo resulta fundamentalmente de gran utilidad para la planificación de investigaciones preliminares de obras civiles.

Monitorización de la subsidencia del terreno en la Vega Media del río Segura mediante Interferometría SAR diferencial (DInSAR)

Ground subsidence caused by aquifer exploitation is a geotechnical hazard that affects wide areas, causing important economic damages. This phenomenon is due to soil consolidation produced by the increase of effective stress caused by piezometric depletion. In this work a Remote Sensing Technique called Coherent Pixel (CPT) is applied to monitor subsidence in the Vega Media of the Segura River during a period of eleven years.

Procedimiento gráfico para la obtención de los parámetros de corrección del SMR a través de la proyección estereográfica

El Slope Mass Rating (SMR, Romana, 1985) constituye una clasificación geomecánica de uso muy extendido para la caracterización de taludes en roca. Se obtiene por adición al índice RMR básico, calculado a partir de valores característicos del macizo rocoso, de una serie de factores de corrección dependientes del paralelismo discontinuidad-talud, del buzamiento de las discontinuidades, del buzamiento relativo entre las discontinuidades y el talud, así como del método de excavación empleado. En este trabajo se propone un método gráfico que permite obtener los parámetros de corrección del SMR (F1, F2 y F3) representando en proyección estereográfica los planos de discontinuidad y del talud a estudiar.

Elaboración de un mapa de inventario de inestabilidades de los taludes del Polígono Industrial Santiago Payá (Alcoy, Alicante)

Los mapas de inventario de movimientos de ladera se realizan durante las primeras etapas de investigación de los procesos de inestabilidad de laderas y de zonas inestables. Estos mapas resultan de gran utilidad dado que facilitan las tareas de prevención y el análisis de estabilidad. En el presente trabajo se muestra la metodología seguida para elaborar un mapa de inventario de movimientos de ladera en el Polígono Industrial de Santiago Payá situado en el término municipal de Alcoy (Alicante) así como la cartografía resultante.

Técnicas de Ingeniería Cartográfica empleadas en el estudio de subsidencia y movimientos de ladera: principales características y análisis comparativo

Los movimientos de ladera y los procesos de subsidencia son fenómenos que afectan a la superficie terrestre produciendo modificaciones importantes sobre ella. Los cambios que originan se manifiestan como deformaciones superficiales cuyo estudio resulta de gran importancia en el campo de la Ingeniería Geología y la Geotecnia. En el presente trabajo se lleva a cabo una descripción de las técnicas de Ingeniería Cartográfica (técnicas topográficas, geodésicas, fotogramétricas y de teledetección) empleadas para cuantificar las deformaciones causadas por movimientos de ladera y subsidencia terrestre, estableciendo sus principales características y llevando a cabo un análisis comparativo de las mismas.

Pistas fósiles asociadas a la discontinuidad fini-Messiniense en el margen norte de la Cuenca del Bajo Segura (SE España)

A detailed analysis of the Upper Messinian-Lower Pliocene at the northern border of the Bajo Segura Basin (BSB) has been carried out. Trace fossils of firm- and rockground were collected, aiding in the recognition of three ichnofacies: Glossifungites (types A and B), Entobia and Gnathichnus. The ichnological data provide evidence that the Pliocene flooding of the BSB, after the Messinian Salinity Crisis, was developed in two pulses. In the first one, the ingression penetrated only along the paleovalleys and produced a coastal trasgressive lag (P0). In the second one, the ingression overflowed the margins of the paleovalleys and extended throughout the entire northern margin, also producing a coastal transgressive lag in the base of the P2 system. The record of the Entobia and Gnathichnus ichnofacies in the clasts of both lags evidences a relatively fast deepening-upward trend in both the transgressions.

Registro del evento 8.2 ka en la plataforma continental de Alicante (SE, España)

High resolution seismic profiles of the Alicante continental shelf have been studied identifying a seismic prism which top at about -20 m below today sea-level. The prism is covered by recent sediments and can be interpreted as formed during a short interval of stand-by in the general transgression after the last glacial maximum. The -20 m level have been compared with the holocene Mediterranean sea-level-curve to propose an age of about 8 ka BP coinciding with the «8.2 ka cooling event» that was an abrupt, widespread climate instability. The prism top is deeper in the northern seismic profiles thus indicating a more subsidence that the southern coastal shelf where an erosion surface with rocky shoals configure the sea bottom.

La sección de San Miguel de Salinas (Cuenca del Bajo Segura): significado paleoambiental de las asociaciones de foraminíferos en relación con la Crisis de Salinidad del Messiniense

In the composite section of San Miguel de Salinas the following synthems are represented: MI (preevaporitic Messinan), MII (syn-evaporitic Messinian) and P (post-evaporitic Pliocene). The foraminiferal assemblages of these synthems have been studied in order to reveal the palaeoenvironmental changes related to the Mediterranean Salinity Crisis. The change between MI and MII synthems is characterized by the reduction of the foraminiferal biodiversity. Synthem MII records palaeoenvironmental stress related to the evaporitic deposition during the Salinity Crisis. Synthem P marks an abrupt increase of the foraminiferal biodiversity in coincidence with the Pliocene reflooding of the Mediterranean Sea.

El prisma sedimentario submarino ligado al Younger Dryas en la plataforma continental de Benidorm (Alicante, SE de España)

Con el objetivo de ampliar los conocimientos en relación a los cambios recientes del nivel en la plataforma continental de Alicante se ha procedido al estudio de diferentes perfiles sísmicos de alta resolución. En el presente trabajo se ha identificado un prisma sedimentario cuyo techo se ubica alrededor de los 60 metros por debajo del nivel del mar actual. Comparando los resultados con la curva de variaciones del nivel del mar de los últimos 20 milenios, se puede confirmar que éste se formó durante un periodo en que el nivel del mar permaneció relativamente constante o disminuyó levemente entre el final del Bølling Warming y tras el evento frío Younger Dryas. Un total de tres unidades sísmicas (1, 2 y 3 de base a techo) se pueden diferenciar en el prisma. La subunidad 1, depositada entre el final del Bølling Warming y antes del Younger Dryas, indicando una mayor ralentización de la tasa de ascenso del nivel del mar. La subunidad 2, formada durante el evento frío Younger Dryas, reflejando un episodio de detención del nivel del mar alrededor de los 60 metros, seguido de una caída relativa mismo. La subunidad 3, formada tras este periodo frío y que se caracteriza por un incremento de la tasa de ascenso del nivel del mar.