Índice de riesgo por licuefacción

Índice de riesgo por licuefacción

A la vista de la incertidumbre del índice LPI en el caso de utilizar el CPT como herramienta de caracterización de la licuefacción potencial, Lee et al. (2003) propusieron un índice alternativo, denominado Índice de Riesgo por Licuefacción (Liquefaction Risk Index, IR) basado en los resultados de campañas mediante equipos CPT. Para la definición de este índice, utilizaron unas formulaciones alternativas del valor del CRR y del CSR. Así, su método propone las formulaciones que presentamos a continuación.

 

1. Obtención del CRR

En este caso, Lee et al. (2003) utilizan la fórmula propuesta por Juang et al. (2000), obtenida mediante el entrenamiento de redes neuronales a partir de bases de datos previas de casos de licuefacción previos. El resultado del ajuste neuronal se resume en estas expresiones (en las que todas las presiones se deben introducir en kPa):

Recordemos que en estas fórmulas, qc es la resistencia por punta y fs el rozamiento lateral en el ensayo CPT a cada profundidad de cálculo. Por otro lado, el valor de F que relaciona ambas magnitudes junto a la presión vertical geostática inicial es el ratio de fricción normalizada (según lo definido por Robertson, 1990), que se encuentra relacionado con el índice de tipo de suelo, Ic y la resistencia por punta normalizada, Q, que originalmente tenía un valor:

 

 

Siendo pa la presión atmosférica en unidades consistentes con el resto de variables y n un exponente de valor recomendado n=0.5 para estudios de licuefacción.

La clasificación de Robertson (1990) se basa en el ábaco de la siguiente figura, con las siguientes categorías:

  1. Suelos de grano fino, susceptibles
  2. Suelos orgánicos, turbas
  3. Arcillas limosas a arcillas
  4. Limos arcillosos a arcillas limosas
  5. Arenas limosas a limos arenosos
  6. Arenas limpias a arenas limosas
  7. Arenas con gravas a arenas densas
  8. Arenas muy densas a arenas arcillosas (muy sobreconsolidadas o cementadas)
  9. Suelos finos muy firmes (muy sobreconsolidados o cementados)
Figura 1. Ábaco de clasificación de suelos a partir de los ensayos CPT (Fuente: Robertson y Wride, 1998, a partir de Robertson, 1990)

 

En este punto es necesario destacar que en la fórmula del índice Ic propuesta por Juang et al. (2000) existe una variación respecto a la originalmente desarrollada por Robertson (1990).

1. 1. Obtención del CSR

Para la determinación del índice de riesgo por licuefacción, Lee et al. (2003) se basaron en la metodología original de Seed y Idriss (1971), ajustando el CSR para una magnitud de 7.5 en vez de introducir esta corrección en el CRR como en las fórmulas que revisamos en el apartado 1.1. Así, el valor de CSR se obtendrá para el desarrollo de este método mediante:

1. 2. Obtención del factor de seguridad frente a licuefacción a cada profundidad

 

Tras haber determinado los valores de CRR y CSR según lo descrito en los apartados anteriores, se definió un parámetro PL, que representa la probabilidad de licefacción para un factor de seguridad FS dado:

Este parámetro se ha revelado como más preciso para determinar la probabilidad de que un suelo sufra licuefacción que el factor de seguridad, FS, cuando se utiliza el CPT. En la siguiente figura se muestra un ejemplo en el que el FS revelaba un factor de seguridad adecuado entre unos 13.5 m y 18 m de profundidad, cuando, sin embargo, la probabilidad de licuefacción PL era bastante baja en ese mismo espesor, coincidiendo con las observaciones realizadas tras el terremoto de Chi-Chi:

Figura 2. Diferencia entre el factor de seguridad y la probabilidad de licuefacción definidos por el método de Juang (Fuente: Lee et al., 2003)

 

1.3. Definición del Índice de riesgo IR

A la vista de la consistencia de los resultados del método de Juang a partir del CPT, Lee et al. (2003) propusieron un índice de riesgo alternativo al LPI para determinar la probabilidad de que se manifiesten daños por licuefacción. Así, determinaron que el Índice de Riesgo por Licuefacción, IR, sería:

 

En función del valor de este índice, Lee et al. (2003) propusieron esta clasificación de suelos en cuanto a su susceptibilidad frente a licuefacción:

  • IR < 20: Bajo riesgo de licuefacción
  • 20 ≤ IR ≤ 30: Riesgo medio de licuefacción
  • IR > 30: Riesgo de licuefacción alto a extremo

Este artículo corresponde a un fragmento de uno de los módulos del “Curso de licuefacción de suelos durante terremotos: fundamentos y técnicas de mitigación“, que se realiza en colaboración con la Universidad de Burgos.