GEO-RIESGOS EN AGUAS PROFUNDAS

1. GEO-RIESGOS EN AGUAS PROFUNDAS Juan Manuel Mayoral Villa

2. Grupos principales: • Riesgos relacionados con la inestabilidad del lecho marino (a pequeña y gran escala). • Riesgos relacionados con perforaciones y producción Geo-riesgos en aguas profundas

3. Estabilidad del fondo oceánico Principales efectos de inestabilidad del fondo marino. Geo-riesgos en aguas profundas

4. Análisis no-lineal de la respuesta sísmica de taludes sumergidos Geo-riesgos en aguas profundas

5. Objetivo: • Se presenta un procedimiento de fácil aplicación práctica, para la evaluación de la respuesta sísmica de taludes submarinos en suelos predominantemente arcillosos, que se basa en un modelo numérico unidimensional que incorpora una ley constitutiva no-lineal. El modelo constitutivo es capaz de predecir la evolución de la presión de poro antes, durante y al final del sismo. Geo-riesgos en aguas profundas

6. Casos Históricos 26 dic. 2004, Mw=9.34 Banda Aceh, Indonesia, antes del tsunami (Digital Globe) Geo-riesgos en aguas profundas

7. Casos Históricos 26 dic. 2004, Mw=9.34 Banda Aceh, Indonesia, después del tsunami (Digital Globe) Geo-riesgos en aguas profundas

8. Casos Históricos Nayarit Jalisco Colima Michoacán Guerrero Oaxaca Chiapas Escenario sismo-tectónico de la costa del Pacífico de México (Farreras et al., 2005). Geo-riesgos en aguas profundas

9. Descripción del problema Geo-riesgos en aguas profundas

10. Talud hipotético de arcilla de pendiente a Geo-riesgos en aguas profundas

11. Variación de la densidad, r, y la resistencia, su, con la profundidad. Geo-riesgos en aguas profundas

12. Variación del módulo, Gmáx, y velocidad, Vs, con la profundidad. Gmáx Geo-riesgos en aguas profundas

13. Distribuciones del coeficiente de consolidación, cv, con la profundidad. Geo-riesgos en aguas profundas

14. Historias de aceleraciones y espectros de respuesta. Superficial Subducción Geo-riesgos en aguas profundas

15. Descripción del modelo numérico Geo-riesgos en aguas profundas

16. Modelo idealizado Geo-riesgos en aguas profundas

17. Condiciones de frontera para resolver el problema de difusión. Geo-riesgos en aguas profundas

18. Estado de esfuerzos idealizado asumidos en el modelo. Gmáx Geo-riesgos en aguas profundas

19. Propiedades del modelo constitutivo utilizadas en los análisis. Geo-riesgos en aguas profundas

20. Análisis paramétrico • Evento superficial • Evento de subducción Geo-riesgos en aguas profundas

21. Evento superficial Geo-riesgos en aguas profundas

22. Respuesta dinámica del talud en términos de espectros de respuesta. Geo-riesgos en aguas profundas

23. Respuesta dinámica del talud en términos de historias de aceleraciones. Geo-riesgos en aguas profundas

24. Ciclos de histéresis generados durante el evento dinámico. Geo-riesgos en aguas profundas

25. Historia de desplazamientos Geo-riesgos en aguas profundas

26. Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 1). Geo-riesgos en aguas profundas

27. Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 2). Geo-riesgos en aguas profundas

28. Efecto del coeficiente de consolidación Caso 1 Caso 2 Geo-riesgos en aguas profundas

29. Evento de subducción Geo-riesgos en aguas profundas

30. Respuesta dinámica del talud en términos de historias de aceleraciones. Geo-riesgos en aguas profundas

31. Ciclos de histéresis generados durante el evento dinámico. Geo-riesgos en aguas profundas

32. Historia de desplazamientos Geo-riesgos en aguas profundas

33. Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 1). Geo-riesgos en aguas profundas

34. Variación de la presión de poro antes, durante, y después del sismo (Caso 2). Geo-riesgos en aguas profundas

35. Efecto del coeficiente de consolidación Caso 1 Caso 2 Geo-riesgos en aguas profundas

36. Trayectorias de esfuerzos a 2.5 m de profundidad. Evento superficial Evento de subducción Geo-riesgos en aguas profundas

37. Influencia del ángulo del talud Variación de la deformación angular en el tiempo. Geo-riesgos en aguas profundas

38. Influencia del estado de esfuerzos Influencia del comportamiento a largo plazo en la respuesta del talud a una profundidad de 50 m. Geo-riesgos en aguas profundas

39. Influencia del estado de esfuerzos Influencia del comportamiento a largo plazo en la respuesta del talud a una profundidad de 50 m. Geo-riesgos en aguas profundas

40. Influencia del estado de esfuerzos Influencia del comportamiento a largo plazo en la respuesta del talud a una profundidad de 50 m. Geo-riesgos en aguas profundas

41. Conclusiones • Las evaluaciones del riesgo de falla de taludes submarinos deben considerar explícitamente el comportamiento no-lineal del suelo a través de un esquema que permita tomar en cuenta las características principales del sismo, intensidad, duración y contenido de frecuencias, explícitamente en los análisis. • El modelo constitutivo empleado para caracterizar el geo-material debe de ser capaz de predecir, con un número de parámetros limitado y de fácil obtención práctica, la evolución de la presión de poro antes durante y al final de evento dinámico, y su impacto en la reducción de resistencia no drenada del suelo y los desplazamientos permanentes asociados. Esto debe tenerse en cuenta en el diseño de cimentaciones de obras costeras o fuera de costa, aledañas al sitio en cuestión. Geo-riesgos en aguas profundas

42. Conclusiones • La presión de poro acumulada durante un terremoto puede tardar décadas en disiparse, lo que debe tomarse en cuenta en el análisis para evaluar el riesgo de falla del talud durante réplicas u otros sismos posteriores. • El marco metodológico presentado aquí, además de ser de fácil aplicación práctica, constituye una representación integral del comportamiento de suelos durante carga cíclica. Geo-riesgos en aguas profundas

43. Investigación en desarrollo • Actualmente se esta modificando la metodología descrita para aplicarla al análisis de interacción sísmica de estructuras piloteadas o ancladas con celdas de succión. • Se sigue trabajando en la implementación del modelo en una plataforma numérica más robusta. • Se están desarrollando alternativas experimentales para obtener los parámetros del modelo . Geo-riesgos en aguas profundas

44. Geo-riesgos en aguas profundas

45. Fuerzas actuando sobre una plataforma marina • Peso propio de la estructura principal y secundaria, incluyendo pilotes, placas y lastres. • Fuerza hidrostática que actúa sobre la estructura incluyendo presión externa y flotación. • Fuerzas debidas al viento. • Fuerzas debidas a corrientes y oleaje. • Fuerzas sísmicas. • Fuerzas inducidas a la plataforma por operaciones como perforación, manipulación de materiales, anclajes a barcos. • Fuerzas inducidas por la grúa de la cubierta. Geo-riesgos en aguas profundas

46. Ejemplo de cimentación con estructuras ancladas. Celda de succión Esquema de las fuerzas actuando en la celda (Tomado de Andersen et al., 2008). Colocación de celda de succión (Moore Engineering Services). Geo-riesgos en aguas profundas