Proceso de agrietamientos superficiales debido a pérdida de sustentación hidráulica en el valle de Matatipac, Nayarit, México

Abstract

RESUMEN. El fenómeno de la subsidencia es un problema que agrava cada vez más en el mundo entero. La subsidencia causada por la pérdida de sustentación hidráulica consiste en un proceso de hundimiento paulatino que se presenta en acuíferos formados por rellenos sedimentarios con potencial de deformación considerable, debido a la extracción de agua para uso urbano e industrial. En este se reporta una investigación teórica-experimental que tuvo como objetivo dar una explicación plausible de la mecánica de generación de agrietamientos debidos a subsidencia, así como su propagación a profundidad, longitudinal y ancho de influencia, para poder implementar una metodología económicamente aplicable para la predicción de zonas de riesgo y que el fenómeno de subsidencia y sus consecuencias asociadas sean lo menos perjudiciales para la infraestructura urbana, industrial y evitar impactos de gran magnitud en la población. Para cumplir con el objetivo de este se construyó un modelo analógico en el cual se realizaron experimentos para reproducir la formación de agrietamientos asociados a subsidencia y establecer cuáles son los factores que intervienen en el mecanismo de su formación. La modelación analógica incluyo la caracterización mecánica del material granular usado para recrear el acuífero mediante ensayes a la tensión, de corte directo y ensayes triaxiales. Los resultados de la modelación analógica permitieron hacer una descripción cualitativa del mecanismo de formación de los agrietamientos, de su evolución y de su propagación. Adicionalmente, a partir de las observaciones del fenómeno reproducido en el modelo analógico, se formuló una explicación numérica del proceso de formación de fracturamientos. La investigación incluyo el procesamiento y análisis de imágenes de radar interométrico de apertura Sintética (InSAR) del satélite Sentinel 1, de los cuales se eligieron pares de imágenes que van desde el 21 de octubre del año 2014 hasta el 15 de abril del 2018 con el fin de obtener interferogramas para conocer como ha evolucionado la deformación del relleno en la zona urbana de la ciudad de Tepic y del valle de Matatipac. Se realizaron muestreos alterados de los rellenos granulares que conforman el acuífero del área de estudio, específicamente pumicitas, para obtener sus características granulométricas, densidad, contenido de agua, absorción, masa volumétrica seca, masa volumétrica del material y parámetros índice, tales como: limite líquido, limite pastico, e índice platico, esto con el fin de comprar estos materiales con los que se puede usar en el modelo analógico a escala.

ABSTRAC

The phenomenon of subsidence is a problem that is becoming and more worse in the whole world. The subsidence consist of a gradual sinking process causes by the loss of hydraulic support of aquifers formed by sedimentary deposits with deformation potential, due to the extraction of water from wells for urban and industrial use. In this work, a theoretical experimental research was performed that had as objective to give a plausible explanation of the mechanics of generation of cracks due to subsidence, as well as its propagation to depth, longitudinal and width of influence, in order to implement an economically applicable methodology for the prediction of risk zones and that the phenomenon of subsidence and its associated consequences be the least harmful for urban and industrial infrastructure and avoid impacts of large magnitude on the population. To achieve this objective, an analog model was built in which test were performed to reproduce the formation of cracks associated with subsidence, and to establish the factor that influence the mechanism of their formation. The analogical modeling include the mechanical characterization of the granular material used to recreate the aquifer by testing stress test, direct cutting and triaxial test. The results of the analogical modeling allowed to make a qualitative description of the mechanism of formation of the cracks, of their evolution and their propagation. Additionally, from the observations of the phenomenon reproduced in the analog model, a numerical explanation of the fracture formation process was formulated. The investigation included the processing and analysis of Synthetic aperture interometric radar (InSAR) of the Sentinel 1 satellite, of which pairs of images were chosen from October 21, 2014 to April 15, 2018 in order to obtain interferograms to know how the deformation of the filling has evolved in the urban area of the city of Tepic and the Matatipac valley. Altered samples were taken from the granular fillings that make up the aquifer of the study area, specifically pumicite, to obtain their granulometric characteristics, density, water content, absorption, dry volumetric mass, volumetric mass of the material and index parameters, such as: limit liquid, plastic limit, and plastic index, this in order to compare these materials with which those that can be used in the analog scale model.