Identification and modeling of ground instabilities by geophysical methods and python-based toolscase of the city of Fez (Morocco) and the Sierra de Gador (Spain)

Resumen

RESUMEN La tesis propuesta viene a resolver los problemas relacionados con la detección y la localización de zonas inestables en medio urbano (Tghat Fès, Sefrou, Bhalil en Marruecos, y la zona de Sierra de Gádor en España), especialmente para investigación de cavidades, deslizamientos de terrenos y las formaciones cársticas. El estudio geológico detallado de las cuatro zonas ha permitido localizar los principales sectores más susceptibles al riesgo de inestabilidad en base a la litología y sobre los indicios de superficie. Los indicios en la región de Tghat son formas de fisuración de superficie, mientras que los sitios de Bhalil y Sefrou representan la presencia de cavidades de origen antrópico o natural en base a fenómenos de carstificación, y la presencia de dolinas de origen cárstico en la zona de estudio de la Sierra de Gádor. En este trabajo, diferentes métodos geofísicos han sido empleados para la detección y la investigación de cavidades, deslizamientos del terreno y de formas cársticas en zonas urbanas. Estos métodos consisten en el método de tomografía eléctrica (ERT, de eletrical resistivity tomography method), el método de sondeo eléctrico vertical (VES, de vertical electrical sounding method), el método georradar (GPR de ground penetrating radar method) y el método de tomografía sísmica de refracción (SRT de seismic refraction tomography method). Los resultados de los métodos geofísicos han sido presentados bajo la forma de secciones de resistividad 1D, 2D y 3D, de radargramas y de tomogramas sísmicos, facilitando información detallada sobre las variaciones de las propiedades físicas de las estructuras subterráneas. El tratamiento e interpretación de los datos ha permitido la determinación de las variaciones espaciales y de señalar numerosas zonas que pueden ser consideradas como zonas de alto riesgo, especialmente por el peligro de deslizamiento en la zona de Tghat con la localización de numerosas anomalías asociadas con la presencia de cavidades en el seno de formaciones margosas. Las técnicas eléctricas han permitido de localizar cavidades de origen cárstico, así como zonas de fracturación y de fisuración prolongadas en el seno de las formaciones carbonatadas en Sefrou. En la zona de estudio de Bhalil, el GPR se ha revelado muy eficaz para la detección de cavidades antrópicas abandonadas en el seno de la antigua medina. Finalmente, la tomografía eléctrica combinada con la sísmica de refracción ha demostrado ser un método eficaz para detectar formas de subsidencia asociadas a la presencia de dolinas en la región de la Sierra de Gádar (Almería, España). Por otro lado, el empleo de Python para la modelización se ha combinado con el estudio geológico y los métodos geofísicos con el fin de detectar y de investigar las zonas inestables en ambientes urbanos. Esta metodología directa de modelización es empleada para simular las condiciones del subsuelo en las zonas de estudio con la ayuda de programas de ordenador de código abierto tales como pyGIMLi y pyBERT. Gracias a esta simulación, es posible de predecir la respuesta de diferentes técnicas geofísicas a las condiciones específicas del sitio de estudio, permitiendo así de seleccionar las técnicas más apropiadas para las condiciones específicas del sitio y de optimizar la concepción del diseño de los dispositivo de medida así como los parámetros de adquisición de los datos para futuras campañas de campo. Con la integración de la modelización directa con los métodos geofísicos, el objetivo de esta tesis es la de mejorar la precisión, eficacia y la flexibilidad de la tomografía subterránea para la detección y la investigación de las cavidades, los deslizamientos del terreno y de las formas cársticas en las zonas urbanas.