Numerical simulation of multiple scattering of P and SV waves caused by near-surface parallel cracks

Resumen

En este trabajo se investiga la difracción y dispersión de ondas P y SV por la presencia de grietas orientadas paralelamente localizadas cerca de una superficie libre. Se utiliza el Método Indirecto de Elementos de Frontera (IBEM) para estudiar el fenómeno de propagación de onda en un modelo con semi-espacio plano que contiene grietas. Se consideran varios ángulos de incidencia de ondas P y SV. Ya antes ha sido reportado en la literatura especializada que una grieta cercana a la superficie libre genera ondas superficiales difractadas cuyos espectros de amplitudes muestran picos de resonancia muy pronunciados. Tal efecto ha sido atribuido a resonancias locales de un estrato virtual entre la cara superior de la grieta y la superficie libre. Para nuestro caso de dos grietas paralelas cercanas a la superficie libre, los espectros de amplitudes muestran picos adicionales que pueden asociarse con la presencia de la segunda grieta. Si las grietas son de tamaño similar, la frecuencia característica de resonancia medida en la superficie libre corresponde principalmente al estrato equivalente formado por la grieta más somera y la superficie libre. Sin embargo, cuando la grieta más profunda llega a ser suficientemente larga con respecto a la grieta más somera, aparecen dos picos de frecuencias características de resonancias en los espectros medidos en la superficie. Nuestro trabajo también muestra ejemplos con sistemas de tres grietas. Esto ha resultado en una tarea intrincada, sobre todo en la identificación y caracterización de la respuesta sísmica del campo difractado generado por la segunda y tercera grietas y por su parte, la interpretación en el dominio del tiempo de las trazas obtenidas se vuelve bastante complicada. Los resultados en este trabajo han sido validados contra otros reportados en artículos clásicos. Con objeto de ilustrar la respuesta sísmica y los efectos de difracción múltiple debido a la presencia de sistemas de grietas, se proveen cálculos en el dominio del tiempo y la frecuencia.