Análisis multicapa de la subsidencia en el valle de Querétaro, México

En este trabajo se presenta una metodología nueva para determinar las deformaciones y esfuerzos que se producen durante el proceso de subsidencia en un acuífero que está constituido por varias capas de diferentes materiales granulares no consolidados, cuyas propiedades hidráulicas son tales que el incremento de esfuerzos efectivos no depende del tiempo y se produce simultáneamente con el abatimiento del nivel del agua en el subsuelo. Para este propósito se derivan expresiones para determinar el incremento de esfuerzos efectivos a partir de relaciones volumétricas y gravimétricas de la masa de suelo, lo cual permite determinar la distribución de los esfuerzos y deformaciones, tanto en la zona drenada como en la zona por debajo del nivel del agua. La metodología es útil para la simulación del fenómeno mediante el análisis de un sistema equivalente, en el cual se considera el efecto de un incremento aparente en el peso volumétrico sobre las partículas sólidas del suelo asociado al aumento de esfuerzos efectivo. El modelo se aplica a una sección geológica del acuífero del Valle de Querétaro obtenida a partir de mediciones gravimétricas y calibradas con registros litológicos de pozos. A partir de este proceso se deducen los espesores de los diferentes estratos, incluyendo del cuerpo acuífero, así como los tipos de materiales que constituyen la secuencia aluvial y lacustre del relleno en la zona de estudio. Se hace un análisis de esfuerzos y deformaciones de esta sección utilizando elementos finitos, considerando el efecto generado por la extracción de agua del acuífero libre del valle. Una de las condiciones de frontera impuesta al modelo es el de un abatimiento total de la misma magnitud del que se observa actualmente en el sistema acuífero del valle (~150 m). Los resultados se comparan con observaciones de campo de los hundimientos registrados y de las zonas donde se han generado agrietamientos