La Región Metropolitana de Santiago ha experimentado un crecimiento acelerado en las últimas décadas, tanto a partir del crecimiento demográfico así como de su expansión física. A partir de esto, uno de los impactos negativos de dichos procesos, y que tiene relación con el deterioro del medio ambiente, ha sido la contaminación de cursos hídricos por el vertimiento de aguas servidas, razón por la cual han debido ser depuradas en plantas de tratamiento, devolviendo así el agua descontaminada a los efluentes. Este proceso trae consigo la generación de grandes cantidades de lodos residuales o biosólidos cuya disposición final se encuentra actualmente en estudio, lo que ha motivado a las autoridades a elaborar un reglamento para el manejo de lodos no peligrosos generados por las plantas de tratamiento de las aguas servidas. Si bien estos lodos poseen propiedades que permitirían una mejora en las características físicas y productivas de los suelos, principalmente por la materia orgánica degradable (entre un 60% y un 88%), poseen además elementos traza metálicos y metales pesados que eventualmente podrían contaminar el suelo. Esta investigación está enfocada en identificar y evaluar espacialmente aquellos suelos que puedan ser receptores de biosólidos, sin transformarse en agentes contaminantes y que tengan un uso compatible con las áreas encontradas, ya sea para recuperarlos o aumentar su productividad. Se ha seleccionado la Provincia de Chacabuco como área de estudio, por poseer suelos de baja calidad y que además, a partir del proceso de urbanización creciente, ha tenido importantes pérdidas y degradación de este recurso. Se analizó la vulnerabilidad de los suelos a la aplicación de biosólidos desde una perspectiva de análisis de las características morfológicas y físico químicas y de uso de suelo, sustentado además con la geodinámica del paisaje, generando unidades homogéneas a través de la adaptación del modelo de Unidades de Respuesta a la erosión (ERUs) de MÄRKER et al., (2001) Se consideró además la normativa en trámite (CONAMA, 2000) con el fin de prevenir riesgos de contaminación. El modelamiento de unidades homogéneas integradas de aplicación en la Provincia de Chacabuco, que considera la aplicación de la normativa en trámite, dio como resultado la existencia de un área muy restringida que podría ser utilizada con estos fines y que en términos de su accesibilidad representaría costos significativos que ponen en duda su materialización. Desde esta perspectiva, y siendo esta provincia una de las zonas de la Región Metropolitana que posee suelos de menor calidad que hipotéticamente podrían haber sido receptores, la problemática de la disposición de estos residuos continúa siendo un tema no solucionado. El área de estudio se presenta heterogénea en cuanto a características edafológicas se refiere, por lo tanto, los suelos disponibles para la recepción de biosólidos no están espacialmente concentrados en un sector específico, lo cual está asociado también a las características del paisaje. Si bien gran parte de los sectores más aptos corresponden al sector de Piedmont de la Cordillera de la Costa, no es factible su aplicación en términos de la geodinámica que sustentan estas unidades geomorfológicas.

La materia orgánica del suelo es un constituyente esencial del sistema edáfico (sistema suelo), ya que por su constitución y propiedades es responsable directa de la mayoría de los procesos fisicoquímicos y biológicos del suelo. El suelo es uno de los recursos más valiosos de la humanidad que debe ser conservado y protegido; constituye un cuerpo natural, esencial, tanto desde la perspectiva de la dinámica natural como del sistema de producción de alimentos. El suelo es un frágil recurso que puede ser degradado hasta la eventual pérdida de su fertilidad. Generalmente, el decrecimiento de la productividad de un suelo ha sido tratado incrementando el uso de fertilizantes químicos, sin realizar un estudio previo sobre la modificación que experimenta el suelo por efecto de su uso y manejo. En la última década se produjo a nivel mundial un aumento en la demanda de productos agropecuarios obtenidos en forma orgánica o ecológica, lo cual ha creado un mercado que actualmente está en franca expansión. Los productos orgánicos se comercializan generalmente a precios superiores a los estándares y presentan ventajas en lo referente a la conservación del medio ambiente y de los recursos naturales. Dentro de las normativas del cultivo orgánico se prohíbe el uso de fertilizantes originados por síntesis química y de la mayoría de los insecticidas, fungicidas y herbicidas. La producción orgánica se basa, entonces, en asegurar la fortaleza y sanidad del suelo, considerado éste como un complejo ecológico donde conviven una fracción mineral con otra orgánica en descomposición y otra integrada por microorganismos animales y vegetales. El presente trabajo muestra, de forma comparativa, el ciclo del carbono y el nitrógeno en suelos bajo distintas rotaciones de cultivo y adición de compost, el completo estudio de la materia orgánica, tanto sus fracciones estables como lábiles y de las formas de nitrógeno asociado a la materia orgánica así como las formas inorgánicas: nitratos y amonio, además de parámetros biológicos como respiración y biomasa. Los suelos estudiados corresponden a muestras del orden Ultisol de la lX región del país, todos ellos bajo régimen orgánico, los cuales durante tres años fueron sometidos a rotación de cultivo(Poroto, Pradera, Trigo) y cantidades crecientes de compost ( 0, 8, 20 y 30 Mg ha-1). Luego de caracterizar las muestras se encontró que los contenidos de Carbono y Nitrógeno total, se favorecen por efecto del compost en forma no proporcional a la dosis, aumentando para ambos el reservorio en el suelo. Al estudiar las fracciones orgánicas poliméricas, se encontró que aplicación de compost incrementa en cantidad la Humina. Los contenidos de C encontrados para el ácido húmico”HA” (40-50%) y ácido fúlvico”FA” (10-30%) son los habituales para estos compuestos y coinciden con datos de trabajos previos. Al establecer relaciones entre las rotaciones de cultivo y las características de la materia orgánica; se encontró una mayor actividad de deshidrogenasas en el cultivo Poroto indicando que este vegetal tiene un efecto positivo sobre la microflora del suelo estimulando su actividad. Luego de determinar el cuociente metabólico (Qco2= mg CO2/mg biomasa C) de los suelos, se encontró como era esperable, que el compost estimula la actividad Biológica de ellos. El compostaje es un método alternativo de recuperación de recursos, cuya ventaja principal radica en sus bajos costos operacionales, aspecto que estimula el reciclado y reutilización de los desechos prediales, lo que lleva a que este producto sea de fácil acceso a pequeños y medianos agricultores. La aplicación de compost en los agroecosistemas beneficia la producción de los cultivos y ayuda a mantener la calidad del suelo, mejorando su fertilidad, su agregación y su capacidad de retención de agua.

Esta investigación se enfoca en la necesidad de evaluar espacialmente los procesos erosivos y su influencia sobre el corredor de comercio Las Leñas, en el valle de baja, media y un sector de alta montaña del río Cachapoal, en términos de las características físico – naturales que intervienen en su generación, como también en la organización actual y potencial de estos procesos en el área. La comprensión de la erosión desde una perspectiva morfodinámica, vale decir en función de las interacciones generadas entre los elementos físicos – naturales, permite entender a la erosión como un sistema donde se producen entradas y salidas de energía y materia, lo que se refleja en el espacio a través de unidades homogéneas. En este sentido, MÄRKER et al. (1999) definió el concepto de Unidades de Respuesta a la Erosión (Erosion Response Units, ERUs), en referencia a las entidades espaciales homogéneas sujetas a diferentes geodinámicas, que resultan de la superposición entre variables y que son utilizadas para la configurando de los escenarios de susceptibilidad erosiva. La aplicación de esta metodología en el área de estudio permitió evaluar este fenómeno y cual es su implicancia sobre las rutas insertas en ambientes de montaña. Se establece que las variables consideradas por MÄRKER et al. (2001) en Africa del sur, pueden ser utilizadas en la cuenca alta del río Cachapoal ya que ambos sectores de investigación son de carácter montañoso. Las ERUs utilizan a la erosión actual como una capa de información a través de las Unidades de Referencia a la Erosión (Erosion Reference Units, ERefUs), las que participan del proceso de superposición cartográfica de variables y del análisis espacial. Las diferencias erosivas encontradas para el valle montañoso del río Cachapoal al utilizar esta metodología, se entiende en función de los pisos altitudinales y las formas del paisaje. Los movimientos en masa se asocian a sistemas de vertientes estructurales de caras libres y a depósitos basales en el ambiente de alta montaña. La erosión lineal, se localiza en vertientes monoclinales estabilizadas por la vegetación, como también en terrazas fluviales ubicadas en los ambientes de baja y media montaña.

Memoria para optar al título de Geógrafo / La Ciudad de Santiago de Chile por su importancia tanto en el escenario regional como nacional en los últimos años se ha visto sometida a diversos procesos y transformaciones espaciales, siendo una de ellas la expansión urbana, proceso liderado por las inmobiliarias privadas. Sin embargo, el crecimiento físico de la ciudad de Santiago ha afectado las áreas periurbanas en donde aún es posible encontrar ecosistemas naturales. En este contexto, es relevante observar el cambio del paisaje afectado por la expansión física de las ciudades y cómo este cambio perturba la capacidad de los ecosistemas para sostener Funciones y proveer Servicios Ecosistémicos. El principal objetivo de esta memoria es evaluar las transformaciones en el paisaje y la provisión de Servicios Ecosistémicos en la provincia de Chacabuco entre 1984 y 2012, donde esta zona de Santiago ha sido un polo de crecimiento importante tanto residencial como industrial en las últimas décadas. En primer lugar, se trabajó con base en la cobertura de suelos para la Región Metropolitana 2012 del GORE y de los cuales, mediante la fotointerpretación de imágenes LANDSAT TM, se obtuvieron las coberturas de los años 1985, 1992, y 2001. En segundo lugar, se determinó la probabilidad de cambio de las coberturas para así identificar los cambios paisajísticos experimentados. Por último, mediante la aplicación de matrices de evaluación de Funciones y Servicios Ecosistémicos, se estableció la capacidad tanto de sostener funciones como de proveer servicios de las coberturas de suelo, además de su variación asociado a los cambios temporales de estas coberturas. Finalmente se identifican los cambios más importantes de las coberturas de suelo para la provincia de Chacabuco en cuanto a superficie y porcentaje de cambio mostrando algunos patrones espaciales que se desarrollaron, como por ejemplo, el crecimiento de la urbanización de baja densidad en las cercanías a Chicureo y el desarrollo industrial en la parte sur de la provincia. Además, se muestran las coberturas con la mejor aptitud para sostener Funciones y proveer Servicios Ecosistémicos, así como sus cambios más importantes en cuanto a número de funciones y servicios de ganancia o pérdida.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera Agrónoma / El objetivo de este estudio fue determinar mediante un fraccionamiento químico secuencial el P inorgánico (Pi) de un suelo enterrado, y relacionar las concentraciones de P de las distintas fracciones con el posible uso pasado del sitio. La primera extracción del fraccionamiento secuencial se realizó con bicarbonato de sodio (NaHCO3, pH 8,5 y 0,5 M), seguido de una segunda extracción con hidróxido de sodio (NaOH 0,1 M), y por último de una tercera extracción con ácido clorhídrico (HCl 1 M). Además, se utilizaron otros dos procedimientos de extracción de P del suelo, con el fin de determinar la precisión de la extracción química secuencial: P disponible (método Olsen) y P total (Pt, con H2SO4). Se recolectaron 32 muestras desde el suelo enterrado, el cual se encuentra bajo una edificación funeraria de suelo. Ésta edificación es considerada como sitio arqueológico perteneciente al pueblo Mapuche, la cual se encuentra ubicada en Isla Mocha (Océano pacífico, Región del Biobío, Chile). La edificación funeraria está constituida por una plataforma de suelo de 400 m de largo y 200 m de ancho, sobre ésta se construyeron dos pequeños montículos con aproximadamente las siguientes dimensiones: 5 m de ancho, 11 m de largo y 3 m de altura. Los resultados muestran que la extracción realizada con HCl entregó los valores más altos de Pi en el procedimiento secuencial, lo que indica que, posiblemente, y especialmente en las / The goal of this study was to determine by means of a sequential chemical fractionation procedure the inorganic phosphorus (Pi) of a buried soil and to relate the concentrations of different P fractions with the possible past use of the site. The first step in the chemical fractionation Pi was extracted by sodium bicarbonate (pH 8.5 and 0.5 M), followed by a second extraction with sodium hydroxide (0.1M), and finally hydrochloric acid (HCl, 1M) was utilized. On the other hand, two other extraction procedures were used in order to determine the sequential chemical extraction accuracy: available P (Olsen method) and total P (Pt, with H2SO4). A total of 32 samples were collected from a buried soil, below a funeral building. This ritual structure (probably a cemetery) is considered an archeological place, belonging to the Mapuche people, which is located in Mocha Island (Pacific Ocean, Bio Bio Region of, Chile).This ritual structure is constituted by a soil platform of 400 m long and 200 m wide, where two small mounds were constructed with approximately the following dimensions: 5 m wide, 11 m long and 3 m high. The results show that HCl extraction gave the highest Pi values within the sequential procedure, which indicates that possibly and especially in areas around the small mounds, this buried soil was used as a ritual place.

Ingeniero Civil / Las entibaciones son estructuras de retención de suelo utilizadas en excavaciones, para mantenerla estable hasta la construcción del muro perimetral de los subterráneos de un edificio. El diseño de entibaciones es hecho usualmente mediante modelos bidimensionales. En Santiago de Chile, cada vez son más frecuentes los proyectos con geometrías especiales, donde se evidencian efectos de borde tridimensional, que no necesariamente responden al diseño bidimensional, obteniendo deformaciones mayores a las esperadas. El presente estudio corresponde a la evaluación de distintas soluciones al problema que se presenta en los elementos de la entibación con efectos de borde tridimensional, denominado esquina abierta ( concave corners ), donde las deformaciones son mayores a las estimadas según el análisis bidimensional. Por otra parte, modelar cada esquina de una excavación mediante un modelo tridimensional implica un gasto extra de recursos computacionales, por lo que lo ideal sería mantener los parámetros del diseño bidimensional. El objetivo de esta investigación es optimizar el diseño de los elementos asociados a la esquina abierta, según su aplicación en la grava típica de Santiago y verificar si estas soluciones son replicables en otras condiciones de suelos y en otras alturas de excavación. Para ello, se estudiarán los factores que influyen en el efecto de borde y en las deformaciones del sistema, tales como el espaciamiento, los parámetros resistentes, y la altura de los elementos. Con este propósito, se propone un modelo HSM (Hardening Soil Model) de la Grava de Santiago, específico para la predicción de deformaciones en entibaciones. Para ello, se utilizaron los datos proporcionados por SUBT SpA, que monitorea de manera continua las entibaciones que ejecutan, con celdas de carga e inclinómetros. Se contrastaron los resultados de la modelación versus los datos tomados en terreno, y se modificaron algunos parámetros respecto a los modelos HSM anteriores de la Grava de Santiago, obteniendo un modelo que estima de manera más precisa las deformaciones de este tipo de estructura. Finalmente, se presentan alternativas de diseño de entibaciones que permiten controlar las deformaciones en las esquinas abiertas, utilizando los parámetros determinados por el diseño bidimensional, como el largo del anclaje y la carga de tensado.

Geóloga / En el presente trabajo se busca entender la dinámica y origen de formación del depósito Mesón Alto a través de una cartografía en terreno del depósito y sus alrededores y un posterior análisis basado en modelos análogos. La singularidad del depósito es que se ubica en la confluencia de valles glaciales, y frente a un escarpe, del cerro Mesón Alto, que son indicadores de distintos orígenes y el gran volumen del depósito. Distintos autores han señalado el depósito como morrena, depósito de remoción en masa o depósito mixto, donde esta última opción es la que se considera como hipótesis de este trabajo. Se confeccionaron dos mapas a partir de la cartografía de terreno, uno de ellos señala la litología de los clastos presentes en el depósito, lo que comprueba la existencia de 4 bandas litológicas donde de NW a SE se observan: 1) banda granítica, 2) banda andesítica, 3) banda granítica y 4) banda andesítica. Además la forma del depósito y su disposición con respecto al cerro Mesón Alto indican que el depósito fue generado por una avalancha de rocas proveniente de este cerro. En el depósito estudiado, se aprecian zonas que en superficie podrían no corresponder a la remoción en masa. En terreno 3 de esas zonas se observaron con mala selección, muchos finos y se ubican en el borde del depósito hacia la Laguna Negra y el embalse El Yeso, por lo que se presume son morrenas, o algún otro depósito de tipo flujo, pero siempre anterior al depósito de avalancha de rocas. De los modelos análogos se concluyó que el valle anterior a la remoción principal era un valle angosto, cuyas laderas eran de ángulos de pendiente menor a 30° y se interpretó que con solo una avalancha no se podrían haber generado 4 bandas de material seleccionado; se obtienen 2 bandas en caso de un detenimiento abrupto del material por un obstáculo como una morrena, o una alta pendiente de la ladera opuesta; y 3 bandas en caso de que el material que desliza no se detenga abruptamente, como con valles más anchos. Por lo tanto surgen nuevas hipótesis de que el origen del depósito pudo haber sido: a) una avalancha que genera 3 bandas y una morrena preexistente que conformaría la banda preexistente; sin embargo no se encontró en terreno evidencia de una morrena de esa magnitud en superficie. b) presencia de morrenas menores que no alcanzan a conformar una banda de material y dos o más avalanchas que debido a las morrenas ocultan parte del material en la caída, donde cada deslizamiento genera dos bandas. Queda propuesto realizar nuevos modelos que consideren deslizamientos sucesivos y el depósito que generarían.

El pasado terremoto del 27/02/2010 de magnitud Mw 8,8, afectó una extensa zona de Chile central. Dentro de las zonas que presentaron daño, se cuentan las comunas de Buin y Paine de la Región Metropolitana. Tras el sismo se generaron cuantiosos estudios, de diversas disciplinas, orientados a complementar el conocimiento del comportamiento sísmico de los suelos. En el marco anterior, el presente trabajo de título pretende ser uno de los tantos aportes, teniendo como objetivo general definir las unidades geológicas relacionadas con la respuesta sísmica observada en las comunas de Buin y Paine. A través de la clasificación del relleno cuaternario según su respuesta sísmica, se busca proveer de información útil a las autoridades para la planificación territorial de la zona. Para tales efectos, el estudio contempla el análisis geológico del relleno cuaternario y la evaluación de frecuencias fundamentales del suelo, mediante el método Nakamura, sumado a la incorporación de antecedentes de daños a través de la observación en terreno y estudios de intensidades. En el área de estudio se reconocen depósitos aluviales, fluviales y coluviales, constituidos principalmente por intercalaciones de gravas en matriz areno-limo-arcillosa, con variaciones de su granulometría y espesor. En base a la granulometría dominante y a la geomorfología, se definen unidades geológicas. En la definición de estas unidades se considera la información obtenida de pozos y calicatas disponibles. Los daños más severos, producto del terremoto del 2010, ocurrieron principalmente en las localidades de Valdivia de Paine, Rangue, Abrantes, Pintué y Champa. El daño en estas tres últimas localidades, se asocia a procesos de licuefacción. En cuanto a los resultados obtenidos mediante la técnica de Nakamura, se muestran tres dominios con diferentes tipos de señales: (a) señal plana, ausencia de pico; (b) tres picos de amplitud variable, en las frecuencias 0,5, 2,0 y 5,0 Hz y (c) dos picos de amplitud media, entre las frecuencias de 1,0 y 2,0 Hz. Finalmente, con los resultados obtenidos se distinguieron cuatro zonas de diferente respuesta sísmica: (1) Buena respuesta sísmica: asociada a depósitos principalmente compuestos de gravas, con señales correspondientes al dominio (a); (2) Regular respuesta sísmica: asociada a depósitos coluviales y de ceniza, caracterizadas por una señal correspondiente a los dominios (a) y (c); (3) Mala respuesta sísmica: asociada a depósitos fluviales y de remoción en masa, y (4) Mala respuesta sísmica – suelos potencialmente licuables: asociada a depósitos constituidos por arenas y sedimentos finos con nivel freático somero, relacionadas al dominio de señal (b). Esta última presentó fenómeno de licuefacción en ciertas localidades.

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Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En la presente tesis se estudian los dos terremotos de mayor magnitud ocurridos en el sur de Chile durante el 21 y 22 de mayo de 1960. El sismo Mw 8.1 del 21 de mayo generó una serie de réplicas y daños en la península de Arauco. El sismo Mw 9.5 del 22 de mayo es conocido como el terremoto más grande de la era instrumental, lo cual se atribuye a su gran extensión desde el sur de la península de Arauco hasta el Punto Triple Chileno que generó un tsunami transoceánico que opacó el impacto causado por el terremoto del día anterior. Dado que el conocimiento de los patrones espaciales para ambos sismos es actualmente incompleto, en esta tesis se estiman modelos de deslizamiento estático para los terremotos Mw 8.1 del 21 de mayo y Mw 9.5 del 22 de mayo de 1960. Se generan acelerogramas artificiales a partir de nuevos modelos de ruptura, con lo cual se modelan acelerogramas sintéticos de campo cercano de ambos sismos. Para una validación metodológica se estudian previamente los terremotos Mw 9.0 de Tohoku-Oki (2011) y Mw 8.8 de Maule (2010). Se aplica la metodología estocástica de falla finita implementando funciones de transferencia de amplificación del suelo y simulando registros que se comparan con las observaciones en borehole y en superficie del terremoto de Tohoku-Oki. Se implementa el método de inversión de deslizamiento cosísmico reproduciendo de buena manera los modelos de ruptura ya existentes del terremoto de Maule. También se generan acelerogramas sintéticos comparables con las observaciones de este terremoto. Como resultado de aplicar estos métodos a los terremotos del 21 y 22 de mayo de 1960, se muestra que el terremoto Mw 8.1 del 21 de mayo ocurre en la zona más profunda del contacto interplaca, alcanzando deslizamientos máximos de 4.6 m bajo la península de Arauco. Además se obtienen PGA de 0.6 g que es consistente con los daños observados en las ciudades cercanas al epicentro. Con respecto al terremoto Mw 9.5 del 22 de mayo, se observa que el modelo rompe más de 900 km de extensión, con máximos deslizamientos de 42 m frente a la Isla de Chiloé, y otros deslizamientos mayores a 20 m bajo la ciudad de Valdivia. Estas zonas de alto deslizamiento sumado a los efectos de sitio controlarían los PGA calculados, que para la Isla de Chiloé y Valdivia superaron 1 g. Por otro lado, los modelos de ruptura obtenidos son sustancialmente diferentes a los resultados de otros autores, debido principalmente a la incorporación de deformaciones horizontales del segmento norte del área de ruptura. Estos datos de deformaciones contienen probablemente gran parte del postsísmico del terremoto. Finalmente, se concluye que los modelos poseen incertidumbres a causa del sesgo de los datos utilizados, por lo cual la interpretación de estos resultados debe realizarse con cuidado.