74045_MATERIALDEESTUDIOPARTEVIIIDiap405-454

203 405

6. INSTRUMENTACION GEOTECNICA: CONVENCIONAL Y SISMICIDAD

Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade

406

PREPARACION DE PROBETAS DE ROCAS

La prep prepar arac ació ión n de prob probet etas as,, de mues muestr tras as roco rocosa sas s y minerales, se realiza mediante la sonda sacatestigos y la cort cortad ador ora a de disc disco o diam diaman anti tino no con con sus sus resp respec ecti tivo vos s accesorios.


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204 407


408

SONDA SACATESTIGOS La sonda sacatestigos tiene como objetivo primordial la obtención de probetas de roca y/o mineral. Esta máquina . Utilizada para preparación de probetas para el ensayo de comp compre resi sión ón simp simple le y/o y/o unia uniaxi xial al,, para para el ensa ensayo yo de constantes elásticas, para el ensayo triaxial. Donde se requiere que las bases superior e inferior de las probetas, , de ejec jecutar utar el ensay nsayo o la car carga aplic plicad ada a debe ebe ser ser uniformemente repartida en toda la superficie de ambas bases.



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205 409

SONDA SACATESTIGOS TIPO TALADRO SACATESTIGOS DE GRAN ESTABILIDAD Y DE PESO ADECUADO, PARA EXTRAER CON CORONAS DE DIAMANTE HASTA UN DIAMETRO DE 100 MM. EN ROCAS, PIEDRAS, ETC. INCORPORA UN MOTOR DE 2HP, CON AVANCE AUTOMATICO Y EMBRAGUE MECANICO. DISPONE DE UN ACOPLAMIENTO ESPECIAL PARA LAS BROCAS, ASI COMO SISTEMA DE REFRIGERACION POR AGUA.

CARACTERISTICAS Cap. Max, de taladra taladrado do en acero de 70 70 kgrs. kgrs. Cap. Max, de taladr taladrado ado en en fundici fundición ón 200 200 Br. Br. Cap. Cap. Max, Max, de roscad roscado o en acero acero 70 kgrs. kgrs. Cap. Max, de roscado roscado en fundición fundición 200 Br. Cono Morse No. Prof Profun undi dida dad d máxi máxima ma de tala taladr drad ado o Profundidad máxima de roscado Avance de taladrado

Mo d el o s TC TCA/TCA -EMEL

35mm./ 1 3/8” 3/8” 40 mm./ mm./ 1 37/69” 37/69” M.38/1 M.38/11/2” 1/2” M.38/11/2” M.38/11/2” 4 200m 200mm. m./7 /77/ 7/8” 8” 200mm./77/8” 0,10-0, 18-0,24

AVA NCE AU A UTOMA TICO

Motor principal

2 HP

Pes o ad a d m i t i d o en e n l a me m es a de d e tr t r ab aj o

250 K KG G

Velocidad Velocidades es Standard Standard a 50 Hz. 1500 rpm. Ref ririger ac ación con mot ob obomba de Pe so so ap ro ro xi xi ma ma do do d e la m aq aq ui uin a T CA CA

93-134-204-2 93-134-204-298 98 443-635-970-1420 0.10 HP 58 0 KG

EQUIPO DE GRAN ESTABILIDAD Y PREPARADO PARA EXTRAER NUCLEOS DE HASTA 100 MM DE DIAMETRO, EN ROCAS, PIEDRAS, ETC.


410

SONDA SACATESTIGOS TIPO TALADRO



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206 411

ACCESORIOS: A CCESORIOS: BROCAS, B ROCAS, NIVELA NIVEL A DOR, TORNILL TORNILLO O DE AJUSTE AJ USTE,, AJUST A JUSTADOR ADOR DE TUER TUERCAS, CAS, REFRENADORA Y ACCESORIO PA PA RA REFRENAR


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CORTADORA DE DISCO DIAMANTINO El objetivo de la Cortadora de disco diamantino es dimensionar a cada probeta de roca y/o mineral, en su longitud en relación a su diámetro, que resulta de la perforación con la sonda sacatestigos, de ensayos ha ejecutarse en el programa planificado.



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207 413

CORTADORA DE DISCO DIAMANTINO

r r i - Cabeza inclinable a 45 grados y desmontable. - Dispone de carcasa para admitir discos de hasta un máximo de 350 mm diámetro. - Cortes precisos a 45 y a 90 grados - Conmutador motoprotector - Guía de corte - Bomba de agua p-1000 - Juego de 4 patas desmontable - Accionamiento eléctrico por motor de 3 cv - Peso aproximado : 80 kg Versiones a seleccionar : 27.0160/M Conexión 220 V monofásica 50/60 ciclos 27.0160/T Conexión 380 V trifásica 50/60 ciclos

Equipada i con: * Bomba de agua p.1200 con protector térmico * Sistema de regulación de altura * Capacidad del protector: 500 mm d. * Velocidad rotación del eje : 1700-2045 r.p.m * Alimentación de agua: deposito de 89 l * Ruedas para su transporte * Cabeza de corte fácilmente desmontable, puede ser bloqueada en cualquier posición y accionada por pedal y/o por empuñadura. * Tope de bajada * Discos: 300 a 600 mm de diámetro * Motor trifásico 380 V / 7.5 CV con disyuntor térmico


414

MAQUINA PARA PULIDO Y RECTIFICADO DE PROBETAS Las probetas se fijan a la mesa mediante estribos adecuados, . giratorio, con dos velocidades de giro, se mueve en los dos sentidos por medio de un motor independiente. La columna está totalmente protegida contra el polvo abrasivo. El movimiento vertical del cabezal abrasivo tiene una precisión de 0,05 mm. La base de la máquina, fabricada de chapa robusta, dispone de un gran espacio para las herramientas y cerradura con llave.



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208 415

MAQUINA PA PA RA PULIDO PUL IDO Y RECTIFICADO RECTIFICADO DE PROBETAS

Esta máquina puede pulir simultáneamente: 3 probetas cúbicas de 100 mm de lado o 2 probetas cúbicas de 150 mm de lado o 2 probetas cúbicas de 200 mm de lado o 2 probetas cilindricas de dia. 100x220 mm, 110x220 mrn, 150x300 mm, 160x320 m m - Superficie de la mesa de trabajo: 680x300 mm - Diámetro del cabezal de pulido: 330 mm - Luces verticales; mínima 90 mm máxima 370 mm - Alimentación: 400 V Trifásico 50 Hz 1500W - Dimensiones: 1300x1040x1500 mm - Peso: 430 kg


416

RECOMENDACIONES PARA ENSA ENSAYOS YOS SOBRE ROCAS  En

l a p r ep ar ac i ó n d e p r o b et as r o c o s as y /o m i n er al es

• Toda Todas s las probet probetas as deben deben conserv conservar ar el parale paralelis lismo, mo, en caso contrario se debe refrenar las bases. • Las Las prob probet etas as a ser ser prep prepar arad adas as para para los los ensa ensayo yos s de determinación de propiedades físicas, solo es necesario tener en cuenta su peso de acuerdo al estándar del ISRM, porque el volumen se puede calcular por el principio de Arquímedes.



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209 417



Es necesario necesario refrenar refrenar las bases de la probeta probeta para el caso caso de los los ensa nsayos yos de comp comprresió esión n simp simple le y/o y/o unia uniaxi xial al;; y, para para el ensa ensayo yo de comp compre resi sión ón tria triaxi xial al,, raz n que cua cuan o se ap ca ca a car cargaga- uerz uerza a gsa sea uniformemente repartida en la superficie o área de la base de la probeta, y que los resultados del ensayo sean representativos.



Al mome moment nto o de prep prepar arar ar las las mues muestr tras as roco rocosa sas s y de las discontinuidades, para que cuando se ejecuten los ensayos, se describa en las observaciones.


418



Es recomendabl recomendable e tener en cuenta cuenta la planifica planificación ción de los ensayos a ejecutarse en función a la cantidad de , prob probet etas as

nece necesa sari rias as

a

ensa ensaya yars rse, e,

cons consid ider eran ando do

además la relación de esbeltez para cada ensayo. 

Es recomendab recomendable le en lo posible posible realizar realizar los cortes de las probetas en relación a la esbeltez, para evitar las correcciones aplicadas para el cálculo del parámetro a cuantificarse.



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210 419

En l a ej ec u c i ó n d e l o s en s ay o s s o b r e l as p r o b et as rocos rocosa as y/o y/o mine minerale raless se debe debe consid conside erar: rar:



medi medida das s del del diám diámet etro ro y larg largo o de la prob probet eta, a, sus sus características como: tamaño de grano, disc discon onti tinu nuid idad ad si hubi hubier era, a, y otra otras s pecu peculi liar arid idad ades es relevantes de la probeta. 

esbeltez de la probeta, antes de iniciarse el ensayo, para que los resultados sean representativos.


420



Cuando Cuando se realiza la determinación determinación de las propiedades propiedades físi física cas, s, el peso seco seco y satu satura rado do,, es recome recomend ndab able le,, contr ontrol olar ar el tiem tiempo po de sequ sequed edad ad en la mufl mufla a y la saturación en el agua destilada para que los resultados .



Es recomendable recomendable seguir seguir los procedimiento procedimientos s para cada ensayo, con la finalidad de obtener un ensayo representa representativo, tivo, considerand considerando o la utilización utilización correcta correcta del equipo y/o máquina de ensayo. s reco recome men n a e rea rea zar zar como como m n mo c nco nco ensa ensayo yos s de acuerdo a los estándares del ISRM, para obtener mayo mayorr cant cantid idad ad de dato datos s y real realiz izar ar corr correl elac acio ione nes s y realizar un diagnostico preciso.



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211 211 421

ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE OBJETIVO: Determinar la cohesión no drenada en suelos cohesivos.

DESCRIPCION: Consiste en colocar una muestra de longitud adecuada (L=2-3φ), entre entre dos placas placas (apara (aparatos tos para para transf transferi erirr la carga al suelo), con piedras porosas insertadas. Se aplica una carga axial y a medida que la muestra se , corr corres espo pond ndie ient ntes es.. Se regi regist stra ran n las las carg cargas as de "fal "falla la"" y deform deformaci ación. ón. Estos Estos datos datos se utiliza utilizan n para para calcul calcular ar las áreas reas correg rregid ida as y la resist sisten enci cia a a la comp comprresió esión n inconfinada.


422

ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE EQUIPO:  Máquina

de compresión inconfinada (cualquier tipo de máqu máquin ina a de comp compre resi sión ón que que teng tenga a un sist sistem ema a de lectura de carga de rango suficientemente bajo, para obtener lecturas de carga aproximada).

 Deformímetro

de carátula (lectura con precisión de 0.01 .



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212 423

Platos rígidos Sistema digital de lectura de cargas Aplili cac Ap cació ión n

Sistema Hidráulico

Embolo


424

CURVA ESFUERZO vs. DEFORMACION s

2



 = 0

SU C



L d

3

 L  mm  Lo  mm 

cU  U 



 U

2 P' A'



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213 425

ENSAYO TRIAXIAL OBJETIVO: Determinar el ángulo de rozamiento interno y la cohesión del suelo, que permitan establecer establecer su resistencia al corte, aplicando a las probetas los esfuerzos verticales verticales y laterales que tratan de reproducir los esfuerzos a os que que es some some o e sue sue o en con con c ones ones na ura ura es. es.

DESCRIPCION: El ensa ensayo yo cons consis iste te en apli aplica carr esfu esfuer erzo zos s late latera rale les s y vert vertic ical ales es diferentes, a probetas cilíndricas de suelo y estudiar su comportamiento. El ensayo se realiza en una cámara de pared transparente (cámara , suelo que, salvo que se adopten precauciones especiales, tiene una altura igual a dos veces su diámetro, forrada con una membrana de caucho. Esta membrana membrana va sujeta a un pedestal pedestal y a un cabezal cabezal sobre los que se apoyan los extremos de la probeta. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade

426

EQUIPO:  Cámara

triaxial  Máquina de compresión triaxial  Membrana de caucho  Molde metálico  Compresor de aire  Bomba de vacío  Balanza de precisión, aproximación 0,1 gr  Calibrador  Aro-sello de caucho  Tallador de muestras, cuchillas y sierras  Equipo para determinar el contenido de humedad



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214 427

Célula triaxial

Piedras orosas

1

Pistón

A T

3

B O R P

3

Bureta

Medida de la presión intersticial

1

Esquema de la Célula Triaxial


428

ENSAYO DE CORTE DIRECTO OBJETIVO: Determinar la cohesión y el ángulo de rozamiento interno, que perm permit itan an esta establ blec ecer er la resi resist sten enci cia a al cort corte e de los los suel suelos os .

DESCRIPCION: Este ensayo consiste básicamente en someter una muestra de suel suelo o de secc secció ión n cuad cuadra rada da y 2.5 2.5 cm. cm. de espe espeso sorr, conf confin inad ada a lateralmente, dentro de una caja metálica, a una carga normal (s) y a un esfuerzo tangencial ( τ), los cuales se aumentan gradualmente gradualmente hasta hacer hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido preestablecido por por la forma misma de la caja (consta de dos secciones, una de las cual cuales es es móvi móvill y se desl desliz iza a resp respec ecto to a la otra otra,, que que es fija fija,, produciendo el esfuerzo de corte). En el ensayo se determina cargas y deformaciones. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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215 429

Curva intr ínse ínseca ca

 C

 Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade

430

ENSAYO MICROSISMICO Detección De tección de ond a de EA EA

Au men mentt o d e la aber abertu tu ra

Propagación de onda Propagación de EA generada

Propagación de Propagación onda sónica



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216 431

ONDAS SISMICAS Dirección Dire cción d e propagación

Dirección Dire cción de propagación

o s a t l n u e c i í t m r i v a o p M e

Movimiento de partículas

Zona no perturbada

Zona no perturbada

On d a P

On d a S

On d a R

On d a L


432

Hipocentro

R a d n O

P y S s a d n O

L a d n O



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217 433

DETECCION DE LOS L OS EVENTOS MICROSISMICOS Conector Red eléctrica Caja protectora

P Elemento piezoeléctrico

T

Placa de desgaste

) x

á m

a , x

amáx

á m

v , x

á m

v máx

s ( o r t e m á r a P

umáx Frecuencia


434

CARACTERI CARA CTERISTICAS STICAS DE LA L A EMISION ACUSTICA EMISION A CUSTICA

L OS OTROS METODOS

Crecimiento/Movimiento de los defectos

Detecta presencia de defectos

Rela Relaci cion onad ado o con con el stre stress ss

Rela Relaci cion onad ado o con con la form forma a

Cada car carga es única ica

(menos) sen sensit sitivo con con el material ial

(Menos) acceso del hombre requerido

(Más acceso del hombre requerido

(Menos) acceso del hombre requerido

-

(Menos) intruso

(Más) intruso

Monitoreo global

Escaneo Local

Principales problemas: Ruido e interpretación.

Principales problemas: Acceso y geometría



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218 435

VENTA VENT A J AS DE LA L A EMISION ACUSTICA  Prueba

global

, introducen contaminantes en el sistema).  Remoción

mínima del aislamiento para la inspección

exterior. .  Ranqueo

de la estructura bajo las cargas aplicadas.


436

VENTA VENT A J AS DE LA L A EMISION ACUSTICA  Mejoramiento

de los detalles de fabricación.

 Relativamente rápida  Impresión  Costo

gráfica de los sitios de emisiones.

de la inspección es relativamente bajo.

Sumini nist stra ra  Sumi

info inform rmac ació ión n estr estruc uctu tura rall del del cuer cuerpo po del del anque y e on o.

 Baja

interpretación del operador, el computador genera los resultados.



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219 437

VENTA VENT A J AS DE LA L A EMISION ACUSTICA



Es afectada por el ruido de fondo.



El person personal al requi requiere ere alto alto nivel nivel de entren entrenami amient ento o técnico.


438

TECNICAS DE INSTALACION DE SENSORES PARA ENSA ENSAYOS YOS LAB L ABORA ORATOR TORIAL IALES ES Cabeza de carga Cem en t o

A c o p l an t e Cemento

Bandas elásticas a)

b)

Bandas elásticas c)

Cemento Cemento Conductor Cemento

Pistón de carga Célula

Amb ient e hos til d)

e)



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220 439

Extensómetro semi - conduct or Elemento piezoeléctrico

Extensómetro semi - conduct or

f)

Placa de bron ce

g)

Cemento


440

SISTEMA DE REGISTRO DE DATOS

Tr an s d u c t o r

Post-amplificador

T

L ec t u r a

Condicionamiento Condicionamie nto de señal

PA

Filtro

A

F

TR

Pre-amplificador ensor

Registro



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221 441

ANA A NAL L ISIS DE LOS EVENTOS MICROSISMICOS MICROSISMICOS Duración Tiempo de Elevación

) B d ( d u t i l p m A

Umbral de detección

Conteo

1

2

3

4

5 6

Conteo de pico

7

8

9

10

Conteo después de picos 1 Evento


442

TECNICAS DE LOCALIZACION DE LA FUENTE MICROSISMICA d i   ( xi  x s )2  ( yi  y s )2  ( z i  z s )2 5 P s (x s, y s, z s) di

50 Sin errores en los tiempos de llegada.

Pi (x (x i, y,i z)i

T

10% de error en los tiempos de llegada para 1 transductor.

40

nD - Distancia a la fuente desde la matriz de transductores.

4 ) m3 (

) m30 (

1

10

s e r o r r E 2

nD - Distancia a la fuente desde la matriz de transductores.

s e r o r r E 20

5D

3D

0

2D

5

6

7

8

9D 3D

5D

9

10

Número de transductores (n)

0

L í m it it e e

5

7D

D

6

7

8

9

10

Número de transductores (n)



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222 443

ANA A NAL L ISIS DEL MOMENTO TENSOR TENSOR b

n as elásticas Movimiento de fractura

b y

x

m ij

n

ov m en o de fracturación

T b=n

n

m ij b

Fractura normal

Superficie de rac ura,

Componentes del tensor equivalente

Fractura or tracción

b

a)

n b

Fractura por corte

b)


444

u (x, t) – Forma de onda de emisión acústica x – Punto de observación b (y, t) – Vector de fracturar m – El tensor de momento Gip,q - Derivada espacial de la función de Green S(t) - Fuente función de tiempo * - Circunvolución Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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223 445

SIGMA (SIMPLIFIED GREEN’S FUNCTION FOR MOMENT TENSOR ANALYS ANA LYSIS) IS)


446

EFECTO DE KAISER

Las Las cara caract cter erís ísti tica cas s inme inmedi diat atas as irre irreve vers rsib ible les s de la EA resultado de la aplicación de un esfuerzo. Si el efecto está pres presen ente te,, hay hay una una ause ausenc ncia ia de emis emisio ione nes s acús acústi tica cas s detectables hasta que el nivel previo de stress aplicado sea superado.



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224 447

Curvas de eventos cumulativos de EA

Curvas de cargas aplicadas

120

30

s o v100 i t a l u 80 m u 60 c s o 40 t n e 20 v E

25 20 15 10 5

0

0

) a p M ( a d a c i l p a a g r a C

Tiempo (m)

Resu Result ltad ados os de los los ensa ensayo yos s de regi regist stro ros s de EA en el ensayo de flexión sobre una roca esquistosa Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade

448

Basado en el efeito de Kaiser, T. Fowler propusp el Felicity Ratio (Fowler (Fowler,, 1986) que determina determina,, cuantitati cuantitativame vamente nte el daño en tanques. El Felicity El Felicity Ratio fue Ratio fue establecido porque el efe efecto cto de Kais Kaiser er solo solo se veri veriffica ica en condi ondici cion ones es de estabilidad de los materiales. A medida que se progresa para la inestabilidad interna, el efecto de Kaiser disminuye grad gradua ualm lmen ente te,, resu result ltan ando do la obse observ rvac ació ión n de emis emisio ione nes s acústicas en niveles de tensión inferiores al nivel de tensión máxima aplicada.

Felicity Ratio 

P EA 1st

PEA es la tensión en la cual se verifica el inicio de la actividad acústica P1st es la tensión máxima Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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225 449

Para

además

de

esta

relación,

fueron

también

desarrolladas otras tal como el coeficiente LOAD (Luo, e tal., 2002) y el coeficiente CALM (Ohtsu, ( Ohtsu, Uchida, e tal., tal., 2002; Luo, Haya, e Haya, e tal., tal., 2004), siendo el primero la relación de

carga

en

un

conjunto

de

emisiones

acústica icas

relativamente a una carga anterior y el segundo el cociente entre el número acumulativo de eventos acústicos durante el proceso de descarga y un ciclo completo de carga.


450

M A C e t n e i c i f e o C

Daño elevado

Daño

Daño intermedio

Daño ba o

Coeficiente LOAD



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226 451

SEÑAL MICROSISIMICA Y PERDIDAS DE TRANSMISION Onda P

-

+

Onda SH

-

+

-

+

SyP

Aten uaci ón intrínseca

Pérdidas d e reflexión Pérdidas y transmisión S

P

Receptores


452

METODOS DE INSTALACION DE TRASNDUCTORES PARA INVESTIGACIONES EN CAMPO (A) T 8 cm

VARILL A DEL TRANSDUCTOR RELLENO DE ARENA

0,3 - 1 m

(A) MONTAJE EN SUPERFICIE T

(B) ESCASA ESCA SA PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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227 453

ENSAYO ENSA YO ULTRASONICO ULTRA SONICO EQUIPO: 

Equipo generador generador de impulsos;


454

Pulso de transmisión transmisión técnica Generador Disparo

Entrada

Muestra P

Amp A mp lilifi fic c ad ado o r S1 Cristales piezoeléctricos



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