Ensayo de placa estático Los ens ensayo ayos de carg arga de plac placa a son una una her herrami ramien entta par para la determinación del comportamiento resistente de un suelo. El objetivo primario es verifcar y conocer las tensiones admisibles del terreno y los los
asen asenttamie amient ntos os
aso asociad ciado os,
dete deterrmin minand ando
la
curv curva a
car cargaga-
asentamiento del terreno. El ensa ensayo yo cons consis iste te bási básica came ment nte e en apli aplica carr una una carg carga a y medi medirr el desplazamiento vertical de un punto de la superfcie de un suelo bajo el centro de una placa circular rígida, sometida a uno o varios ciclos de carga predefnidos. Eis Eiste ten n dive divers rsas as nor normas mas !ue !ue rige rigen n este este ensa ensayo yo como como son son las las normas "#$% &''(), & ''(*, &''(+, norma espaola E '/01/1.
Ensayo de permeabilidad El ensayo de permeabilidad es uno de los ensayos 2in situ2 llevados situ2 llevados a cabo para realizar un geot3cnico. Eisten di4erentes 4ormas de ensayo !ue
pueden
agruparse
en
tres5
en calicatas calicatas,, en sondeos sondeos y y en pozos pozos..
ensayos
de
permeabili ilidad
En cual!uier caso, se obtiene la permeabilidad media de la zona a4ectada por el ensayo, !ue varía entre unos decímetros a centenares de metro. #iempre eiste la incertidumbre sobre la razón de anisotropía en permeabilidad del terreno y, en terrenos 4ormados por varios materiales, sobre las relaciones entre las permeabilidades de cada uno. 6on determinadas disposiciones de ensayo, es posible obtener datos !ue permitan la estimación de estas razones, pero en general es un 4actor desconocido en la interpretación del ensayo. ) 73ase tambi3n
Ensayos en calicatas En calicatas, es posible la realización de ensayos de permeabilidad mediante
llenado
de
agua
hasta
una
cota
superior
al nivel
4reático circundante, y luego midiendo el descenso del nivel de agua en la cata con el tiempo, o bien achicando el agua del interior y dejando posteriormente recuperar el nivel. En cual!uier caso, el ensayo permite, mediante la aplicación de la 4ormulación correspondiente, estimar el coefciente de permeabilidad midiendo el tiempo de recuperación.
Ensayos en sondeos Las mismas variantes de ensayo son posibles en sondeo 8 ensayos Le4ranc9. :ara el ensayo, se levanta algo la entubación, dejando una porción de sondeo en el 4ondo sin entubación lateral. " continuación se realiza el ensayo, en cual!uiera de sus modalidades 8carga fja o variable, alimentación o achi!ue de agua9. En el caso de ensayos de carga constante, se mantiene el nivel de agua en el sondeo mediante la adición de un determinado caudal. El caudal !ue se fltra, depende de la permeabilidad, de la 4orma5
#iendo5 ;< la di4erencia de niveles de agua entre el interior del sondeo y el nivel 4reático. =
de
permeabilidad del
suelo.
El
4actor
de
proporcionalidad. n< depende de las condiciones de control de cada caso 8diámetro del sondeo, longitud de la zona sin entubación, proimidad de estratos impermeables, etc.9,
:ara
:ara En el caso de ensayos de carga variable, se mide lo !ue desciende el nivel
de
agua
en
un
tiempo
valores
de
determinado.
La
epresión
correspondiente es5
#iendo
y
los
respectivamente,
;
en
los
tiempos
y
el diámetro de la entubación en la zona de
oscilación del nivel de agua. Los valores de n varían seg>n las características de la entubación y del terreno en !ue se realiza. Los resultados de los ensayos son muy sensibles a algunos 4actores de la ejecución como la limpieza del 4ondo del sondeo, la posibilidad de fltraciones por el contacto de la tubería y el terreno, etc.
?tros ensayos en sondeo son los denominados ensayos Lugeon, consistentes en inyectar agua a presiones crecientes, en un tramo limitado por dos obturadores. #e defne la unidad Lugeon como la permeabilidad !ue permite la admisión de ' litro de agua por minuto y por metro lineal de sondeo, a una presión de ' %:a 8'/ =g@cmA9. Este ensayo se emplea en macizos rocosos, para defnir la inyectabilidad de cimientos de presas de 4ábrica.
Ensayos en pozo. 6uando la permeabilidad del terreno es un 4actor crítico, como ocurre en grandes ecavaciones bajo el nivel 4reático, el m3todo más fable es la ejecución de ensayos de bombeo en pozo, en r3gimen transitorio o permanente. #e trata de ensayos costosos, pues implican la ecavación del pozo de bombeo, y de los sondeos para alojamiento de los piezómetros !ue permitan medir la evolución de la superfcie libre del agua a distintas distancias del pozo. La interpretación de los resultados del ensayo depende de las condiciones de contorno en cada caso particular. $anto el diseo del ensayo como la supervisión de su ejecución y su interpretación, re!uieren la intervención de t3cnicos especialistas en el tema.
Sísmica de Refracción La #ísmica de Be4racción es un m3todo muy >til para la investigación de la estructura geológica y las propiedades del terreno. La t3cnica consiste en la observación de la seal sísmica !ue ha sido re4ractada entre capas con velocidades !ue contrastan. Esto se logra mediante la instalación de un arreglo de geó4onos !ue son ecitados 8de 4orma elástica9 mediante
un
martillo@eplosivo@disparo
en
superfcie
observando el tiempo !ue tarda la seal sísmica en llegar a los geó4onosC mediciones en la 4orma de ondas !ue son registradas a
trav3s de geó4onos conectados a un sismógra4o multicanal conectado a un ordenador.
Equipos para Estudios de Sísmica de Refracción La #ísmica de Be4racción es el m3todo sísmico muy empleado. 6onsiste en realizar perfles longitudinales con sensores, geó4onos, espaciados entre sí una distancia predeterminada. La energía !ue se libera al disparo mediante el golpeo con un martillo, es registrada en sensores y almacenada en un sismógra4o.
Perl de Sísmica de Refracción (Vp El m3todo está basado en la observación de los tiempos de llegada de los primeros movimientos del terreno en los geó4onos, registrándose la localización de la 4uente de energía. El conjunto de datos consiste en registros de tiempo versus distancia, !ue son interpretados en t3rminos de la pro4undidad a inter4aces entre capas del terreno y de las velocidades de propagación de la onda : en cada capa. Estas
velocidades están controladas por los parámetros elásticos !ue describen el material y pueden correlacionarse con numerosas propiedades geomecánicas como por ejemplo5 •
6aracterización estratigráfca del sub-suelo, determinación de la
•
pro4undidad de substratos con contraste y su mor4ología, &efnición espesor de una capa alterada de roca, &efnición 7s y 7p para determinación de parámetros
•
mecánicos
86oefciente
de
:oisson
y
%ódulos
E,
D,
•
6ompresibilidad 7olum3trica y Edomom3trica, 6lasifcación geomecánicas de la roca. &efnición indice y
•
Emass 8%odulo de de4ormación Estático9 de Farton, &efnición de otros parámetros geot3cnicos como índice de 4racturación 8B&9, densidad 8rocas sedimentarias9, porosidad
•
8areniscas9, etc., 6aracterización de sitios para evaluación de riesgo sísmico 8combinación con análisis de ondas de corte y m3todo de
•
a=amura, 6aracterización de embo!uilles de t>neles, &eterminación de la ecavabilidad 8rippability9, capacidad de
•
una roca de ser 4racturada@movida por una ma!uinaria pesada, Evaluación depósitos de gravas, arenas, arcillas y materiales de
•
construcción.
!nterpretación de la Sísmica de Refracción En resumen, la prueba de #ísmica de Be4racción consiste en colocar varios geó4onos a lo largo de una línea y en un punto se genera vibración. Los geó4onos se conectan a un sismógra4o, en donde se
registra la llegada de las ondas elásticas. 6onocida la distancia entre la 4uente de vibración hasta los geó4onos y el tiempo, !ue se obtiene de
los
sismogramas,
propagación
es posible de
determinar las
la
velocidad
de
ondas.
6on la Be4racción #ísmica, se determina la velocidad de ondas primarias o de compresión 7p, pero es muy di4ícil evaluar la velocidad de ondas secundarias o de corte 7s. "demás sólo es posible detectar estratos con rigideces progresivamente mayores con la pro4undidad.
"ompresión unia#ial $ El ensayo de compresión uniaial es sin duda el ensayo más usado e importante en cual!uier investigación de mecánica de rocas. Este ensayo se restringe a a!uellos materiales rocosos !ue son duros, irrompibles y !ue permitan su preparación. :ara este ensayo se preparan cuerpos de prueba de material rocoso de 4orma cilíndrica a partir de blo!ues de muestras o de n>cleos etraídos de las per4oraciones. La resistencia >ltima a compresión uniaial de un cuerpo de prueba de material rocoso es el valor del es4uerzo >ltimo registrado antes de producirse la 4alla, cuando 3ste es sometido a un es4uerzo paralelo al eje aial de la muestra !ue no está confnada.
Estándar no%especializado $ Los resultados obtenidos de un ensayo de compresión uniaial estándar no especializado en material rocoso dan solo una idea de la competencia de la estructura del material. La 4alla del cuerpo de prueba seg>n este procedimiento, muchas veces puede ser violenta. G :ara prevenir accidentes a causa de 4ragmentos de roca es recomendable colocar una malla de protección alrededor de la muestra o estar e!uipado con lentes de seguridad y mandil de cuero. La resistencia a compresión uniaial se calcula con la máima carga de compresión alcanzada durante el ensayo 8:9 y con el área de la sección transversal del cuerpo de prueba registrada al inicio del ensayo 8" El ensayo se ejecuta en prensas no controladas por servos, prensas de baja rigidez, con cuerpos de prueba sin altas eigencias de precisión geom3trica y no instrumentados para la medida de de4ormaciones. En la mayoría de las veces se usa prensas de concreto de alta producción, por lo !ue es muy atractivo para ensayar grandes vol>menes de muestras. #in embargo, este ensayo noespecializado solo da valores re4erenciales y de baja calidad de la resistencia a compresión uniaial 8muchas veces más bajos de los reales9 y sacrifca cuerpos de prueba !ue pueden ser mejor preparados y aprovechados en el ensayo de compresión uniaial estándar especializado. :or estas razones, se recomienda evitar este tipo de ensayo como recurso inicial en la programación de ensayos de laboratorio en materiales rocosos. El
ensayo
se
puede
realizar
con
base
a
algunas
de
las
recomendaciones de la norma "#$%&H(01
Estándar especializado El ensayo de resistencia a compresión uniaial estándar especializado se usa para determinar además de la resistencia a compresión
uniaial del material rocoso, las curvas es4uerzos vs. &e4ormaciones del material, y por ende su módulo de Ioung o de de4ormación elástica 8E9 y la relación de :oisson 8J9, !ue posibilita la clasifcación y caracterización del material rocoso desde el punto de vista mecánico. Este está regido seg>n las recomendaciones de la norma "#$% &H(01
Especializado con cur&a de post%rotura :ara
lograr
el
ensayo
de
resistencia
a
compresión
uniaial
especializado con curva de post-rotura es necesario tener un e!uipo rígido y servo-controlado. 6on esto es posible tener gran in4ormación acerca del comportamiento mecánico del material rocoso.