Ensayo de placa esttico

Los ensayos de carga de placa son una herramienta para la determinacin del comportamiento resistente de un suelo. El objetivo primario es verificar y conocer las tensiones admisibles del terreno y los asentamientos asociados, determinando la curva carga-asentamiento del terreno.

El ensayo consiste bsicamente en aplicar una carga y medir el desplazamiento vertical de un punto de la superficie de un suelo bajo el centro de una placa circular rgida, sometida a uno o varios ciclos de carga predefinidos.

Existen diversas normas que rigen este ensayo como son las normasASTMD1194, D 1195, D1196,norma espaola UNE 103808.

Ensayo de permeabilidad

Elensayo de permeabilidades uno de losensayos "in situ"llevados a cabo para realizar ungeotcnico. Existen diferentes formas de ensayo que pueden agruparse en tres: ensayos de permeabilidad encalicatas, ensondeosy enpozos.

En cualquier caso, se obtiene la permeabilidad media de la zona afectada por el ensayo, que vara entre unos decmetros a centenares de metro. Siempre existe la incertidumbre sobre la razn de anisotropa en permeabilidad del terreno y, en terrenos formados por varios materiales, sobre las relaciones entre las permeabilidades de cada uno. Con determinadas disposiciones de ensayo, es posible obtener datos que permitan la estimacin de estas razones, pero en general es un factor desconocido en la interpretacin del ensayo. 4Vase tambin

Ensayos en calicatas

En calicatas, es posible la realizacin de ensayos de permeabilidad mediante llenado de agua hasta una cota superior alnivel freticocircundante, 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 cualquier caso, el ensayo permite, mediante la aplicacin de la formulacin correspondiente, estimar el coeficiente de permeabilidad midiendo el tiempo de recuperacin.

Ensayos en sondeos

Las mismas variantes de ensayo son posibles en sondeo (ensayos Lefranc). Para el ensayo, se levanta algo la entubacin, dejando una porcin de sondeo en el fondo sin entubacin lateral. A continuacin se realiza el ensayo, en cualquiera de sus modalidades (carga fija o variable, alimentacin o achique de agua).

En el caso de ensayos de carga constante, se mantiene el nivel de agua en el sondeo mediante la adicin de un determinado caudal. El caudal que se filtra, depende de la permeabilidad, de la forma:

Siendo:

H= la diferencia de niveles de agua entre el interior del sondeo y el nivel fretico.

k =elcoeficiente de permeabilidaddel suelo. El factor de proporcionalidad.

n= depende de las condiciones de control de cada caso (dimetro del sondeo, longitud de la zona sin entubacin, proximidad de estratos impermeables, etc.),

Para

Para

En el caso de ensayos de carga variable, se mide lo que desciende el nivel de agua en un tiempo determinado. La expresin correspondiente es:

Siendoylos valores de H en los tiemposyrespectivamente,el dimetro de la entubacin en la zona de oscilacin del nivel de agua. Los valores de n varan segn las caractersticas de la entubacin y del terreno en que se realiza.

Los resultados de los ensayos son muy sensibles a algunos factores de la ejecucin como la limpieza del fondo del sondeo, la posibilidad de filtraciones por el contacto de la tubera y el terreno, etc.

Otros ensayos en sondeo son los denominadosensayos Lugeon, consistentes en inyectar agua a presiones crecientes, en un tramo limitado por dos obturadores. Se define la unidad Lugeoncomo la permeabilidad que permite la admisin de 1 litro de agua por minuto y por metro lineal de sondeo, a una presin de 1 MPa (10 kg/cm). Este ensayo se emplea en macizos rocosos, para definir la inyectabilidad de cimientos de presas de fbrica.

Ensayos en pozo.

Cuando la permeabilidad del terreno es un factor crtico, como ocurre en grandes excavaciones bajo el nivel fretico, el mtodo ms fiable es la ejecucin de ensayos de bombeo en pozo, en rgimen transitorio o permanente.

Se trata de ensayos costosos, pues implican la excavacin del pozo de bombeo, y de los sondeos para alojamiento de los piezmetros que permitan medir la evolucin de la superficie libre del agua a distintas distancias del pozo.

La interpretacin de los resultados del ensayo depende de las condiciones de contorno en cada caso particular. Tanto el diseo del ensayo como la supervisin de su ejecucin y su interpretacin, requieren la intervencin de tcnicos especialistas en el tema.

Ssmica de Refraccin

La Ssmica de Refraccin es un mtodo muy til para la investigacin de la estructura geolgica y las propiedades del terreno. La tcnica consiste en la observacin de la seal ssmica que ha sido refractada entre capas con velocidades que contrastan. Esto se logra mediante la instalacin de un arreglo de gefonos que sonexcitados (de forma elstica)mediante un martillo/explosivo/disparo en superficie observando el tiempo que tarda la seal ssmica en llegar a los gefonos; mediciones en la forma de ondas que son registradas a travs de gefonos conectados a un sismgrafo multicanal conectado a un ordenador.

Equipos para Estudios de Ssmica de Refraccin

La Ssmica de Refraccin es el mtodo ssmico muy empleado. Consiste en realizar perfiles longitudinales con sensores, gefonos, espaciados entre s una distancia predeterminada. La energa que se libera al disparo mediante el golpeo con un martillo, es registrada en sensores y almacenada en un sismgrafo.

Perfil de Ssmica de Refraccin (Vp)

El mtodo est basado en la observacin de los tiempos de llegada de los primeros movimientos del terreno en los gefonos, registrndose la localizacin de la fuente de energa. El conjunto de datos consiste en registros de tiempo versus distancia, que son interpretados en trminos de la profundidad a interfaces entre capas del terreno y de las velocidades de propagacin de la onda P en cada capa. Estas velocidades estn controladas por los parmetros elsticos que describen el material y pueden correlacionarse con numerosas propiedades geomecnicas como por ejemplo:

Caracterizacin estratigrfica del sub-suelo, determinacin de la profundidad de substratos con contraste y su morfologa,

Definicin espesor de una capa alterada de roca,

Definicin Vs y Vp para determinacin de parmetros mecnicos (Coeficiente de Poisson y Mdulos E, G, Compresibilidad Volumtrica y Edomomtrica,

Clasificacin geomecnicas de la roca. Definicin indice Q y Emass (Modulo de deformacin Esttico) de Barton,

Definicin de otros parmetros geotcnicos como ndice de fracturacin (RQD), densidad (rocas sedimentarias), porosidad (areniscas), etc.,

Caracterizacin de sitios para evaluacin de riesgo ssmico (combinacin con anlisis de ondas de corte y mtodo de Nakamura,

Caracterizacin de emboquilles de tneles,

Determinacin de la excavabilidad (rippability), capacidad de una roca de ser fracturada/movida por una maquinaria pesada,

Evaluacin depsitos de gravas, arenas, arcillas y materiales de construccin.

Interpretacin de la Ssmica de Refraccin

En resumen, la prueba de Ssmica de Refraccin consiste en colocar varios gefonos a lo largo de una lnea y en un punto se genera vibracin. Los gefonos se conectan a un sismgrafo, en donde se registra la llegada de las ondas elsticas. Conocida la distancia entre la fuente de vibracin hasta los gefonos y el tiempo, que se obtiene de los sismogramas, es posible determinar la velocidad de propagacin de las ondas.Con la Refraccin Ssmica, se determina la velocidad de ondas primarias o de compresin Vp, pero es muy difcil evaluar la velocidad de ondas secundarias o de corte Vs. Adems slo es posible detectar estratos con rigideces progresivamente mayores con la profundidad.

Compresin uniaxial

El ensayo de compresin uniaxial es sin duda el ensayo ms usado e importante en cualquier investigacin de mecnica de rocas. Este ensayo se restringe a aquellos materiales rocosos que son duros, irrompibles y que permitan su preparacin. Para este ensayo se preparan cuerpos de prueba de material rocoso de forma cilndrica a partir de bloques de muestras o de ncleos extrados de las perforaciones.

La resistencia ltima a compresin uniaxial de un cuerpo de prueba de material rocoso es el valor del esfuerzo ltimo registrado antes de producirse la falla, cuando ste es sometido a un esfuerzo paralelo al eje axial de la muestra que no est connada.

Estndar no-especializado

Los resultados obtenidos de un ensayo de compresin uniaxial estndar no especializado en material rocoso dan solo una idea de la competencia de la estructura del material. La falla del cuerpo de prueba segn este procedimiento, muchas veces puede ser violenta.

Para prevenir accidentes a causa de fragmentos de roca es recomendable colocar una malla de proteccin alrededor de la muestra o estar equipado con lentes de seguridad y mandil de cuero.

La resistencia a compresin uniaxial se calcula con la mxima carga de compresin alcanzada durante el ensayo (P) y con el rea de la seccin transversal del cuerpo de prueba registrada al inicio del ensayo (A

El ensayo se ejecuta en prensas no controladas por servos, prensas de baja rigidez, con cuerpos de prueba sin altas exigencias de precisin geomtrica y no instrumentados para la medida de deformaciones. En la mayora de las veces se usa prensas de concreto de alta produccin, por lo que es muy atractivo para ensayar grandes volmenes de muestras. Sin embargo, este ensayo no-especializado solo da valores referenciales y de baja calidad de la resistencia a compresin uniaxial (muchas veces ms bajos de los reales) y sacrica cuerpos de prueba que pueden ser mejor preparados y aprovechados en el ensayo de compresin uniaxial estndar especializado. Por estas razones, se recomienda evitar este tipo de ensayo como recurso inicial en la programacin de ensayos de laboratorio en materiales rocosos.

El ensayo se puede realizar con base a algunas de las recomendaciones de la norma ASTMD2938

Estndar especializado

El ensayo de resistencia a compresin uniaxial estndar especializado se usa para determinar adems de la resistencia a compresin uniaxial del material rocoso, las curvas esfuerzos vs. Deformaciones del material, y por ende su mdulo de Young o de deformacin elstica (E) y la relacin de Poisson (), que posibilita la clasicacin y caracterizacin del material rocoso desde el punto de vista mecnico. Este est regido segn las recomendaciones de la norma ASTM D2938

Especializado con curva de post-roturaPara lograr el ensayo de resistencia a compresin uniaxial especializado con curva de post-rotura es necesario tener un equipo rgido y servo-controlado. Con esto es posible tener gran informacin acerca del comportamiento mecnico del material rocoso.