Otros ensayos in situ

(84.08) Mecánica de Suelos y Geología

FIUBA

Índice

SPT CPT

n si

tu

• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test

SPT CPT

Ens

ayos

in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test

PMT DMTVST

• Métodos geosísmicos

Descripción del ensayo CPTn

situ

• El ensayo de penetración estática de cono (CPT) es un ensayo de campoS id l i t i l t ió d l

Ens

ayos

in • Se mide la resistencia a la penetración del terreno mediante la hinca estática de un cilindro instrumentado con punta cónicainstrumentado con punta cónica

Descripción del ensayo CPTn

situ

Ens

ayos

in

(FHWA)

Descripción del ensayo CPTn

situ

Ens

ayos

in

fs: Fricción lateral

ubt: Presión neutra

qc: Resistencia de punta

Modelos de piezoconon

situ

Ens

ayos

in

(FHWA)

Corrección de valores medidosn

situ

• A qc se le descuentala presión efectivade tapada y

Ens

ayos

in de tapada yla presión neutra

• A f se le descuentafs

• A fs se le descuenta la diferencia de presiones neutraspen los extremos delcilindro lateral

qc

Corrección de valores medidosn

situ

( )1 depende del piezocono

c btT q a uaq = + −

Ens

ayos

in

2 1

p p

s s bt sT s

s

u A u Af fA−

= +

100T

c btf

f xq u

R FR= =−

fs

0

bt o

T vq

uB uq σ

−=

−

qc

Un resultado típicon

situ

Ens

ayos

in Sand

Clay

Crust

(FHWA)

Identificación de suelos con CPTn

situ

Ens

ayos

in

(EPRI 1990)( )

Arenas: Estimación de Dr

n si

tuE

nsay

os in

(EPRI 1990)

Arenas: Estimación de ⎞max

n si

tuE

nsay

os in

(EPRI 1990, Mayne 2003)

Arcillas: Estimación de su vs qc -primeros resultados

n si

tuE

nsay

os in

(EPRI 1990)

Arcillas: su vs qc – antes y después de las correcciones

n si

tuE

nsay

os in

(EPRI 1990)

Arcillas: OCR vs qc – antes y después de las correcciones

n si

tuE

nsay

os in

(EPRI 1990)

Arcillas: su vs qc – expresión recomendada

n si

tu 0T vu

qsNσ−

=

Ens

ayos

in

2.44 1.33

k

k

N

EN ln⎡ ⎤

= + ⎢ ⎥kus

⎢ ⎥⎣ ⎦

400 600 80010.4 11.0 11.3

u

k

E sNk

(EPRI 1990)

Ensayo de consolidación de arcillas in situ

n si

tuE

nsay

os in

(Mayne 2003)

CPT-S: sísmica de refracciónn

situ

Ens

ayos

in

(FHWA)

CPT-S: sísmica de refracciónn

situ

Ens

ayos

in

(EPRI 1990)

n si

tuE

nsay

os in

(Mayne 2003)

Índice

SPT CPT

n si

tu

• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test

SPT CPT

Ens

ayos

in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test

PMT DMTVST

• Métodos geosísmicos

Ensayo de carga en placa PLTn

situ

Ens

ayos

in

(Sfriso 2006)

Ensayo de carga en placa PLTn

situ

Ens

ayos

in

(Sfriso 2006)

Coeficiente de reacción de la subrasante - definición

n si

tu

• El coeficiente de reacción de la subrasante es el cociente entre la presión p aplicada sobre una placa rígida y el asentamiento δ medido

Ens

ayos

in placa rígida y el asentamiento δ medido

pk =skδ

=

Coeficiente de reacción de la subrasante – teoría elástica

n si

tu

• La teoría de la elasticidad 2D predice que

Ens

ayos

in

sEkB

∝

• Puede aproximarse como

2 11.35sE Bk ⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠3 3s B L⎜ ⎟⎝ ⎠

Ensayo de carga en placa:un resultado

n si

tuE

nsay

os in

(Sfriso 2006)

Ensayo de placa en Pampeano

00 1000 2000 3000 4000 K [MN/m3]

n si

tu

0

2

4

Ens

ayos

in

6

8

10

12

14

 

14

16

18 A

20

22 Depth

[m]

A B H

Índice

SPT CPT

n si

tu

• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test

SPT CPT

Ens

ayos

in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test

PMT DMTVST

• Métodos geosísmicos

PresurímetroMenard

n si

tu

• Es un ensayo standarden FranciaS l di

Ens

ayos

in • Se emplea para medirpropiedades de rigidezy resistencia in situy resistencia in situ

• Existe una norma quepermite interpretar suspermite interpretar susresultados (DTU 13.2)

Presurímetro Menardn

situ

Ens

ayos

in

Presurímetro Menardn

situ

Ens

ayos

in

(López 2010)

Parámetros que se midenn

situ

Ens

ayos

in

Parámetros que se midenn

situ

Ens

ayos

in

(FHWA)

Índice

SPT CPT

n si

tu

• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test

SPT CPT

Ens

ayos

in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test

PMT DMTVST

• Métodos geosísmicos

Ensayo de veleta VSTn

situ

Ens

ayos

in

(EPRI 1990)

Ensayo de veleta VST0

n si

tu

-5

m)

Ens

ayos

in

-10

rofu

ndid

ad (m

-15

Pr

-200.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70

(Leoni 2008)Cohesión (kg/cm²)

Lecho del Río de La Plata – Boca del Riachuelo

Índice

SPT CPT

n si

tu

• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test

SPT CPT

Ens

ayos

in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test

PMT DMTVST

• Métodos geosísimicos

Dilatómetro Marchettin

situ

Ens

ayos

in

(Marchetti 2008)

Principio de funcionamiento del DMT

n si

tuE

nsay

os in

(Marchetti 2008)

Dilatómetro Marchetti: un resultadon

situ

Ens

ayos

in

(Marchetti 2008)

TV en perforacionesn

situ

Ens

ayos

in

Índice

SPT CPT

n si

tu

• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test

SPT CPT

Ens

ayos

in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test

PMT DMTVST

• Métodos geosísmicos

Propagación de ondas superficiales

n si

tuE

nsay

os in

Atenuación de ondasn

situ

Ens

ayos

inE25

Diapositiva 44

E25 La profundidad del bulbo de energía de las ondas R es de aproximadamente una longitud de onda.Ernesto, 30/04/2007

Sísmica derefracción

n si

tuE

nsay

os in

V1a

V2b a

V3

Sísmica de refracciónn

situ

Ens

ayos

in

(FHWA)

Sísmica de refracción: Limitaciones del procedimiento

n si

tuE

nsay

os in

c line

line

Seisimic

l

Seisimic

lin

A B

Sísmica de refracciónn

situ

Ens

ayos

in

Sísmica de refracciónn

situ

Ens

ayos

in

Sísmica de refracción: Un resultado

n si

tuE

nsay

os in

Ensayo crosshole

Dynamic SignalA l

n si

tu

Wire Rope Air Pressure LineOrientation RodsAir Pressure Line

Analyzer

Ens

ayos

in

Cased Borehole

Velocity Transducer(Trigger)

Moveable

Assumed Path of Body Waves

MoveableUpper Weight

Moveable

Locking Wedge

3-D GeophoneAir Packer

Lower WeightGrouting

(FHWA)

Ensayo downholeDynamic SignalAnalyzer Trigger

ChannelSi l

n si

tu

Orientation RodAir Pressure Line

HammerElectricalTrigger

Inclined Hammer Blow

SignalChannel

Ens

ayos

in

Cased BoreholeGeneration ofConcreteBl k

Generation ofBody WavesBlock

3 D Geophone

Air Packer

3-D GeophoneGrouting

(FHWA)

Ensayo de reflexión sísmican

situ

Ens

ayos

inE15

Diapositiva 53

E15 se deben detectar los tiempos de llegada de las ondas S que llegan directas, las ondas P y S que llegan reflejadas y las ondas que se refractaron.Interpretación compleja.Cuando llega una onda reflejada, se ve que los registros de los sismógrafos son muy parecidos con un pequeño decalaje en el tiempoErnesto, 02/05/2007

Rangos de resultadosn

situ Steel

P - Wave Velocities

Ens

ayos

in

Ice

Weathered Rocks

Intact Rocks

iuo oru) c(oá iotM

84((

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Fresh Water

Sea Water

Compression Wave Velocity, Vp (m/s)

Rangos de resultadosn

situ

Steel

S - W ave V elocities

Ens

ayos

in

84((Osu.uor0u)uM ensayOtrosr ensay

iuo.oru) c(oá iotM84((

}0 1000 2000 3000 4000

Shear Wave Velocity V (m/s)

Fresh Water

Sea Water } V s = 0

Shear Wave Velocity, VS (m/s)

Resistividad eléctrican

situ

Ens

ayos

in

Rangos de resultadosn

situ Weathered Rocks

Resistivity Values (ConeTec & GeoProbe, 1997)

Ens

ayos

in

Sands & Gravels

Glacial Till

ÍnoSÍnnyu iotMy

1 10 100 1000 10000

Clay

Bulk Resistivity, ρ (ohm-meters)

Conductividad electromagnética

SASW: Dispersión de ondas Rayleigh

n si

tu

• La inhomogeneidad y estratificación del terreno genera dispersión en las ondas superficiales:Las ondas de distinta frecuencia viajan

Ens

ayos

in Las ondas de distinta frecuencia viajana distintas velocidades

• Las ondas superficiales alcanzan una profun• Las ondas superficiales alcanzan una profun-didad aprox. igual a su longitud de onda

• Si se mide la velocidad de propagación asociadaSi se mide la velocidad de propagación asociada a una frecuencia se puede obtener información sobre el medio a la profundidad de su longitud de p gonda

Ondas superficiales – Medio homogéneo

λ1 λ1< λ2Amplitud(z)/Amplitud superficial

1 2

n si

tu

z/λ

Ens

ayos

in

VfaseVr

G1

Ó

MEDIO NO DISPERSIVOλ Curva de

dispersión

SOLUCIÓN RAYLEIGH

(Czelada 2010)

Medio estratificadoV1 > V2

λ1 λ2λ1 λ2

V1 < V2

n si

tu

IVO

V1

V2SIV

O V1

V2

Ens

ayos

in

DIS

PE

RS

E D

ISP

ER

S

SA

ME

NTE

ALM

EN

TE

O IN

VE

RS

Vfase

IO N

OR

MA

VfaseM

ED

I

Curva de dispersiónλ

ME

D

Curva de dispersiónλ

(Czelada 2010)

Metodología de ensayo SASW

Ensayos de Campo RegistrosEnsayos de Campo – Registros

n si

tu

Curva de Dispersión – Local/Global

Ens

ayos

in

Problema Directo/Inverso

Perfil del Terreno

62

Ensayos de Campo - registros

GEÓFONO A

GEÓFONO B

n si

tu

REGISTROEns

ayos

in D=1m

GEÓFONO A

SEPARACIÓN D = 1m, 2m, 4m, 8m, 16m …

GEÓFONO B

CONTENIDO DE FRECUENCIAS

D=1m

(Czelada 2010)

Curva de dispersión local S

Wen

sayo

s S

AS

n si

tupr

etac

ión

de e

DIFERENCIA DE FASE RELATIVA DIFERENCIA DE FASE ABSOLUTAEns

ayos

inpa

ra la

inte

rp

ON

DA

VELOCIDAD DE FASE

Crit

erio

s p

ON

GIT

UD

DE

(Czelada 2010)

6464 COHERENCIA CURVA DE DISPERSIÓN LOCAL

D=1m

L

Curva de dispersión global N

DA

VELOCIDAD DE FASE

n si

tu

NG

ITU

D D

E O

N

Ens

ayos

in

LON

D=1m

VELOCIDAD DE FASE

ON

DA

ON

GIT

UD

DE

O

65CURVA DE DISPERIÓN GLOBALD=16m

LO (Czelada 2010)

Problema Directo/InversoPROBLEMA DIRECTO

V

PROBLEMA INVERSO

n si

tu

PERFIL

G1;E1;H1,ρ1

G2;E2;H2 ρ2

VR CURVA DE

DISPERSIÓN

Ens

ayos

in G2;E2;H2,ρ2

G3;E3;H3,ρ3

λ

VR  PERFIL

? ?

Cantidad de estratos?

Propiedades(Czelada 2010)

λ

Propiedades mecánicas?

(Czelada 2010)

Solución del problema inversoEMPÍRICA ANALÍTICA

VR  Vs  VR Vs 

n si

tu

R 

Ens

ayos

in

λ Z λ Z

El medio se supone conformado por estratos horizontales de parámetros constantes G,E,ρ y

H..

El perfil de velocidad de corte se determina de

El medio se supone homogéneo – Ondas de Rayleigh.

Se considera que el crecimiento es gradual de la rigidez con la profundidad. p

forma iterativa. Se adopta la geometría y propiedades mecánicas de cada estrato y se

calcula la curva dispersión del modelo. Se comparan las curvas de dispersión y con un

criterio de similitud se finaliza el proceso

g p

El perfil de velocidad de corte se determina por un cambio de escala de la curva de dispersión.

criterio de similitud se finaliza el proceso iterativo. Se concluye que el perfil de velocidad

de corte es el del modelo.Vs=α Vr; α≈1.10-1.05 ;Z≈0.5λ(Czelada 2010)

Perfil del terreno - Comparación entre métodos de inversión

n si

tu

METODO EMPÍRICO WINSASW

Ens

ayos

in

N

SP

ER

SIÓ

N

TER

RE

NO

VA D

E D

IS

RFI

L D

EL

T

WINSASWMETODO EMPÍRICO

CU

RV

PE

R

(Czelada 2010)

Errores asociados – Medición

RUIDO AMBIENTE – STACKING

1

n si

tu

2

Ens

ayos

in fmuestreo < 2 fonda

4

8

16fmuestreo > 2 fonda

6932

(Czelada 2010)

Errores asociados – Curva de Di ió E i t lDispersión Experimental

Perfil del terreno: Perfil del terreno:

n si

tu λ1 >λ2λ1 λ2

Normalmente dispersivoNo dispersivoD f

Cφ =

⎛ ⎞ Kfφ =

Ens

ayos

in

TA Ø

V1

V2

V1

V2TA Ø

2 fase

fV Cte

φ

π=⎛ ⎞

⎜ ⎟⎝ ⎠

Kfφ =

FAS

E A

BS

OLU

T V2 V2

FAS

E A

BS

OLU

T

EREN

CIA

DE

F

EREN

CIA

DE

F

FRECUENCIA Hz

DIF

E

FRECUENCIA Hz

DIF

E

K(Czelada 2010)

Errores asociados - Problema inverso

n si

tu

ER

RE

NO

Ens

ayos

in

FIL

DE

L TE

WINSASW

PE

RF

71METODO EMPÍRICO

(Czelada 2010)

Bibliografía

• Básica– Kulhawy & Mayne. Manual on estimating soil properties

for foundation design EPRI (fuente de figuras)n si

tu

for foundation design. EPRI (fuente de figuras)• Complementaria

– FHWA (2001) Manual on subsurface investigations

Ens

ayos

in

– FHWA (2001). Manual on subsurface investigations. NHI-01-031.

– FHWA (2006). Soils and Foundations I y II. NHI-06-088– USACE (2001). Geotechnical Investigations. EM 1110-

1-1804