ENSAYO LUGEON PARA EVALUAR EL VALOR DE PERMEABILIDAD EN CAMPO.Es un ensayo en campo que se realiza con sondeos, nicamente en rocas consolidadas, para medir la permeabilidad. Consiste en medir el volumen de agua (V) que se inyecta durante un tiempo (t), es decir, el caudal Q= V/t en un tramo de sondeo de longitud (L) a una presin (Ht).Con este ensayo se busca tener una idea de la permeabilidad en grande, es decir, la debida a las fisuras de la roca o del material granular cementado en estudio.Supongamos una perforacin invadida hasta una cierta profundidad, a partir de esta se perforan unos 5 metros y luego se fija un obturador en la parte superior de este tramo virgen y se inyecta agua a presin con una bomba. Un manmetro colocado en la boca del pozo, un contador de agua y una vlvula de descarga, permiten medir los caudales inyectados a una presin dada.

Imgen1.Montaje Ensayo LugeonTomada de:http://ussdams.com/proceedingsEl ensayo es hecho en cinco estados, en los cuales la presin con la que el agua es inyectada, vara entre cada uno de ellos. Antes de empezar, se define la presin mxima que va a ser utilizada, esta no debe exceder la presin de confinamiento esperada de la profundidad de la perforacin; sobre esta presin mxima se trabaja durante el ensayo para no generar fracturas en la roca a causa de la presin generada por el agua.Cada estado consiste en bombear cuanta cantidad de agua sea necesaria para mantener definida y constante la presin de la misma, sto se hace, generalmente, en intervalos de 10 minutos. Esta presin es incrementada en cada estado subsecuente, hasta llegar a la presin mxima ya establecida. Una vez sta es alcanzada, la presin del agua debe ser reducida pasando por las mismas presiones de los estados anteriores.Estado 1Estado 2Estado 3Estado 4Estado 5

Bajo 0.50*PMAX

Medio 0.75*PMAXMximo

PMAXMedio 0.75*PMAXBajo 0.50*PMAX

Los cinco estados son :Siendo PMAX la presin mxima definida a la cual el agua debe ser inyectada.Para conocer la permeabilidad en el macizo rocoso, se tiene entonces la ecuacin:

Donde: k: permeabilidad. Q: velocidad constante del flujo en la perforacin.

L: longitud del tramo ensayado. Ht: presin de sobrecarga a la profundidad del ensayo/ peso especifico del agua. r: radio de la perforacin de prueba. Es comn para este ensayo expresar la permeabilidad del macizo rocoso en lugeons. Un Lugeon (Lg) es una unidad equivalente a 1 litro por minuto y metro, bajo una presin de 10 kg/cm2; esto es aproximadamente igual a 1 10-7m/s. Es una unidad pequea, y valores menores de un Lg indican en la prctica terrenos poco permeables.Algunos registros:Haciendo pruebas Lugeon : http://www.youtube.com/watch?v=rOMr5CZsMZ4

Imgen 2.Tomada de:www.demecanica.com/Geotecnia

Imgen 3.Equipamiento bsico para la pruba de compresin.Tomada de: www. geotechnique.com

Imgen 4. Obturador.Tomada de:www.myv-sg.com

Imgen 5.Instrumentacin debajo de la roca.Tomada de:www.myv-sg.com

Imgen 6. ManmetroTomada de:www.geonival.comEjemplos:1. Calcular la permeabilidad de un macizo rocoso, en el cual se tom una longitud de 6 m para realizar las perforaciones, cuyos radios fueron de 2.5 cm cada uno; el caudal fue de 0.0312 cm por segundo y la presin de sobrecarga de 15 m.Reemplazando en la ecuacin anteriormente presentada se obtiene: k= (0.0312 cm / 2*600cm*1500cm)* Log(600cm / 2.5cm) k= 1.313 *10^ -8 cm/sEs una permeabilidad muy baja, lo cul nos muestra que es una roca prcticamente impermeable.2. Caso de estudio.Este ensayo de campo fue utilizado para evaluar la seguridad de la presa Porce II que inicio su operacin en febrero de 2001 con monitores rutinarios. Dieciocho meses despus se detectaron afloramientos de agua en la zona alta y media del macizo rocoso de la margen izquierda, unos 5 m aguas abajo de la presa. Con el fin de complementar y verificar la caracterizacin de la roca de fundacin, se instalaron piezmetros de tubo abierto y efectuaron ensayos de permeabilidad, se hicieron perforaciones con taladro rotatorio. Las profundidades variaron entre 4.0 y 6.0 m con un dimetro de 2 pulgadas.Para determinar las propiedades geomecnicas de los suelos y rocas de lafundacin de la presa y obras anexas, se efectuaron 4.615 m de perforacin,distribuidas en 90 perforaciones. Especficamente en el sitio de presa se efectuaron 64 ensayos de permeabilidad Lugeon, distribuidos en 21 perforaciones. Dichos ensayostenan la finalidad de determinar el grado de fracturamiento de la roca y conello su permeabilidad, para posteriormente, proyectar inyecciones de lechadaen caso de ser necesario. El anlisis de los ensayos arroj que las rocas presentaban ms permeabilidad en algunos lugares.Con el fin de establecer el comportamiento de la presa al trascurrir determinado tiempo, se iniciaron nuevamente ensayos de campo, esta vez fueron tres ensayos de Lugeon. Los ensayos efectuados indican que la permeabilidad de la roca, en el sitio ensayado, disminuye en profundidad, y que el agua transita por las discontinuidades superficiales. En los primeros 5 m, la permeabilidad es relativamente alta, variando entre 47 y 25 uL (unidades lugeon); a partir de 5 m de profundidad, el macizo rocoso presenta valores de permeabilidad cercanos a 5 uL que indica un macizo rocoso de permeabilidad relativamente baja.Este anlisis del comportamiento indica que la presa podra presentar problemas de seguridad en caso que las infiltraciones tiendan a incrementarse con el tiempo. Referencias Bibliogrficas. Camilo Quiones-Rozo, P.E. LUGEON TEST INTERPRETATION, REVISITED. [en linea]http://ussdams.com/proceedings/2010Proc/405-414.pdf

Bliss, J., Rushton, K. (1984). The reliability of packer tests for estimating the hydraulicconductivity of aquifers. Q. J. Eng. Geol. Vol. 17, pp. 81-91. Terzaghi, K., Peck, R., Mesri, G. (1996). Soil Mechanics in Engineering Practice. ThirdEdition. J. Wiley & Sons. New York, N.Y. pp. 72-73. Estudios de seguridad en la presa Porce II. Tesis de Grado. DICCIONARIO DE CIENCIAS DE LA TIERRA. Pg 277. [en lnea]http://books.google.com.co. http://www.geotechnique.info.