práctica 2 pruebas de perforación y penetracion final

8/18/2019 Práctica 2 Pruebas de Perforación y Penetracion Final

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OBJETIVO:Entender los fundamentos de los diferentes tipos de perforación que se usanen la exploración e instrumentación para geotecnia

INTROD !!I"N:#re$iamente a reali%ar cualquier o&ra ci$il es indispensa&le reali%ar unacaracteri%ación del terreno para tomar decisiones que permitan pre$enirdesastres durante la construcción o la operación de 'sta( )a caracteri%ación sereali%a con prue&as de suelos * rocas+ que permiten ,acer descripcioneslitológicas * mec-nicas(Dado que los suelos son distintos tienen maneras de ser estudiados diferentes+es por eso que de&e elegirse adecuadamente el tipo de estudio a reali%ar parae$itar p'rdidas de tiempo * económicas(#ara el estudio de suelos se reali%an prue&as de penetración est-ndar ./#T0 *recuperación en &arril de /,el&*( /e utili%an este tipo de prue&as por sudisponi&ilidad+ costo+ sencille% * $ersatilidad para reali%ar en distintos tipos desuelos( El primer tipo de prue&a es utili%ada para estudiar el esfuer%o cortantedel suelo mediante el n1mero de golpes a los que es sometido * se o&tienenmuestras alteradas 2( 3ientras tanto+ la recuperación en &arril de /,el&*permite recuperar la muestra inalterada o casi inalterada+ para poder reali%arposteriormente prue&as en los la&oratorios de mec-nica de suelos+ adem-s deque proporcionan información de discontinuidades en el su&suelo+ es prue&a dela existencia de unidades rocosas * permite o&tener par-metros decompetencia 4(#or otra parte+ los estudios en maci%os rocosos presentan un ma*or costo porser material m-s competente que requiere &arrenación con equipoespeciali%ado+ donde el tipo de perforación m-s con$eniente es el de uso dediamante+ de&ido a que se requiere de perforación lo m-s 5na posi&le para noalterar el material * tener datos con5a&les(6 continuación se descri&en las cuatro prue&as *a mencionadas reali%adas enel pro*ecto: 7Nue$o 6eropuerto de la !iudad de 3'xico8(

23apa del /itio( 9uente: oogle 3aps+ aristeguinoticias(com


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1. PRUEBA DE SPT

GENERALIDADES)a reali%ación de la prue&a de /#T ./tandard #enetration Test+ Ensa*o Normal

de #enetración0 consiste en cla$ar ;< cent=metros en el terreno un cononormali%ado+ contando el n1mero de golpes necesarios para penetrar tramosde 2> cm( /e reali%a mediante una ma%a de ;?(> @g que cae desde una alturade A; cm( )os $alores de golpeo de los dos tramos centrales de 2> cmsumados nos dan el par-metro N( !uando el terreno es mu* resistente se parala prue&a cuando se aplican >< golpes para un tramo de 2> cm * se anota lapenetración reali%ada(

UTILIDADO&tener la medida de la resistencia a la penetración .N0

Tomar muestras representati$as del suelo

O&tener la correlaciona de N con los par-metros geomec-nicos (EQUIPO

Martinete de perforación

Tuberías VW Cárcamo

4


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9igura /#( !olocación de tu&er=a de perforac

9igura /#4(Equipo de perforación m

Penetrómetro

TE!#RO/6 .4 cm para la posterioro&ser$ación del a$ance del muestreador &aCo el impacto del martillo(

0 /e deCa caer el martillo so&re el ca&e%ote de latu&er=a de perforación * se conta&ili%a el n1merode golpes aplicado con la altura de ca=daespeci5cada+ para cada uno de los segmentos de2>cm marcados( No se tienen en cuenta los golpespara el primer segmento puesto que es el depenetración inicial al terreno( /e suman los golpesaplicados para que penetre el tu&o en el segundo *tercer segmento+ o&teni'ndose as= el $alor de 7N8(

?


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En nuestro caso el tu&o entro con el peso de la ,erramienta+ por lo cualen el registro se anota un # * el n1mero de N es 4+ resultando de un$alor de 2 para cada segmento

ECemplo de cómo se reali%a el c-lculo de N en una sección de /#T

>0 /e lle$a a la super5cie el muestreador * se a&reF se de&e registrar lalongitud de la muestra reco&rada+ su peso * descri&ir sus caracter=sticascomo una interpretación pre$ia a la reali%ada en el la&oratorio demec-nica de suelos * rocas(9inalmente la roca es empaquetada * en$iada en caCas especiales parasu transporte al la&oratorio(


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#ara las prue&as reali%adas se ,inco ;< cm * se recuperaron muestrasde < cm a > cm(

)imitaciones

El m'todo induda&lemente es aproximado * es 1til para estimati$os iniciales+pero+ en lo posi&le+ de&e siempre ser compro&ado con otros ensa*ospreferentemente de la&oratorio *a que tiene importantes limitaciones(

)a muestra est- alterada/olo permite ,acer prue&as de granulometr=as+ ,umedades * l=mites()os golpeos no son $-lidos en materiales co,esi$os/i durante el m'todo nos encontramos con un suelo duro o roca * sealcan%an los >< golpes la prue&a de&e terminar * recurrir a otro m'todo(

Recomendaciones

#ese a todo lo anterior+ el m'todo es pr-ctico * relati$amente &arato conrespecto a otros m'todos * si &ien trae a super5cie las muestras alteradas+ esmu* efecti$o para ,acer el modelo geológico del su&suelo * una $e% o&tenido+se puede reali%ar un muestro selecti$o com&in-ndolo con el tu&o /,el&* parao&tener muestras inalteradas de profundidades con especial inter's(

>

9igura/# ( 3uestra /#T9igura /#?( 3uestra /#T


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2. MUESTREO INALTERADO CON TUBOSHELBY

GENERALIDADESEl muestreo de suelos en tu&o /,el&* se usa para o&tener una muestrarelati$amente inalterada eCerciendo presión en un tu&o de acero de pareddelgada en el suelo in situ dentro del fondo de una perforación+ remo$iendo eltu&o lleno de suelo * sellando las super5cies del suelo para pre$enir sumo$imiento * e$itar cam&ios en su ni$el de ,umedad(

UTILIDAD/e usa para o&tener muestras de suelo con &aCo grado de alteración+ encuanto a la ,umedad * estructura(

#ara determinar la estratigraf=a del su&suelona determinación m-s precisa de las propiedades in situ del suelo(

EQUIPOEn el pro*ecto del 6eropuerto se &asan en la Norma 6/T3 D 2>GAHA *&asados en dic,a norma el material de&e ser el siguiente * cumplir con lasespeci5caciones indicadas(

• Equipo de pe !o "#i$% ( El equipo utili%ado de&e ser capa% de generarun ,o*o ra%ona&lemente limpio+ de&e minimi%ar la alteración del suelo+ *no de&e entorpecer a penetración del tu&o /,el&*( El di-metro total dela perforación no de&e exceder ?(> $eces el di-metro exterior del tu&o/,el&*(

• Di&po&i'i(o p" " "p)i#"#i$% de #" *" ( De&e tener talescaracter=sticas que la introducción del muestreador en el terreno seefect1e en forma est-tica * con un mo$imiento r-pido * continuo+ sinc,oques ni $i&raciones(

Tu+o& S,e)+-. De&en estar manufacurados con las dimensionesmostradas en la 9ig( T/2( De&en tener un di-metro exterior de >< a 2?<mm+ * ser met-licos( De&en estar limpios * presentar irregularidades enla super5cie .a&olladuras+ fracturas+ golpes0

He " ie%'"& de #o 'e - '"))"do ( De&en ser cuc,illas o na$aCas deacero+ adecuadas para cortas * tallar la muestra(

;


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9igura T/2( 3uestreador de pared delgada .Tu&o /,el&*0+.9uente: ,ttp: (dres(ir fanni @,a@ Doc)i& DK4GAK4


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a0 Nom&re * locali%ación del pro*ecto(&0 N1mero * locali%ación de la perforación(

c0 Ele$ación referida a un datum(

d0 3'todo mediante el cual se reali%ó la perforación(

e0 Nom&re de la empresa * perforista(

f0 9ec,a * ,ora del inicio * del 5nal de la perforación(

g0 #rofundidad del ni$el fre-tico(

,0 Descripción del tu&o /,el&* .tama o+ tipo de metal0(

i0 )ongitud del muestreador(

C0 )ongitud de la muestra recuperada(

9igura T/4( 3uestra recuperada sellada * etiquetada

RECOMENDACIONES YLIMITACIONES

G

9igura T/?( Instalación del tu&omuestreador /,el&*


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)a principal limitación del m'todo es que est- destinado a suelos que puedenser penetrados por el tu&o de pared delgada+ no es recomenda&le para suelosque contengan part=culas de tama os gruesos+ que est'n mu* &iencementados * o que sean mu* duros(

/. PER0ORACI N EN ROCA CONRECUPERACI N DE N CLEOS

EQUIPO3Unidad de perforación Convencional

Mo'o• T "%& i&i$%4 e + "*ue& - ")"#"'e&3 Elementos mec-nicos(• C"+e5") ,id 6u)i#o #o% "%d i) "u'o 6'i#o o C,u#73 /e utili%a para

modular la operación de la perforación( S" '" de Pe !o "#i$%3 Tu&os * sus conexiones( Co%e8i$% *i "'o i" 'ipo &9i(e)3 Es por donde se in*ecta el uido de

perforación( T"p$% e)e("do 3 /u&e o &aCa las &arras de perforación durante las

manio&ras de acopleHdesacople( Tu+e :" de "de e3 #rotege las paredes del &arreno( B" i) Mue&' e"do 3 /istema que contiene a la muestra * permite la

extracción de la misma(

B o#"3

Co e)i!'e 3 Retiene la muestra de roca recuperado en el tu&o interior( Ri "3 /e coloca entre el &arril * la &roca+ se utili%a para cortar el &orde

del ,ueco anular * mantener el di-metro de perforación( Sistema Wireline: /ir$e para retirar el &arril muestreador cada $e% que

'ste se satura de muestra sin necesidad de sacar las $arillas deperforación(

L


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Ta&la #R4( Testiguera ireline * !uadro de 3edidas( .9uente: aguas(igme(es0

GENERALIDADES3)a ,erramienta de perforación m-s utili%ada es la !orona de Diamante+ quecorta la roca gracias a su rotación para o&tener un cilindro de roca+ es decir+ unTestigo (De acuerdo a la longitud del n1cleo recuperado existe la relación derecuperación * el índice de calidad de roca (RQD) para e$aluar la calidad de laroca(

Relaciónde recuperación=

longitudde núcleorecuperadolongitud teóricade núcleorecortado

RQD= Σlongitudde piezas recuperadas igualeso mayoresque101.6 mm (4 pulgadas )

longitudteórica derocarecortada

RQD C")id"d de )"o#"

;.;;


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9igura #R2( !olocación de medias ca as dentro del &arril muestreado

9igura #R4( nidad de perforación(

Indicar la profundidad en la que se encuentra la roca(O&tener información so&re las estructuras * discontinuidades quepresenta el lugar de estudio(3edir cuantitati$amente par-metros para de5nir la competencia delmaci%o rocoso .a tra$'s del porcentaCe de recuperación+ RPD+ resistencia

a la compresión+ porosidad+ etc(0(

METODOLOGÍA

2 /e colocan las mediasca as dentro del &arril deextracción( /e ensam&lael &arril de extracción conla &arra perforadora * elcorelifter(

4 /e arma el sistemaireline(

? /e enganc,a el sistema al pescador * se introducen en laca$idad en donde se $a a reali%ar la prue&a(

/e desenganc,a el pescador * se une la sarta deperforación con el cilindro de presión ,idr-ulica(

> /e enciende el motor * se comien%a a perforar(

; 3ientras se perfora+ se le agrega el uido delc-rcamo .po%o en el que se acumula agua0 conuna manguera(

A 6l terminar la perforación+ se mete el pescador *se saca la muestra(

G /e desarma el sistema * se extraen las mediasca as(

L /e o&ser$a la muestra inmediatamente * seetiqueta la muestra(

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9igura #R?( 6rmado de sistema de perforación(9igura #R (3uestra de roca reci'n cortada(

9igura #R>( na parte del sistema ireline( 9igura #R;( Testigo en la media ca a(

ESTUDIO HECHO EN EL NUE@O AEROPUERTO DE LA CIUDAD DEM ICO)a prue&a se reali%ó con las siguientes especi5caciones:/e utili%ó un sistema ireline que utili%a un &arril muestreador de triple tu&o

con longitud de ?(m( )a medida de la sarta de perforación fue de NP()a longitud que de&=a de cu&rir el &arreno fue de 4 metros entre lasprofundidades 2 * 2


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!uando existen desprendimientos en las paredes del sondeo o p'rdidade circulación+ se utili%an los lodos &enton=ticos(

. PRUEBA DE PERMEABILIDADLUGEON

GENERALIDADESEsta es una prue&a a presión que permite medir la permea&ilidad .si se tratade agua es conducti$idad ,idr-ulica0 en un medio rocoso+ no se puede aplicar asuelos+ para estos 1ltimos existen prue&as que anali%an el comportamiento delos ni$eles de agua por medio de prue&as de in*ección o &om&eo+ con uCoconstante o $aria&le(

#or otra parte+ las prue&as )ugeon por ser reali%adas a presión permitencuanti5car la presión que puede soportar un medio rocoso * poder tener

cimentaciones con $alores sino exactos &astante acertados de la presión quepuede soportar el medio * de esta manera no so&recargar el terreno * e$itarposi&les accidentes(

UTILIDAD3edir presiones que pueden soportar medios rocosos3edir permea&ilidad del terreno

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EQUIPO• Tanque de nitrógeno(• #erme-metro• !arrete• 3edidor• 3anómetro• )la$e de ali$io• Tanque atenuador de presión• Bom&a de agua• !ronómetro

METODOLOGÍA20 Existen m'todos para reali%ar la prue&a+ que es de manera ascendente *descendente( En la medida de lo posi&le se e$ita reali%arla de maneraascendente( #ara este tipo de prue&a se requiere tener pre$iamente perforadoen el medio rocoso( En cam&io+ solo de manera descendente+ puede reali%arseen la &ase de la perforación * con un o&turador en $e% de dos de ser el casoanterior(

40 /e in an los o&turadores con nitrógeno .en esta pr-ctica+ la presión a laque se sometió los o&turadores fue de 2A0 /e determinan las presiones so&re las cuales se registrar-n datos(

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9igura #)2(#rue&a )ugeon+Nue$o6eropuerto dela !iudad de

3anómetro)la$e de3edidor

9igura #)4( Equipoutili%ado paraprue&a )ugeon(

Apuntes deGeología

Aplicada aIngeniería Civil.

ois!s D"vila#. #e$estre%&' %.

C" e'e


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;0 Determinación de tiempo de prue&a

A0 !on a*uda de la $-l$ula se aCustan las presiones de prue&a(

G0 Registrar $olumen inicial

L0 Esperar el tiempo de prue&a .No ma*or a 2< minutos0 manteniendo lapresión constante+ se emplea el tanque atenuador de presión(

2


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Es necesario reali%ar las prue&as de la meCor manera posi&le+ teniendo encuenta las limitaciones de cada una+ para poder predecir el comportamientodel terreno * que el dise o de las estructuras de construcción sean las m-sadecuadas(

BIBLIOGRA0ÍA2( /u-re% D=a%+ Jaime( Ensa*os 7InHsitu8( BucaramangaH!olom&ia( !onsultar en:4( D-$ida /(+ 3ois's( 6puntes de eolog=a 6plicada a Ingenier=a !i$il( #erforación

en roca con recuperación de n1cleos( /emestre 4MEN/6 O/MDEM/ E)O/MINM/IT HK4

( errera er&ert+ JuanF !astilla óme%+ Jorge( tili%ación de T'cnicas de /ondeosde Estudios eot'cnicos( ni$ersidad #olit'cnica de 3adrid( 3adrid+ 4

práctica 2 pruebas de perforación y penetracion final

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