CURSO DE EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

Sesión 6: Pruebas Indirectas6.1 Sonda Suspendida

6.2 Cono SísmicoAutor: Ing. René Contreras Galván

11 de Agosto de 2011

Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A.C.

Curso de Exploración Geotécnica Aspectos generales

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CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE LOS SUELOS (DINÁMICA DE SUELOS)

Parámetros dinámicos más importantes:• Módulo de Rigidez al esfuerzo cortante (G)• Fracción del amortiguamiento crítico ( )l(capacidad del suelo para disipar energía)

LA OBTENCIÓN DE ESTOS PARÁMETROS PUEDE HACERSE

MEDIANTE PRUEBAS DE CAMPO O PRUEBAS DE

LABORATORIO

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Pruebas de Laboratorio:• Equipo Triaxial Cíclico• Corte simple cíclico• Péndulo de Torsión• Columna Resonante• Pulsos ultrasónicos

Pruebas de Campo:• Down Hole• Cross Hole

• Ruido ambiental• Dispersión de ondas superficiales

• Dilatómetro Sísmico• Sonda Suspendida

• Cono Sísmico

Muestras inalteradas de

excelente calidad

Uso de correlaciones:• G ~ (e, so)

• G ~ (N)• G ~ (qc)

• G ~ (e, OCR, so)

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TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS

Ondas de cuerpo

Ondas superficiales

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G = Vs2 r

G = Módulo de rigidez al corteVs = Velocidad de la onda corte r = Densidad de masa del suelo

(g/g)

APLICACIONES:• Caracterización dinámica de

los suelos• Interacción dinámica suelo –

estructura• Modelos de respuesta sísmica

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6.1 SONDA SUSPENDIDA

Curso de Exploración Geotécnica

ANTECEDENTES

• Equipo desarrollado en 1980 para medir la velocidad de ondas de corte Vs en campo (Kitsunezaki, 1980).

• La Agencia Japonesa JICA donó el primer equipo a México (CENAPRED) y el II-UNAM realizó los primeros sondeos con este equipo en varios sitios de la Ciudad de México (Jaime, Romo y Ovando,1987).

• Su uso en nuestro país se ha extendido sobre todo en proyectos de gran importancia.

• Desafortunadamente ninguna empresa geotécnica lo tiene.

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Curso de Exploración Geotécnica Descripción del equipo

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Velocidad (m/s) = Distancia / Dt

Vs (m/s) = 1 m / D t

D t = Trs – Tri

Trs = Tiempo de arribo al receptor superiorTri = Tiempo de arribo al receptor inferior

Curso de Exploración Geotécnica Generación de ondas S y P

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Ondas P (de compresión) Ondas S (de corte)

Curso de Exploración Geotécnica Antecedentes

VENTAJAS• Permite determinar un perfil continuo de velocidades de onda corte (Vs) y de

compresión (Vp).• Se eliminan los problemas de la atenuación de las ondas de corte con la

profundidad por que no se depende de una fuente colocada en la superficie o lejos de los receptores.

• Aplicable a la gran mayoría de suelos y rocas.

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DESVENTAJAS

• Requiere de una perforación previa estabilizada con lodo bentonítico o lodo producto de la perforación.

• En suelos inestables requiere la colocación de ademe que puede interferir con la interpretación de las velocidades.

• Costo de adquisición elevado.• Se requiere de un buen entrenamiento del operador para su manejo e interpretación.

Curso de Exploración Geotécnica Ejecución de la Prueba

Armado y preparación de la prueba

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Sonda lista

Curso de Exploración Geotécnica Ejecución de la Prueba

Introducción de la sonda a la perforación

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Curso de Exploración Geotécnica Ejecución de la Prueba

Ejecución de la prueba y almacenamiento de datos

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Curso de Exploración Geotécnica Resultados de sondeos

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Sonda Suspendida en Suelos del Nor Poniente de

la Ciudad de México

Curso de Exploración Geotécnica Resultados de sondeos

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Sonda Suspendida en Suelos del Nor Poniente de la Ciudad de México

Curso de Exploración Geotécnica Resultados de sondeos

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Sonda Suspendida en Suelos duros del Poniente de la Ciudad de México

Curso de Exploración Geotécnica

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6.2 CONO SÍSMICO

Curso de Exploración Geotécnica Cono sísmico

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ANTECEDENTES

• Los primeros trabajos con Cono Sísmico se hicieron en la Universidad de British Columbia Canadá en 1984 (Rice, 1984).

• En años posteriores se hicieron varios trabajos (Campanella y Robertson,1984; Gillespie y Rice, 1986; Stephenson y Barker, 1984).

• En México, los primeros trabajos con Cono Sísmico se hicieron en el Instituto de Ingeniería de la UNAM (Ovando, Sámano y Díaz, 1991; Contreras, 1997).

• Su uso en nuestro país se ha extendido enormemente.

Curso de Exploración Geotécnica Descripción del equipo y principio de operación

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Acelerómetros (1 – 10 kHz)

Geófonos (1 – 300 Hz)

Curso de Exploración Geotécnica Ejecución de la prueba

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Curso de Exploración Geotécnica Ejecución de la prueba

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Curso de Exploración Geotécnica Ejecución de la prueba

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Curso de Exploración Geotécnica Ventajas y desventajas

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VENTAJAS• Permite determinar un perfil continuo de velocidades de onda corte (Vs) y de

compresión (Vp).• Su costo de adquisición es relativamente bajo.• Sus componentes electrónicos son sencillos, por lo tanto, es posible fabricarlo.• Es un sondeo barato• Aplicable a la mayoría de suelos.

DESVENTAJAS• La profundidad de exploración está limitada a la magnitud de la fuente superficial

de ondas. • Es sensible a los campos magnéticos y a las interferencias externas como ruido,

vibraciones, movimientos, etc. • En suelos inestables, se requiere la colocación de ademes para hacer la prueba.• Requiere de un buen entrenamiento del operador para su manejo e interpretación.

Curso de Exploración Geotécnica Resultados típicos

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Sondeo de Cono sísmico en arenas sueltas, Manzanillo Colima

Sondeo de Cono sísmico en arcillas blandas, Ciudad de México

Curso de Exploración Geotécnica Bibliografía de interés

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• Kitsunezaki, C (1980). A new method for Shear-wave logging, Geophysics, Vol.45, No.10, October.

• Ovando, E. y Romo, M. (1991). Estimación de velocidad de ondas S en la arcilla de la Ciudad de México con ensayes de cono, Sismodinámica 2:107-123.

• Rice, A.H, (1984). The seismic cone penetrometer, University of British Columbia. • Campanella, R.G, and Robertson,P.K (1984). A seismic cone penetrometer to

measure engineering properties of soil. Proceedings, 54th Annual International Meeting and Exposition of the Society of Exploration Geophhysics, Atlanta, Ga. Pp:138-141.

• Contreras, R (1997). Desarrollo y aplicaciones de un dispositivo para medir la velocidad de ondas de corte en campo, Tesis de Maestría en Mecánica de Suelos. DEPFI-UNAM.

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