Ensayo Lefranc y Lugeon.doc

CURSO

:  : 

CICLO

:

  TE TEMA

:

DOCENTE

:

ALUMNOS

:

GEOTECNIA

VII

“ENSAYO DE LEFRANC – ENSAYO DE LUGEON”

. TURNO

:

INDICE 1

2

ENSAYO LEFRANC...................................................................................................3 1.2

Ensayo con carga hidráulica constante................................................................ .................

1.3

Ensayo con carga hidráulica aria!le................................................................... ................

ENSAYO L"#EON....................................................................................................$

1

ENSAYO LEFRANC El ensayo Le%ranc es uno de los ensayos de &er'ea!ilidad( )in situ)( *ue se a&lica con 'ayor %recuencia. Consiste en introducir( o !o'!ear agua desde un sonda+e( donde la caidad es 'antenida constante( a una deter'inada &ro%undidad. Se a&lica &rinci&al'ente a suelos sueltos. ,ara suelos rocosos %racturados se utili-a( &ara el 'is'o %in( el ensayo Lugeon. Eisten dos 'odalidades( con &resi/n constante( o( con &resi/n aria!le.

1.1 Ensayo con carga hidráulica constante En el ensayo con carga hidráulica constante se introduce o !o'!ea en un &o-o de sondeo el caudal necesario &ara 'antener( en el &o-o *ue se está eri%icando( a un niel constante. La inter&retaci/n del ensayo se !asa en algunas hi&/tesis *ue si'&li%ican el &ro!le'a( &ero *ue no a%ectan sustancial'ente el resultado. Las hi&/tesis son0se trata de un %lu+o la'inar ( ca'&o de a&licaci/n de la ley de arcy4 *ue el 'edio es isotr/&ico y ho'og5neo4 y( *ue se trata de un r5gi'en &er'anente. En estas condiciones el caudal

es &ro&orcional a la &er'ea!ilidad( re&resentada &or el

coe%iciente de &er'ea!ilidad

onde

( y a la carga hidráulica

( es decir0

es un coe%iciente caracter6stico de la cá'ara %iltrante.

La carga hidráulica está dada &or la altura del agua en el agu+ero( &or enci'a del niel %reático la carga se considera nula antes del ensayo. La &osici/n del niel %reático( sin e'!argo( no sie'&re &uede deter'inarse con &recisi/n( lo *ue di%iculta la deter'inaci/n con%ia!le del coe%iciente de &er'ea!ilidad. ,ara 'ini'i-ar el error en el cálculo del coe%iciente de &er'ea!ilidad es coneniente *ue se &ueda garanti-ar con una !uena a&roi'aci/n la %or'a de la caidad( &re%erente'ente cil6ndrica( sea utili-ando in tu!o &er%orado en el tra'o a ser anali-ado( lo *ue garanti-a ta'!i5n la esta!ilidad de las &aredes durante el ensayo( &er'itiendo la entrada del agua al estrato a ser anali-ado sin grandes &5rdidas de carga. Otra %or'a de garanti-ar la &er'anencia de la cá'ara de in%iltraci/n es introduciendo graa gruesa en el &o-o y retirando el

reesti'iento hasta la altura deseada. Frecuente'ente el estrato de acu6%ero *ue se ensaya tiene una longitud entre 7.8 y 1.7 '.  A Continuaci/n se dan los coe%icientes de %or'a de la cá'ara %iltrante( corres&ondiente a alguna de sus con%iguraciones &osi!les0 •

su&er%icie %iltrante li'itada al %ondo del diá'etro interior de la &er%oraci/n

donde •

es el radio de la &er%oraci/n.

su&er%icie %iltrante asi'ila!le a una es%era de radio

9 al radio de la

&er%oraci/n.

•

su&er%icie %iltrante con%or'ada &or un tra'o %iltrante del recu!ri'iento de la &er%oraci/n de longitud

y de diá'etro

( igual al diá'etro de

la &er%oraci/n.

en el caso de *ue

::

( la %or'ula anterior se trans%or'a en0

1. Ensayo con carga hidráulica !aria"le En el ensayo con carga hidráulica aria!le se introduce o se etrae un deter'inado olu'en de agua en la caidad de in%iltraci/n y se 'ide la ariaci/n del niel &ie-o'5trico en el &o-o a lo largo del tie'&o. Este to&o de ensayo es( en general( utili-ado &ara suelos &oco &er'ea!les ; < 17=> c'?s. El coe%iciente de &er'ea!ilidad ; se deter'ina 'ediante la e&resi/n0

/nde0  9 coe%iciente caracter6stico de la cá'ara %iltrante.  9 secci/n transersal del &o-o 9 carga hidráulica en el inicio del ensayo

@

9 carga hidráulica aria!le en %unci/n del tie'&o 9 logarit'o natural



ENSAYO L#$EON Es un ensayo en ca'&o *ue se reali-a con sondeos( nica'ente en rocas consolidadas( &ara 'edir la &er'ea!ilidad. Consiste en 'edir el olu'en de agua B *ue se inyecta durante un tie'&o t( es decir( el caudal 9 B?t en un tra'o de sondeo de longitud L a una &resi/n Dt. Con este ensayo se !usca tener una idea de la &er'ea!ilidad en grande( es decir( la de!ida a las %isuras de la roca o del 'aterial granular ce'entado en estudio. Su&onga'os una &er%oraci/n inadida hasta una cierta &ro%undidad( a &artir de esta se &er%oran unos 8 'etros y luego se %i+a un o!turador en la &arte su&erior de este tra'o irgen y se inyecta agua a &resi/n con una !o'!a. "n 'an/'etro colocado en la !oca del &o-o( un contador de agua y una álula de descarga( &er'iten 'edir los

caudales

inyectados a

una

&resi/n

dada.

'ágen1. onta+e Ensayo Lugeon Go'ada de0 htt&0??ussda's.co'?&roceedings

El ensayo es hecho en cinco estados( en los cuales la &resi/n con la *ue el agua es inyectada( ar6a entre cada uno de ellos. Antes de e'&e-ar( se de%ine la &resi/n 'ái'a *ue a a ser utili-ada( esta no de!e eceder la &resi/n de con%ina'iento

es&erada de la &ro%undidad de la &er%oraci/n4 so!re esta &resi/n 'ái'a se tra!a+a durante el ensayo &ara no generar %racturas en la roca a causa de la &resi/n generada &or el agua.

Cada estado consiste en !o'!ear cuanta cantidad de agua sea necesaria &ara 'antener de%inida y constante la &resi/n de la 'is'a( 5sto se hace( general'ente( en interalos de 17 'inutos. Esta &resi/n es incre'entada en cada estado su!secuente( hasta llegar a la &resi/n 'ái'a ya esta!lecida. "na e- 5sta es alcan-ada( la &resi/n del agua de!e ser reducida &asando &or las 'is'as &resiones de los estados anteriores.

Los cinco estados son0

Estado 1 Ha+o 7.87I,  AJ

Estado 2 edio 7.K8I,A J

Estado 3 ái'o ,AJ

Estado > Estado 8 edio Ha+o 7.K8I,A 7.87I,A J J

Siendo ,AJ la &resi/n 'ái'a de%inida a la cual el agua de!e ser inyectada. ,ara conocer la &er'ea!ilidad en el 'aci-o rocoso( se tiene entonces la ecuaci/n0

onde0 ;0 &er'ea!ilidad. 0 elocidad constante del %lu+o en la &er%oraci/n. L0 longitud del tra'o ensayado. Dt 0 &resi/n de so!recarga a la &ro%undidad del ensayo? &eso es&ec6%ico del el agua. r0 radio de la &er%oraci/n de &rue!a.

Es co'n &ara este ensayo e&resar la &er'ea!ilidad del 'aci-o rocoso en lugeons. "n Lugeon Lg es una unidad e*uialente a 1 litro &or 'inuto y 'etro( !a+o una &resi/n de 17 ;g?c'24 esto es a&roi'ada'ente igual a 1  17 = K '?s. Es una unidad &e*ueMa( y alores 'enores de un Lg indican en la &ráctica terrenos &oco &er'ea!les.

 Algunos registros0

Daciendo &rue!as Lugeon0 htt&0??.youtu!e.co'?atch9rOr8CPsP>

'ágen 2. Go'ada de0 .de'ecanica.co'?#eotecnia

'agen 3. E*ui&a'iento !ásico &ara la &rue!a de co'&resi/n. Go'ada de0 . geotechni*ue.co'

'agen >. O!turador. Go'ada de0 .'y=sg.co'

'agen 8. nstru'entaci/n de!a+o de la roca.  Go'ada de0 .'y=sg.co'

'ágen $. an/'etro Go'ada de0 .geonial.co'

E+e'&los0 1. Calcular la &er'ea!ilidad de un 'aci-o rocoso( en el cual se to'/ una longitud de $ ' &ara reali-ar las &er%oraciones( cuyos radios %ueron de 2.8 c' cada uno4 el caudal %ue de 7.7312 c'Q &or segundo y la &resi/n de so!recarga de 18 '. Ree'&la-ando en la ecuaci/n anterior'ente &resentada se o!tiene0

;9 7.7312 c'Q ? 2I$77c'I1877c' I Log$77c' ? 2.8c' ;9 1.313 I17 =T c'?s

Es una &er'ea!ilidad 'uy !a+a( lo cual nos 'uestra *ue es una roca &ráctica'ente i'&er'ea!le.

. Caso de estudio.

Este ensayo de ca'&o %ue utili-ado &ara ealuar la seguridad de la &resa ,orce  *ue inicio su o&eraci/n en %e!rero de 2771 con 'onitores rutinarios. ieciocho 'eses des&u5s se detectaron a%lora'ientos de agua en la -ona alta y 'edia del 'aci-o rocoso de la 'argen i-*uierda( unos 8 ' aguas a!a+o de la &resa. Con el %in de co'&le'entar y eri%icar la caracteri-aci/n de la roca de %undaci/n( se instalaron &ie-/'etros de tu!o a!ierto y e%ectuaron ensayos de &er'ea!ilidad( se hicieron &er%oraciones con taladro rotatorio. Las &ro%undidades ariaron entre >.7 y $.7 ' con un diá'etro de 2 &ulgadas.

,ara deter'inar las &ro&iedades geo 'ecánicas de los suelos y rocas de la %undaci/n

de

la

&resa

y

o!ras

aneas(

se

e%ectuaron

>.$18

'

de

&er%oraci/n( distri!uidas en U7 &er%oraciones. Es&ec6%ica'ente en el sitio de &resa se e%ectuaron $> ensayos

de &er'ea!ilidad Lugeon(

distri!uidos en 21

&er%oraciones. ichos ensayos ten6an la %inalidad de deter'inar el grado de %ractura'iento de la roca y con ello su &er'ea!ilidad( &ara &osterior'ente(

&royectar inyecciones de lechada en caso de ser necesario. El análisis de los ensayos arro+/ *ue las rocas &resenta!an 'ás &er'ea!ilidad en algunos lugares.

Con el %in de esta!lecer el co'&orta'iento de la &resa al trascurrir deter'inado tie'&o( se iniciaron nuea'ente ensayos de ca'&o( esta e- %ueron tres ensayos de Lugeon. Los ensayos e%ectuados indican *ue la &er'ea!ilidad de la roca( en el sitio ensayado( dis'inuye en &ro%undidad( y *ue el agua transita &or las discontinuidades su&er%iciales. En los &ri'eros 8 '( la &er'ea!ilidad es relatia'ente alta( ariando entre >K y 28 uL unidades lugeon4 a &artir de 8 ' de &ro%undidad( el 'aci-o rocoso &resenta alores de &er'ea!ilidad cercanos a 8 uL *ue

indica

un

'aci-o

rocoso

de

&er'ea!ilidad

relatia'ente

!a+a.

Este análisis del co'&orta'iento indica *ue la &resa &odr6a &resentar &ro!le'as de seguridad en caso *ue las in%iltraciones tiendan a incre'entarse con el tie'&o.

Re%erencias &i"liográ%icas. •

Ca'ilo uiMones=Ro-o( ,.E. L"#EON GESG NGER,REGAGON( REBSGE. Ven lineaW htt&0??ussda's.co'?&roceedings?2717,roc?>78=>1>.&d % 

•

Hliss( X.( Rushton( . 1UT>. Ghe relia!ility o% ∾er tests %or esti'ating the hydraulic conductiity o% a*ui%ers. . X. Eng. #eol. Bol. 1K( &&. T1=U1.

•

Ger-aghi( .( ,ec;( R.( esri( #. 1UU$. Soil echanics in Engineering ,ractice. Ghird Edition. X. Ziley [ Sons. Ne Yor;( N.Y. &&. K2=K3.

•

Estudios de seguridad en la &resa ,orce . Gesis de #rado.

•

CCONARO

E

CENCAS

l6neaW htt&0??!oo;s.google.co'.co. •

htt&0??.geotechni*ue.in%o.

E

LA

GERRA.

,ág

2KK.

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