ENSAYO LUGEON EN MACIZOS ROCOSOS

ENSAYO LUGEON EN MACIZOS ROCOSOS

Es un ensayo en campo que se realiza con sondeos, únicamente 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 presión (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 perforación 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 presión con una bomba. Un manómetro colocado en la boca del pozo, un contador de agua y una válvula de descarga, permiten medir los caudales inyectados a una presión dada.

El ensayo es hecho en cinco estados, en los cuales la presión con la que el agua es inyectada, varía entre cada uno de ellos. Antes de empezar, se define la presión máxima que va a ser utilizada, esta no debe exceder la presión de confinamiento esperada de la profundidad de la perforación; sobre esta presión máxima se trabaja durante el ensayo para no generar fracturas en la roca a causa de la presión generada por el agua.

Cada estado consiste en bombear cuanta cantidad de agua sea necesaria para mantener definida y constante la presión de la misma, ésto se hace, generalmente, en intervalos de 10 minutos. Esta presión es incrementada en cada estado subsecuente, hasta llegar a la presión máxima ya establecida. Una vez ésta es alcanzada, la presión del agua debe ser reducida pasando por las mismas presiones de los estados anteriores.

Los cinco estados son :

Estado 1 Estado 2 Estado 3 Estado 4 Estado 5

Bajo 0.50*PMAX

Medio 0.75*PMAX Máximo

PMAX Medio 0.75*PMAX Bajo 0.50*PMAX

Siendo PMAX la presión máxima definida a la cual el agua debe ser inyectada.

Para conocer la permeabilidad en el macizo rocoso, se tiene entonces la ecuación:

Donde:

k: permeabilidad.

Q: velocidad constante del flujo en la perforación.

L: longitud del tramo ensayado.

Ht : presión de sobrecarga a la profundidad del ensayo/ peso especifico del agua.

r: radio de la perforación de prueba.

Es común 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 presión de 10 kg/cm2; esto es aproximadamente igual a 1 × 10 -7 m/s. Es una unidad pequeña, y valores menores de un Lg indican en la práctica terrenos poco permeables.

PRUEBAS DE PERMEABILIDAD (LUGEON)

Esta prueba tipo Lugeon consiste en a inyección de agua a presión ascendente y descendente dentro de una perforación en roca, para la cual mediante un obturador se aísla el tramo que se desea probar y se registra la absorción durante intervalos regulares de tiempo.

La absorción (la absorción es la cantidad de agua, que toma la roca por inyección, en litros por minuto por metro) de 1.0(L/min)/m) de agua, inyectada a una presión efectiva de 0.981Mpa. Así se encuentra la conductividad hidráulica que es la facilidad de los materiales para permitir el paso del agua y un coeficiente de correlación entre presión y absorción que puede ir desde 1 hasta -1 y cuyo valor absoluto define la relación de correspondencia entre las presiones y absorciones.(Fig.3.5.1.)

Clasificación.

Para calificar la conductividad hidráulica (permeabilidad) de cada tramo probado se adoptan los siguientes parámetros:

Descripción del método.

La perforación donde se efectúa la prueba preferentemente debe ser hecha con brocas con insertos de diamante o impregnada de 3” de diámetro y se debe usar agua limpia, el agua del río Santiago cumple con las cualidades requeridas bajo algunas características que se deben de mejorar.

Antes de la primera prueba el barreno debe ser lavado cuidadosamente e intensamente. Con agua, el tramo de prueba a realizar no debe ser mayor de 5 metros. En los tramos muy fracturados es preferible una menor longitud, siempre y cuando el tiempo y los recursos disponibles lo permitan.

Previo a la prueba es necesario conocer la litología, recuperación, RQD, si existe o no el NAF y la evolución del nivel de agua de la perforación, ya que dichos elementos son la base para la base para determinar la longitud del tramo de prueba, la presión inicial, los requerimientos de la misma y en general para prevenir y tomar decisiones durante la ejecución de la prueba. El tiempo óptimo para cada observación es de 10 minutos y se recomienda que no sea menor de 5 minutos tanto, para las presiones ascendentes como para las presiones descendentes. Siempre que sea posible se recomienda efectuar cuando menos 5 observaciones a cada gama.

Las pruebas deben hacerse conforme avanza la perforación, dejando para condiciones especiales probar una vez que el barreno ha concluido. El resultado se da en unidades Lugeon.

De acuerdo con la definición de la prueba, cuando no se conoce suficientemente las características geotécnicas del tramo a probar, se puede iniciar la prueba con una presión efectiva de 0.196 Mpa. Con incrementos similares

...