MANUAL DE AUTOCONSTRUCCION

MEDIDA DE LA PERMEABILIDAD EN ROCAS. EL ENSAYO LUGEON

El ensayo Lugeon es un ensayo de permeabilidad mediante inyección de agua que se realiza en el interior de un sondeo y que se sirve de un obturador para aislar el tramo a ensayar, permitiendo de esta manera alcanzar presiones considerables (10 kp/cm2). El ensayo es adecuado para terrenos resistentes(1) por lo que es de uso frecuente en rocas.Las etapas a seguir en la realización del ensayo son, de manera resumida, las siguientes:

1. Introducción del tubo de inyección en el sondeo: una vez realizado el sondeo, generalmente de unos 66 mm de diámetro, se introduce en éste el tubo por donde se realizará la inyección del agua a presión. Dicho tubo lleva acoplado el obturador a la profundidad adecuada según el tramo de tramo de roca que se desea ensayar. El obturador puede ser simple si el ensayo se realiza en el fondo del sondeo o doble si se coloca un obturador superior y otro inferior. El tramo a ensayar suele tener de 0,5 a 5,0 m de largo.

2. Obturación del tramo de ensayo: una vez colocados los obturadores a la profundidad del ensayo, mediante un mecanismo de goma a presión o cámara hinchable se obturan las bocas del tramo a ensayar (generalmente se ensayan tramos de 5 m).

3. Aplicación de la presión de agua mediante bomba. Se aplican escalones sucesivos de carga y descarga de 0, 1, 2, 5 y 10 kp/cm2 respectivamente. Siempre deben alcanzarse los 10 kp/cm2, si bien a veces ocurre que se fractura antes la roca.

4. Medición del caudal perdido (admisión). Los resultados se suelen expresar en unidades Lugeon(2). A paritr de las mediciones de caudal se pueden presentar resultados mediante gráficos Profundidad-Admisión o bien gráficos Presión-Caudal de cuyo análisis se puede deducir el comportamiento del macizo rocoso frente a las filtraciones. La permeabilidad obtenida es una medida aproximada de la permeabilidad local. El ensayo es representativo en la medida en que la zona ensayada atraviese un número suficiente de discontinuidades.

(1) De otra manera el obturador no haría correctamente su papel de corte.

(2) Una unidad Lugeon es la pérdida de 1 litro por minuto y metro lineal bajo una presión de 10 kg/cm2, lo que equivale aproximadamente 1×10-7 m/s

RELACIÓN ENTRE EL CÁLCULO DE ESTRUCTURAS Y EL TERRENO. EL SUELO COMO ESTRUCTURA

No se dirá nada nuevo, excepto quizá a los más neófitos, al corroborar la gran relación que existe entre el suelo y las estructuras. Cualquier calculista de estructuras debería saber desarrollar correctamente cálculos geotécnicos o al menos tener claros los pasos a seguir al enfrentarse a ellos, ya que al cabo nos seguimos moviendo dentro del mismo lenguaje.

El terreno, como material tiene un comportamiento estructural más complejo que el de los materiales clásicos a los que estamos acostumbrados que son más homogéneos, es por ello que se ha tratado de analizar su conducta de manera sencilla, partiendo de hipótesis de uniformidad macroscópica bajo los que subyace un material mixto confuso conformado por partículas, oquedades, agua y aire. Si bien al hablar de terreno deberíamos realmente de distinguir entre diversos tipos de terreno o materiales (cohesivos, coherentes, roca), quizás entre los materiales que pudieran estar más cercanos al terreno estaría el hormigón, que comparte con él su naturaleza mixta (cemento, áridos y agua) y muchas propiedades, especialmente en su fase previa al curado, y que no en vano ha dejado tras de sí varios modelos de cálculo que cada día se van refinando a partir de la inclusión de nuevos factores.

La Mecánica del Suelo, una de las ramas incorporada más recientemente de manera oficial a la Mecánica, basa muchos de sus conceptos en la mecánica de los medios continuos y la mecánica de los fluidos, utilizando la mayoría de las veces simplificaciones de aquellas para caracterizar el comportamiento del terreno. Las similitudes entre dichas ciencias son muchas. Entre ellas podemos destacar:

1.Propiedades: la caracterización y clasificación del suelo ha traído consigo una serie de parámetros mecánicos cuyo uso se ha hecho más familiar en el tratamiento del terreno (porosidad, humedad, compactación, consistencia, etcétera). Sin embargo, estas propiedades no son exclusivas del suelo. Así también hablamos de consistencia y porosidad en hormigón, y de humedad en la madera. Otras propiedades comunes se han hecho más específicas en la mecánica del suelo dado que el terreno no se compone exclusivamente de material sólido, sino también de aire y especialmente de agua, lo que ha dado lugar al estudio de la permeabilidad, a la distinción entre densidad seca, húmeda, saturada, sumergida, etc.

2.Las leyes de comportamiento: estamos acostumbrados a tratar con materiales elásticos (acero) o elastoplásticos (hormigón) en estructuras. También los suelos se modelizan muchas veces con dichos comportamientos. Muchos de los métodos de cálculo geotécnico se fundan en la consideración de un terreno homogéneo, isótropo y elástico dada la sencillez de dicho modelo (espacio de Boussinesq, teoría de elástica homogénea sobre capa rígida, etcétera); al igual que ocurre con la mayoría de los materiales de estructuras.Así si una de las formas de dimensionamiento en acero es la de hacer que este trabaje bajo comportamiento elástico, lo mismo ocurre cuando tratamos de dar suficiente área a nuestras fundaciones es para evitar presiones de hundimiento por encima de las que el terreno plastifica (rotura). También como consecuencia de lo anterior podemos, al igual que ocurre en la elasticidad de la mecánica de los medios continuos, estudiar el estado tensional de los suelos en su caracterización elástica mediante el gráfico de Mohr. También son válidos otros gráficos como el elipsoide de Lamé para estudiar las relaciones tensión-deformación en el espacio.

3.Resistencia y deformación: al igual que un calculista comprueba un elemento estructural frente a resistencia y deformación, en un cimiento comprobaremos que el suelo no rompa (hundimiento mediante criterios como el de Möhr-Coulomb en Mecánica de Suelos o el más reciente de Hoek y Brown en Mecánica de Rocas) y que no se deforme por encima de los límites exigidos (asentamiento). Al igual que hablamos de deformaciones instantáneas y diferidas del hormigón, encontraremos asientos instantáneos (sin drenaje) y diferidos (asiento de consolidación). Un concepto que sin embargo es específico para el estudio tensional del terreno y que por su importancia debemos mencionar aquí es el de tensión efectiva (Terzhagui, 1936), ley fundamental de la Mecánica del Suelo que establece

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