Perforación y muestreo de suelos

Transcripción

PERFORACIÓN Y MUESTREO
JAIME SUAREZ DIAZ
BUCARAMANGA COLOMBIA
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
METODOS
METODOS DE
DE SONDEO
SONDEO
CATEGORIA
APLICACIONES
LIMITACIONES
Penetrómet Da información de espesores de suelo No se obtienen muestras ni se
ros de cono suelto y profundidades de roca y identifican los estratos.
provee información general sobre la
calidad de los mantos de suelo.
Augers
Permite definir el perfil estratigráfico Las muestras son alteradas y
en suelos granulares y algunos tipos la penetración en suelos
de arcilla.
duros es muy difícil.
Apiques
Permiten el examen visual de los
estratos,
condiciones
del
nivel
freático, interfase suelo – roca,
discontinuidades y superficies de
ruptura.
Hay
limitaciones
de
profundidad y en ocasiones la
estabilidad de las paredes es
crítica. Puede ser imposible
de realizar por debajo del nivel
freático.
Penetración Método rápido y eficiente de Las muestras son alteradas y
determinar la resistencia de los en materiales muy duros se
estandar
materiales y al mismo tiempo produce rechazo.
recuperar las muestras.
Sondeo
rotación
a Se obtienen muestras inalteradas de Se
suelo o roca.
requiere analizar las
muestras en el laboratorio
para
determinar
su
resistencia.
EXCAVACION VERTICAL
BARRENOS
BARRENOS MANUALES
MANUALES
BARRENOS
MOTORIZADOS
PERFORACIONES
EQUIPOS AUTOPROPULSADOS
EQUIPOS SOBRE ORUGAS
PERFORACION EN AGUA
PARA PUENTES
AUGERS (Helicoidales) CONTINUOS
• Se van agregando en
tramos de 1.5 metros
• Se limitan a suelos que
no se colapsen y a
profundidades
inferiores a 6 metros
• Requieren mano de
obra muy intensa
porque el suelo se
adhiere a los
elementos
• La punta tiene una cuchilla para
cortar el suelo
• Se le puede colocar una punta
para que suelte el suelo
• Los diámetros varían de 4 a 8
pulgadas
AUGERS HUECOS
• Son barrenos continuos los cuales
se unen en tramos de 1.5 metros.
• El Auger actúa como revestimiento
para permitir el muestreo
• El hueco cilíndrico dentro del auger
permite el muestreo de suelo sin
retirar el auger.
Augers huecos (HSA)
• Durante la perforación se
penetra un muestreador
interno
• El diámetro externo varía de 6
a 8 pulgadas.
Augers huecos de
varios diámetros
• Generalmente se limitan
a profundidades hasta de
30 metros
• No deben usarse en
limos y arenas sueltas
por debajo del nivel
freático
Perforaciones rotatorias por lavado
• Las perforaciones rotatorias con
lavado son mejores para sondeos
por debajo del nivel de agua.
Para arcillas
• Puntas :
– De corte para arcillas
– Rotatorias para arenas
– Punta de dimante para rocas
Para rocas
Para arenas
• Pueden alcanzar profundidades
superiores a 100 metros
Perforaciones
Rotatorias
Con lavado
(Hvorslev 1948)
Perforaciones rotatorias con lavado
• Los fluídos incluyen agua,
bentonita, slurry de polímeros o
espumas especiales. Los fluídos
son recirculados utilizando una
piscina en la superficie.
• En los sondeos rotatorios la
perforación se estabiliza utilizando
un revestimiento metálico o un lodo
o fluído viscoso.
•
Perforaciones con un auger con un balde
• Se utilizan para obtener
muestras inalteradas de gran
tamaño
• Se excavava en interavalos de
0.3 m a 0.6 m (1 a 2 feet).
• Buenos para obtener
muestras de gravas y suelos
gruesos
bucket auger boring
(ASTM D 4700)
• Los diámetros varían
deDiameters range
0.6 m
(2 ft) a 1.2 m (4 ft).
Sondeo utilizando retroexcavadora
•
Métodos de muestreo
• Muestras
- De augers a apiques
– De tubos partidos o muestreadores de pared gruesa
• Muestras parcialmente alteradas
• Muestras inalteradas
–
–
–
Tubos de pared delgada (Shelby, Piston, Laval, Sherbrook)
Tubos de rotación y empuje (Denison, Pitcher)
Muestras de bloque
– Empuje hidráulico continuo
Muestreo para obtener la estratificación
Uso de las muestras alteradas
– Para ensayos de compactación
– Clasificación humedad y otros mensayos con
muestras compactadas
Son algo alteradas
pero muy buenas
Muestras
Muestreador de tubo partido
• Es el muestreador más utilizado en Colombia
• ASTM D 1586: Las muestras se obtien conjuntamente
con el ensayo de penetración estandar (SPT)
• Longitudes: 457 mm (18 in.) a 610 mm (24 inches)
• 50-mm Diámetro externo y 38 mm Diámetro interno
(2.0-inch O.D. and 1.375-inch I.D.)
TUBO PARTIDO ( SPT )
Muestras inalteradas
• Tubo de pared delgada Shelby
• Muestreadores de pistón
• Muestreadores Laval y
Sherbrooke
• Bloques a mano
• Muestreadores de bloque a
presión (NGI )
• Pitcher (Rotación y empuje)
• Denison (Rotación y empuje)
TOMA
TOMA DE
DE MUESTRAS
MUESTRAS CON
CON TUBO
TUBO DE
DE PARED
PARED
DELGADA
DELGADA (SHELBY)
(SHELBY)
Muestras inalteradas
• El más común es el tubo de pared delgada - Shelby
• ASTM D 1587
• Utilizado en limos, arcillas y limos o arenas arcillosas
• Longitud aproximada 760 mm (30 pulgadas)
• 76-mm D.I. con 73-mm D.E. (3.0" w 2.8")
Tubo de pared delgada
Alteración de la muestra
Radiografía (Rayos X )
Estudios de
fotoelasticidad
Muestreadores especiales
• Muestreador Sherbrooke
• Soft Sensitive Clays
• Prof. Alan Lutenegger
Extracción en el campo
Sellado y encerado
de los tubos
INALTERADAS
CORTADO DE MUESTRAS
Muestreo especial
• En arenas limpias
– Congelación con nitrógeno líquido
– Inyección de resinas para mantener la fábrica y la
estructura
Muestreo con pistón
Se utiliza un pistón de pared delgada
Se conoce como método Osterberg o

tipo Hvorslev
Útil en suelos muy blandos
que el tubo es empujado
hidráulicamente.
Se aplica vacío para ayudar a
aumentar y mantener el recobro de

muestra.
La cabeza del pistón se mantiene fija
con respecto a la superficie a mrdida

Métodos Pitcher y Denison
El Pitcher es un tubo con un barril
rotatorio alrededor

Utilizado para obtener muestras de
arcillas duras y rocas blandas.

El tubo Denison es similar pero el
tubo muestreador se ajusta
manualmente.

El tubo interno es accionado por un
resorte, mientras el otro corta la
muestra.

Muestreador Pitcher
Muestreo semilaterado
Diametros 0.6 a 1.5 pulgadas
Tubos plásticos para retener las
muestras
Si aparece una zona dura se utiliza
un martillo percutor
Muestras continuas a presión
Muestreadores de empuje continuo
Geoprobe Systems, Salina KS
Powerprobe (AMS), Boise ID
Cada cuanto tomar muestras ?
•
Tubo partido generalmente cada 1.5 metros con
excepción de los primeros 3 metros donde se
toman cada 50 o 75 cmts.
• Muestreadores continuos, en forma continua.
• Pared delgada (Shelby) a criterio del ingeniero.
Cuidado y preservación de las muestras
•
•
•
•
•
Las muestras deben marcarse y
guardarse inmediatamente
después de recobradas.
Los frascos deben guardarse
en cajas de madera o de cartón.
Deben protegerse del calo, del
sol y del viento
Deben sellarse para que no
pierdan humedad
Deben empacarse para evitar
daños por vibración.
Guardado y transporte de las muestras
Exploración en roca
•
Rechazo
– Rechazo del Auger
•
Núcleos de roca (ASTM D 2113)
•
Perforación sin toma de núcleos
•
Métodos de percusión
– Rechazo SPT (> 50 golpes por
una pulgada de penetración)
Perforación de roca
Brocas sin toma de núcleos
Triconos
Tipos de broca
Materiales
• Las brocas de diamante son
las mejores, mas duras, más
rápidas, y mejor calidad de
las muestras. Son costosas.
• Las brocas de tungteno son
menos costosas pero son
lentas.
• Las brocas sintéticas son
menos costosas.
Brocas de diamante
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DIAMETRO
EXTERIOR
DIAMETRO
NUCLEO
EX
1 7/16“
7/8”
AX
1 7/8”
1 1/8”
BX
2 5/6”
1 5/8”
NX
2 15/16”
2 1/8”
Toma-núcleos
Toma-núcleos
De doble tubo (TipoSwivel )
Vista interna
Vista exterior
Revestimiento
• Revestimiento temporal para
estabilizar la perforación y permitir
el muestreo
Recobro de núcleos
• RECOBRO es el porcentaje de núcleo recuperado
Rock Quality Designation (RQD)
• Mide la fracturación y meteorización de la roca
RQD = suma de los pedazos > 100 mm (4 pulgadas)
dividido por el total del tramo de perforación
• Generalmente se obtiene en muestras NX
•
RQD
Organización y almacenamiento
Almacenamiento en el campamento y en el
laboratorio
ENSAYOS
ENSAYOS DE
DE CAMPO
CAMPO
- PENETRACI
ÓN EST
ÁNDAR (SPT)
PENETRACIÓN
ESTÁNDAR
- CONO
CONO (CPT)
(CPT)
- PRESUROMETRO
- VELETA
- PLACA
- CORTE DIRECTO DE CAMPO
- PERMEABILIDAD
- PENETROMETRO DE BOLSILLO
- TORVANE (MINI
-VELETA)
(MINI-VELETA)
- CORTE EN SONDEO
Ensayo de Penetración Estándar
SPT
PENETRACION ESTANDAR
SUELOS
SUELOS GRUESOS
GRUESOS
Numero de
penetración
estándar N
Densidad relativa
%
Estado del suelo
0a3
3a8
0 a 15
15 a 35
Muy suelto
Suelto
8 a 25
25 a 42
35 a 65
65 a 85
Medio
Denso
42 a 58
85 a 100
Muy denso
PENETRACION ESTANDAR
SUELOS
SUELOS FINOS
FINOS
Numero de
penetración
estándar N
Consistencia
Resistencia a
compresión kPa
0a2
2a5
Muy blanda
Blanda
0 a 25
25 a 50
5 a 10
10 a 20
Medio firme
Firme
50 a 100
100 a 200
20 a 30
> 30
Muy firme
Dura
200 a 400
> 400
CPT
PENETRACION
PENETRACION DE
DE CONO
CONO
PRUEBA
PRUEBA DE
DE PRESUROMETRO
PRESUROMETRO
PRUEBA
PRUEBA DE
DE DILATOMETRO
DILATOMETRO
ENSAYOS DE IMPACTO
etc. etc.
ENSAYOS GEOFISICOS
- SISMICA
- GEOACUSTICA (RUIDO NO AUDIBLE)
- GRAVEDAD
- PENETRACI
ÓN DE RADAR
PENETRACIÓN
- RAYOS GAMMA
- RESISTIVIDAD
ENSAYO
ENSAYO DE
DE
REFRACCION
REFRACCION
SISMICA
SISMICA
VELOCIDAD
VELOCIDAD DE
DE ONDA
ONDA P
P
SUELO
200 – 1.000
1.000 – 2.500
1.500 – 5.000
4.000 – 6.000
ARENAS Y LIMOS
ARCILLAS DURAS
ARENISCA
GRANITO
ν - M/SEG
SONDEO
-HOLE
SONDEO SISMICO
SISMICO CROSS
CROSS-HOLE
SONDEO
SONDEO DE
DE RESISTIVIDAD
RESISTIVIDAD
EN LA
FS
EN LA
FS
EN LA
FS
MODELAMIENTO HIDROGEOLOGICO BASICO DE BUCARAMANGA
CURVA DEL SONDEO ELÉCTRICO VERTICAL SEVE-1
PARTE ALTA DE BELLAVISTA
FIGURA No.3
EN LA
10.000
1.000
100
10
1
10
100
Profundidad (m)
1.000
10.000
Resistividad (Ohm-m)
FS
TOMOGRAFÍA GEO-ELECTRICA
EN LA
FS
EN LA
FS

Perforación y muestreo de suelos

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