PERFORACIÓN N Y MUESTREO JAIME SUAREZ DIAZ BUCARAMANGA COLOMBIA

Transcripción

1 PERFORACIÓN N Y MUESTREO JAIME SUAREZ DIAZ BUCARAMANGA COLOMBIA

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3 CATEGORIA Penetrómet ros de cono Augers Apiques Penetración estandar Sondeo rotación a METODOS DE SONDEO APLICACIONES Da información de espesores de suelo suelto y profundidades de roca y provee información general sobre la calidad de los mantos de suelo. Permite definir el perfil estratigráfico en suelos granulares y algunos tipos de arcilla. Permiten el examen visual de los estratos, condiciones del nivel freático, interfase suelo roca, discontinuidades y superficies de ruptura. Método rápido y eficiente de determinar la resistencia de los materiales y al mismo tiempo recuperar las muestras. Se obtienen muestras inalteradas de suelo o roca. LIMITACIONES No se obtienen muestras ni se identifican los estratos. Las muestras son alteradas y la penetración en suelos duros es muy difícil. Hay limitaciones de profundidad y en ocasiones la estabilidad de las paredes es crítica. Puede ser imposible de realizar por debajo del nivel freático. Las muestras son alteradas y en materiales muy duros se produce rechazo. Se requiere analizar las muestras en el laboratorio para determinar su resistencia.

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7 EXCAVACION VERTICAL EXCAVACION VERTICAL EXCAVACION VERTICAL

8 BARRENOS MANUALES BARRENOS MANUALES BARRENOS MANUALES

9 BARRENOS MOTORIZADOS

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12 PERFORACIONES EQUIPOS AUTOPROPULSADOS

13 EQUIPOS SOBRE ORUGAS EQUIPOS SOBRE ORUGAS

14 PERFORACION EN AGUA PARA PUENTES

15 AUGERS (Helicoidales( 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

16 Los diámetros varían an de 4 a 8 pulgadas La punta tiene una cuchilla para cortar el suelo Se le puede colocar una punta para que suelte el suelo

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18 AUGERS HUECOS Son barrenos continuos los cuales se unen en tramos de 1.5 metros. El hueco cilíndrico dentro del auger permite el muestreo de suelo sin retirar el auger. El Auger actúa como revestimiento para permitir el muestreo

19 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

20 Generalmente se limitan a profundidades hasta de 30 metros No deben usarse en limos y arenas sueltas por debajo del nivel freático

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23 Perforaciones rotatorias por lavado Las perforaciones rotatorias con lavado son mejores para sondeos por debajo del nivel de agua. Para arcillas Pueden alcanzar profundidades superiores a 100 metros Puntas : De corte para arcillas Rotatorias para arenas Punta de dimante para rocas Para rocas Para arenas

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25 Perforaciones Rotatorias Con lavado (Hvorslev 1948)

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27 Perforaciones rotatorias con lavado En los sondeos rotatorios la perforación se estabiliza utilizando un revestimiento metálico o un lodo o fluído viscoso. Los fluídos incluyen agua, bentonita,, slurry de polímeros o espumas especiales.. Los fluídos son recirculados utilizando una piscina en la superficie.

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29 Perforaciones con un auger con un balde Se utilizan para obtener muestras inalteradas de gran tamaño Los diámetros varían an dediameters range 0.6 m (2 ft) a 1.2 m (4 ft). 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)

30 Sondeo utilizando retroexcavadora

31 Muestras Métodos de muestreo - De augers a apiques De tubos partidos o muestreadores de pared gruesa Muestras parcialmente alteradas Empuje hidráulico continuo Muestras inalteradas Tubos de pared delgada (Shelby, Piston, Laval, Sherbrook) Tubos de rotación y empuje (Denison, Pitcher) Muestras de bloque

32 Muestreo para obtener la estratificación

33 Muestreo para obtener la estratificación

34 Muestreo para obtener la estratificación

35 Uso de las muestras alteradas Para ensayos de compactación Clasificación humedad y otros mensayos con muestras compactadas

36 Son algo alteradas pero muy buenas Muestras

37 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) 50-mm Diámetro externo y 38 mm Diámetro interno (2.0-inch O.D. and inch I.D.) Longitudes: 457 mm (18 in.) a 610 mm (24 inches)

38 TUBO PARTIDO ( SPT )

39 Muestreador de tubo partido

40 Muestreador de tubo partido

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44 Muestras inalteradas Tubo de pared delgada - Shelby Muestreadores de pistón Muestreadores Laval y Sherbrooke Bloques a mano Muestreadores de bloque a presión (NGI ) Pitcher (Rotaci( Rotación y empuje) Denison (Rotaci( Rotación y empuje)

45 TOMA DE MUESTRAS CON TUBO DE PARED DELGADA (SHELBY)

46 Muestras inalteradas El más común es el tubo de pared delgada - Shelby ASTM D mm D.I. con 73-mm D.E. (3.0" w 2.8") Utilizado en limos, arcillas y limos o arenas arcillosas Longitud aproximada 760 mm (30 pulgadas)

47 Tubo de pared delgada

48 Alteración de la muestra Estudios de fotoelasticidad Radiografía (Rayos X )

49 Muestreadores especiales Muestreador Sherbrooke Soft Sensitive Clays Prof. Alan Lutenegger Extracción en el campo Sellado y encerado de los tubos

50 INALTERADAS CORTADO DE MUESTRAS CORTADO DE MUESTRAS

51 En arenas limpias Muestreo especial Congelación con nitrógeno líquido Inyección de resinas para mantener la fábrica y la estructura

52 Muestreo con pistón Se utiliza un pistón de pared delgada Se conoce como método Osterberg o tipo Hvorslev Útil en suelos muy blandos La cabeza del pistón se mantiene fija con respecto a la superficie a mrdida que el tubo es empujado hidráulicamente ulicamente. Se aplica vacío para ayudar a aumentar y mantener el recobro de muestra.

53 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 interno es accionado por un resorte, mientras el otro corta la muestra. El tubo Denison es similar pero el tubo muestreador se ajusta manualmente.

54 Muestreador Pitcher

55 Muestreo semilaterado Muestras continuas a presión Diametros 0.6 a 1.5 pulgadas Tubos plásticos para retener las muestras Si aparece una zona dura se utiliza un martillo percutor

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57 Muestreadores de empuje continuo Geoprobe Systems, Salina KS Powerprobe (AMS), Boise ID

58 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. Pared delgada (Shelby) a criterio del ingeniero. Muestreadores continuos,, en forma continua.

59 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 os por vibración.

60 Guardado y transporte de las muestras

61 Exploración en roca Rechazo Rechazo del Auger Rechazo SPT (> 50 golpes por una pulgada de penetración) Núcleos de roca (ASTM D 2113) Perforación sin toma de núcleos Métodos de percusión

62 Perforación de roca

63 Brocas sin toma de núcleos Tipos de broca Triconos

64 Materiales Las brocas de diamante son las mejores, mas duras, más rápidas,, y mejor calidad de las muestras.. Son costosas. Las brocas sintéticas ticas son menos costosas. Las brocas de tungteno son menos costosas pero son lentas.

65 Brocas de diamante

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68 EX DIAMETRO EXTERIOR 1 7/16 DIAMETRO NUCLEO 7/8 AX 1 7/8 1 1/8 BX 2 5/6 1 5/8 NX 2 15/16 2 1/8

69 Toma-núcleos

70 Toma-núcleos De doble tubo (TipoSwivel ) Vista exterior Vista interna

71 Revestimiento Revestimiento temporal para estabilizar la perforación y permitir el muestreo

72 Recobro de núcleos RECOBRO es el porcentaje de núcleo recuperado

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75 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

76 R Q D R Q D

77 Organización y almacenamiento

78 Almacenamiento en el campamento y en el laboratorio

79 ENSAYOS DE CAMPO - PENETRACIÓN N ESTÁNDAR (SPT) -CONO (CPT) - PRESUROMETRO - VELETA - CORTE EN SONDEO -PLACA - CORTE DIRECTO DE CAMPO - PERMEABILIDAD - PENETROMETRO DE BOLSILLO - TORVANE (MINI-VELETA)

80 Ensayo de Penetración n Estándar

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82 SPT

83 PENETRACION ESTANDAR SUELOS GRUESOS Numero de penetración estándar N 0 a 3 3 a 8 8 a a a 58 Densidad relativa % 0 a a a a a 100 Estado del suelo Muy suelto Suelto Medio Denso Muy denso

84 PENETRACION ESTANDAR SUELOS FINOS Numero de penetración estándar N 0 a 2 2 a 5 5 a a a 30 > 30 Consistencia Muy blanda Blanda Medio firme Firme Muy firme Dura Resistencia a compresión kpa 0 a a a a a 400 > 400

85 CPT

86 PENETRACION DE CONO PENETRACION DE CONO PENETRACION DE CONO

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88 PRUEBA DE PRESUROMETRO PRUEBA DE PRESUROMETRO PRUEBA DE PRESUROMETRO

89 PRUEBA DE DILATOMETRO PRUEBA DE DILATOMETRO PRUEBA DE DILATOMETRO

90 ENSAYOS DE IMPACTO ENSAYOS DE IMPACTO ENSAYOS DE IMPACTO etc. etc.

91 ENSAYOS GEOFISICOS - RESISTIVIDAD -SISMICA - GEOACUSTICA (RUIDO NO AUDIBLE) -GRAVEDAD - PENETRACIÓN N DE RADAR - RAYOS GAMMA

92 ENSAYO DE REFRACCION SISMICA

93 VELOCIDAD DE ONDA P SUELO ARENAS Y LIMOS ARCILLAS DURAS ARENISCA GRANITO ν -M/SEG

94 SONDEO SISMICO CROSS-HOLE

95 SONDEO DE RESISTIVIDAD SONDEO DE RESISTIVIDAD SONDEO DE RESISTIVIDAD

96 EN LA FS

97 EN LA FS

98 EN LA FS

99 EN LA FS MODELAMIENTO HIDROGEOLOGICO BASICO DE BUCARAMANGA CURVA DEL SONDEO ELÉCTRICO VERTICAL SEVE-1 PARTE ALTA DE BELLAVISTA FIGURA No.3 Resistividad (Ohm-m) Profundidad (m)

100 TOMOGRAFÍA A GEO-ELECTRICA ELECTRICA EN LA FS

101 EN LA FS

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