Ensayos De Laboratorio De Suelos

Ensayo de permeabilidad

El ensayo de permeabilidades uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar un reconocimiento geotécnico.Existen diferentes formas de ensayo que pueden agruparse en tres: ensayos de permeabilidad en calicatas, en sondeos y en pozos.

En cualquier caso, se obtiene la permeabilidad media de la zona afectada por el ensayo, que varía entre unos decímetros a centenares de metro. Siempre existe la incertidumbre sobre la razón de anisotropía en permeabilidad del terreno y, en terrenos formados por varios materiales, sobre las relaciones entre las permeabilidades de cada uno. Con determinadas disposiciones de ensayo, es posible obtener datos que permitan la estimación de estas razones, pero en general es un factor desconocido en la interpretación del ensayo.

Ensayos en calicatas

En calicatas, es posible la realización de ensayos de permeabilidad mediante llenado de agua hasta una cota superior al nivel freáticocircundante, y luego midiendo el descenso del nivel de agua en la cata con el tiempo, o bien achicando el agua del interior y dejando posteriormente recuperar el nivel.

En cualquier caso, el ensayo permite, mediante la aplicación de la formulación correspondiente, estimar el coeficiente de permeabilidad midiendo el tiempo de recuperación.

Ensayos en sondeos

Las mismas variantes de ensayo son posibles en sondeo (ensayos Lefranc). Para el ensayo, se levanta algo la entubación, dejando una porción de sondeo en el fondo sin entubación lateral. A continuación se realiza el ensayo, en cualquiera de sus modalidades (carga fija o variable, alimentación o achique de agua).

En el caso de ensayos de carga constante, se mantiene el nivel de agua en el sondeo mediante la adición de un determinado caudal. El caudal que se filtra, depende de la permeabilidad, de la forma:

siendo H la diferencia de niveles de agua entre el interior del sondeo y el nivel freático, y k el coeficiente de permeabilidad del suelo. El factor de proporcionalidad, n, depende de las condiciones de control de cada caso (diámetro del sondeo, longitud de la zona sin entubación, proximidad de estratos impermeables, etc.),

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En el caso de ensayos de carga variable, se mide lo que desciende el nivel de agua en un tiempo determinado. La expresión correspondiente es:

siendo y los valores de H en los tiempos y respectivamente, el diámetro de la entubación en la zona de oscilación del nivel de agua. Los valores de n varían según las características de la entubación y del terreno en que se realiza.

Los resultados de los ensayos son muy sensibles a algunos factores de la ejecución como la limpieza del fondo del sondeo, la posibilidad de filtraciones por el contacto de la tubería y el terreno, etc.

Otros ensayos en sondeo son los denominados ensayos Lugeon, consistentes en inyectar agua a presiones crecientes, en un tramo limitado por dos obturadores. Se define la unidad Lugeoncomo la permeabilidad que permite la admisión de 1 litro de agua por minuto y por metro lineal de sondeo, a una presión de 1 MPa (10 kp/cm²). Este ensayo se emplea en macizos rocosos, para definir la inyectabilidad de cimientos de presas de fábrica.

Ensayos en pozos

Cuando la permeabilidad del terreno es un factor crítico, como ocurre en grandes excavaciones bajo el nivel freático, el método más fiable es la ejecución de ensayos de bombeo en pozo, en régimen transitorio o permanente.

Se trata de ensayos costosos, pues implican la excavación del pozo de bombeo, y de los sondeos para alojamiento de los piezómetros que permitan medir la evolución de la superficie libre del agua a distintas distancias del pozo.

La interpretación de los resultados del ensayo depende de las condiciones de contorno en cada caso particular. Tanto el diseño del ensayo como la supervisión de su ejecución y su interpretación, requieren la intervención de técnicos especialistas en el tema.

Uno de los estudios geotécnicosimportantes a realizar antes de la construcción, es la determinación de la permeabilidad del suelo.

En caso de que hubiere agua subterránea en movimiento, en régimen permanente u ocasional, debe determinarse la permeabilidad de dicho terreno. No siempre las mediciones de permeabilidad hechas con muestras de laboratorio son confiables ni concluyentes sobre el comportamiento del terreno. Por ello es preciso efectuar ensayos in situ.

Estas mediciones son puntuales y mediante ellas se practican perforaciones para la obtención de valores indicativos de la permeabilidad del suelo.

Existen dos tipos de mediciones:

• Nivel constante: se introduce un caudal conocido para mantener el mismo nivel dentro de la perforación. Al estabilizar el proceso, con ese caudal conocido y la longitud y diámetro de la perforación, se calcula la permeabilidad.

• Nivel variable: se introduce o se extrae un volumen de agua en un sondeo de diámetro pequeño (entre 5 y 10 cm) en forma súbita, ésto provoca un descenso o ascenso instantáneo del nivel de agua lo que permite medir las diferencias de nivel/tiempo a medida que va recuperando el nivel original.

El CTEmenciona dos de los ensayos empleados más usados para medir la permeabilidad del terreno en sondeo ( in situ), donde se describen los métodos e indicaciones de uso; éstos son:

Ensayo Lefranc

Ensayo de carga constante o variable; se lo emplea para medir el coeficiente de permeabilidad en suelos permeables o semipermeables, de tipo granular, situados por debajo del nivel freáticoy en rocas muy fracturadas. Consiste en rellenar de agua el sondeoy medir el caudal que se necesita para mantener constante el nivel (ensayo a régimen permanente); ó se mide la velocidad de descenso del nivel de agua (ensayo a régimen variable).

Se mide el caudal de admisión cada 5 minutos manteniendo en la boca del sondeo el nivel constante durante 45 minutos. Si la admisión es muy alta, se mide por minuto durante 20 minutos y luego cada 5 minutos hasta completar los 45'.

Este ensayo, antes de mediur tiempos y caudales, requiere que el sondeo se llene de agua, controlando que el aire es expulsado y luego se estabiliza el nivel y velocidad de descenso, lo cual indica que ya se ha logrado el régimen permanente.

Ensayo Lugeon

Ensayo a efectuar en terreno rocoso.

En los macizos rocosos la permeabilidad representa una de las características de mayor variabilidad dentro de la misma formación rocosa. Es por ello que, al cuantificar la permeabilidad lo

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