Piezometros Multiples-XXV RNMS De

XXV Reunin Nacional de Mecnica de Suelos e Ingeniera Geotcnica

Acapulco, Gro., del 11 al 13 de noviembre de 2010

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERA GEOTCNICA A.C.

1 INTRODUCCIN 1.1 Antecedentes En Mxico es prctica comn la instalacin de piezmetros abiertos o del tipo diafragma en barrenos individuales utilizando una cmara de arena y sellos de bentonita, en lo que es conocido como Mtodo Tradicional, debido a su bajo costo y sencilla instalacin. En algunos casos tambin se utiliza el Mtodo Tradicional para la instalacin de mltiples piezmetros abiertos en un mismo barreno a diferentes profundidades con el fin de reducir el volumen y costo de perforacin. La instalacin de piezmetros abiertos en un arreglo mltiple utilizando el Mtodo Tradicional es compleja y presenta retos adicionales para el control de la profundidad y espesor de la cmara de arena y sellos de bentonita en cada profundidad por lo que debe ser realizada por personal capacitado y con experiencia.

No obstante, a pesar de que la instalacin sea realizada por personal experimentado, existe la posibilidad de intercomunicacin hidrulica entre piezmetros adyacentes lo cual genera lecturas errneas y resulta en una mala interpretacin de la presin de poro del subsuelo.

McKenna (1995) propuso la instalacin de piezmetros del tipo diafragma en barrenos rellenos en su totalidad con una lechada de cemento-bentonita agua en lo que se conoce como el mtodo con inyeccin de lechada o grout (Fully-grouted Method). La instalacin de piezmetros con inyeccin de grout provee una alta precisin de las mediciones dependiendo de la calidad del instrumento, bajo costo y sencilla instalacin as como rpida respuesta del instrumento y estabilidad a largo plazo. La efectividad de este mtodo fue evaluada inicialmente en campo en los depsitos de arenas bituminosas al norte de Alberta en Canad y en una variedad de condiciones hidrogeolgicas, y desde 1990 ha

Instalacin de piezmetros mltiples con inyeccin de grout en el Valle de Mxico

Installation of multiple piezometers with grout injection in the Valley of Mexico Ren Contreras Galvn, TGC Geotecnia S.A de C.V, Mxico D.F.

Pierre Choquet, RST Instruments, Ltd, Vancouver Canad. Ivn Rivera Cruz, I, RST Instruments, Ltd, Vancouver Canad.

RESUMEN: La medicin de la presin de poro del subsuelo es de gran importancia en el diseo de cimentaciones y excavaciones, por lo que la instalacin de estaciones piezomtricas confiables es crucial. Tradicionalmente las estaciones piezomtricas empleadas en la geotecnia constan de piezmetros abiertos tipo Casagrande, piezmetros neumticos o elctricos; en todas ellas se emplea arena para formar las cmaras filtrantes alrededor del piezmetro y bentonita para formar los sellos que los aislen. Es comn instalar los piezmetros en perforaciones independientes pero tambin se ha vuelto una costumbre instalar hasta cinco piezmetros en una misma perforacin, lo cual conlleva la dificultad misma del manejo del equipo en campo y el potencial riesgo de intercomunicacin de los bulbos adyacentes debido a una mala instalacin y consecuentemente, lecturas errneas. En este trabajo se presentan los resultados de una estacin piezomtrica experimental con cuatro piezmetros de cuerda vibrante instalados en una misma perforacin y utilizando como relleno un grout de ciertas caractersticas de resistencia y permeabilidad. Las mediciones de esta estacin son comparadas registros de una estacin adyacente mltiple con piezmetros abiertos. Los resultados de la estacin experimental indican mediciones confiables de presin de poro as como su efectividad en la instalacin de piezmetros con inyeccin de grout con la reduccin en el tiempo de instalacin y el tiempo necesario para obtener valores confiables.

ABSTRACT: Pore pressure measurements is of great importance in the design of foundations and excavations, such that the installation of reliable piezometric stations is crucial. The type of piezometric stations traditionally used in geotechnical engineering comprise of Casagrande type standpipe piezometers, electric or neumatic piezometers, where a permeable layer is formed around the instrument with a poured-in sand pocket that is isolated by placing a bentonite seal above it. The common practice is to install one piezometer in a single borehole, but the installation of up to 5 piezometers at different levels in the same borehole has become more frequent. The latter increases the difficulty of handling the equipment in the field and the potential risk of hydraulic intercommunication between adjacent piezometers due to a bad installation, which most likely results in erroneous readings. This paper presents the results of an experimental piezometric station comprising four multilevel vibrating wire piezometers installed in a single borehole where grout with an specific strength and permeability was used as backfill material. The pore pressure measurements from this station are compared to those from an adjacent multilevel Casagrande type piezometric station. The results from the experimental station indicate that reliable pore pressure measurements can be achieved and demonstrate the effectiveness of the fully-grouted installation method as indicated by the reduction of the installation time and the time required to achieve stable readings.

Piezmetros con inyeccin de grout


sido adoptado como el mtodo estndar para la instalacin de piezmetros en esta regin (McKenna, 1995).

Es interesante resaltar que las bases tericas para este mtodo fueron originalmente propuestas por Vaughan en 1969 y por varias razones no ha sido adoptado en la prctica profesional e incluso, cuando se utilizan piezmetros del tipo diafragma, aun se instalan siguiendo el Mtodo Tradicional. Vaughan (1969) expone que la permeabilidad de la lechada cemento-bentonita-agua no debe ser mayor a dos rdenes de magnitud que la permeabilidad del suelo para obtener lecturas representativas y confiables de la presin de poro.

Mikkelsen (2002) present los resultados de un estudio enfocado a la evaluacin de la efectividad de mezclas de cemento-bentonita para la instalacin de instrumentos (piezmetros e inclinmetros) en barrenos. Con base en los resultados de un anlisis cualitativo y cuantitativo Mikkelsen (2002) provee recomendaciones para la seleccin de la mezcla de acuerdo al tipo de suelo as como la dosificacin y preparacin de la mezcla con el fin de garantizar la funcionalidad de la instrumentacin.

Contreras et al (2008) presentaron los resultados de un estudio detallado sobre la permeabilidad de varias mezclas cemento-bentonita-agua. Con base en los resultados de pruebas de laboratorio, anlisis numricos y pruebas de campo, Contreras et al (2008) concluyen que la permeabilidad de la mezcla cemento-bentonita-agua puede ser hasta tres veces mayor a la del suelo sin errores significativos en la medicin de la presin de poro. Asimismo, los resultados de pruebas de laboratorio indican que la permeabilidad de la mezcla cemento-bentonita-agua es funcin de la relacin agua:cemento. El contenido de bentonita en la mezcla tiene menor efecto en la permeabilidad de la mezcla, pero aparentemente estabiliza la mezcla manteniendo el cemento en suspensin y reduciendo la cantidad de sangrado.

1.2 Objetivos En este trabajo se presentan los resultados de una estacin piezomtrica experimental instalada en el Valle de Mxico equipada con piezmetros mltiples en una sola perforacin que fueron instalados utilizando el mtodo con inyeccin de grout. Asimismo, se describen las bases tericas y metodologa para la seleccin de la mezcla adecuada, los trabajos de laboratorio para verificar el diseo de la mezcla y la instalacin de los instrumentos.

El trabajo presentado se realiz con el fin de evaluar la confiabilidad de este mtodo e introducir este tipo de tecnologa en Mxico. Asimismo, se pretende demostrar la efectividad de este mtodo de instalacin ya que aun existe un escepticismo hacia el uso de una mezcla cemento-bentonita-agua como material de relleno para la instalacin de piezmetros a pesar de los mltiples casos

en donde este mtodo ha sido aplicado exitosamente en varios pases en las ultimas dos dcadas.

2 MEDICIN DE LA PRESIN DE PORO EN GEOTECNIA En Ingeniera Geotcnica el trmino piezmetro o celda de presin de poro se usa para referirse a un dispositivo o instrumento que est sellado hacia la parte del suelo y que solamente responde a los cambios de presin de poro del subsuelo que ocurren a la elevacin o profundidad a la que est instalado (Dunnicliff, 1993).

Los piezmetros pueden agruparse en dos: aquellos que tienen un diafragma entre el transductor y un elemento poroso y en aquellos que no tienen este arreglo. A los primeros pertenecen los piezmetros neumticos y los elctricos. Al segundo grupo pertenecen los piezmetros abiertos y los hidrulicos. Independientemente del tipo de piezmetros por lo general se colocan varios de ellos a diferentes profundidades y se agrupan en lo que se denomina una estacin piezomtrica; a continuacin se describirn dos tipos de estaciones piezomtricas cuya construccin es comn en trabajos de geotecnia y como se ver ms adelante, en ambos tipos se usa una cmara de arena como medio filtrante en contacto con el piezmetro o celda y uno o varios sellos que pueden estar formados por bentonita en bolas (pellets) y una mezcla de grout. 2.1 Piezmetros en perforaciones independientes Una prctica generalizada en trabajos de ingeniera geotcnica es conformar una estacin piezomtrica colocando cada uno de los piezmetros a diferentes profundidades en perforaciones separadas, independientemente del tipo de piezmetro empleado. La ventaja de este forma de colocar los piezmetros es que se tiene un mejor control durante su construccin reducindose los riesgos de cometer errores que provoquen lecturas errneas (sobre todo en la colocacin de filtros y sellos); bastar con separar las perforaciones entre s de 1.5 a 2.0 m.

La relativa desventaja de este procedimiento estriba en su costo, ya que deben hacerse tantas perforaciones como piezmetros a instalarse. En la Figura 1 se presenta de manera esquemtica la forma de instalar piezmetros en perforaciones independientes; en este caso se trata de un piezmetro de tipo abierto y de otro electrnico del tipo cuerda vibrante, en dimetros de perforacin que varan de 3 a 4 pulgadas.

Contreras R., et al.


Figura 1. Piezmetros abiertos y electrnicos en perforaciones independientes.

2.2 Piezmetros en una sola perforacin Otra manera de construir una estacin piezomtrica es utilizar una perforacin de unas 8 a 8 pulgadas de dimetro y colocar en su interior una cantidad de piezmetros que varan de 3 a 5 piezas. Una ventaja que argumentan los seguidores de esta prctica, es que con este procedimiento se reducen los costos en la perforacin. Las principales desventajas estn asociadas a los siguientes factores: a) la dificultad que representa colocar los filtros de arena y sellos de bentonita entre piezmetros, b) el costo que representa las maniobras de colocar los filtros y sellos en un dimetro reducido y c) si no se tienen experiencia y habilidad en este tipo de instalaciones se corre un alto riesgo de provocar de manera involuntaria una intercomunicacin entre los piezmetros por filtros y sellos mal colocados. Este ltimo efecto tiende a crecer con la profundidad y con el nmero de piezmetros a instalar.

En la Figura 2 se presenta de manera muy general la instalacin de los piezmetros presentados en la Figura 1 con la diferencia de que ahora estn instalados en una misma perforacin en un arreglo de tres piezas a diferentes profundidades.

Figura 2. Conjunto de piezmetros abiertos y electrnicos en una sola perforacin.

3 ESTACIN EXPERIMENTAL CON PIEZMETROS MLTIPLES CON INYECCIN DE GROUT 3.1 Antecedentes La colocacin de filtros de arena rodeando a un piezmetro abierto tipo Casagrande subyacido por un sello de bolas de bentonita (pellets) y finalmente la colocacin de una mezcla de grout hasta la superficie requiere un flujo considerable de agua hacia el interior del piezmetro para obtener lecturas confiables de la presin de poro (Hvorslev, 1951). Con el desarrollo de los piezmetros de diafragma (neumticos y de cuerda vibrante, por ejemplo) el mtodo para instalarlos permaneci igual que el de su antecesor, el piezmetro abierto.

Sin embargo, debido al reducido volumen de agua que requieren los piezmetros de diafragma, el filtro de arena que rodea al piezmetro es innecesario y este puede ser instalado en una perforacin rodeado completamente por una mezcla de grout (agua-cemento-bentonita) o en contacto directo con el suelo, como es el caso de los piezmetros hincables. A este procedimiento de instalacin se le conoce como el mtodo con inyeccin



con grout (fully grouted method, Mikkelsen and Green, 2003).

La Figura 3 muestra un piezmetro de cuerda vibrante instalado en una perforacin cuyo nico relleno es una mezcla de grout de cierta proporcin y de ciertas caractersticas. En Agosto de 2009 y bajo un convenio de cooperacin, TGC Geotecnia S.A de C.V y RST Instruments Ltd construyeron una estacin piezomtrica experimental al nor oriente del Valle de Mxico integrada por cuatro piezmetros de cuerda vibrante en una misma perforacin inyectados en toda su longitud con una mezcla de grout. La profundidad mxima de instalacin fue de 100 m; las caractersticas del sitio, de la mezcla de grout, su instalacin y los resultados obtenidos se presentan en las siguientes secciones.

Figura 3. Piezmetro electrnico inyectado con grout.

3.2 Localizacin de la estacin experimental El sitio se encuentra al nor oriente del Valle de Mxico, anexo a la lumbrera L-13 del proyecto del Tnel Emisor Oriente (TEO), Figura 4. Para el proyecto del TEO en este lugar se construy una estacin piezomtrica conformada por cinco piezmetros abiertos en una misma perforacin,

como la descrita en la Figura 2, por lo que esta fue una de las razones para ubicar ah la estacin experimental.

Figura 4. Localizacin del sitio de la Estacin Experimental.

3.3 Condiciones geotcnicas del sitio De acuerdo con la informacin que se tiene del sitio (COMISSA, 2009) en toda la profundidad explorada se encontraron suelos aluviales y lacustres, agrupados en los siguientes estratos:

(A) Arcillas superficiales. De 0.0 a 4.6 m; se trata de arcillas de alta plasticidad y arcillas arenosas de mediana plasticidad, de smbolos CH y CL respectivamente de acuerdo con el SUCS, de consistencia blanda a media, en la que la prueba de penetracin estndar (SPT) toma valores promedio de nmero de golpes (Nprom) entre 5 y 22 golpes, con un contenido natural de agua entre 30 y 150 %.

(B) Intercalaciones de limos y arenas limosas. De 4.6 a 16.35 m; son limos de alta plasticidad, en algunos casos con poca arena, de smbolo MH intercalados con arenas limosas de smbolo SM de acuerdo con el SUCS, en conjunto de compacidad media a muy compactos, con valores de Nprom entre 15 y 50 golpes para 15 centmetros en promedio de hincado del penetrmetro y un contenido natural de agua en promedio de 30 %.

(C) Limo arenoso. De 16.35 a 22.10 m; limos de alta plasticidad, MH de acuerdo con el SUCS, de consistencia dura a muy dura, con Nprom de 15 a 43 golpes y contenido natural de agua promedio de 45 %.

(D) Limos interestratificados con arenas limosas. De 22.10 a 31.30 m; limos de alta plasticidad de smbolo MH de acuerdo con el SUCS, de consistencia dura a muy dura, interestratificados con arenas limosas, en conjunto



registran Nprom de 15 a 50 golpes y contenido natural de agua promedio de 50 %.

(E) Limos. De 31.3 a 37.55 m; son limos de alta plasticidad, consistencia dura a muy a dura, MH de acuerdo con el SUCS, en donde el valor de Nprom fue entre 15 y 32 golpes y el contenido natural de agua en promedio de 50 %.

(G) Intercalaciones de limos arenosos y arenas limosas y arcillosas. De 37.55 m hasta el final de la profundidad explorada, a 99.75 m existen limos arenosos y arenas limosas y arcillosas, en general de consistencia muy dura y compacidad densa; a lo largo de estos depsitos, es posible identificar los siguientes subestratos, atendiendo a sus caractersticas fsicas y mecnicas: (G1) Limo arenoso ML de 6.55 m de espesor con intercalaciones de arenas limosas y limos de consistencia muy dura con Nprom hasta 50 golpes y contenido natural de agua alrededor de 30 % en promedio; (G2) Arcillas arenosas interestratificadas con arenas arcillosas, de 8.2 m de espesor donde el valor de N prom vara de 21 a 50 golpes para 11 centmetros en promedio de hincado del penetrmetro y contenido de agua promedio de 30 %; (G3) Limos y arcillas interestratificados con arenas ML y CL, de 10.85 m de espesor, con Nprom de 27 a 77 golpes y contenido natural de agua en promedio en 35 %; (G4) Arena limosa SM de 6.35 m de espesor con compacidad media a muy densa y valores de Nprom vara de 34 golpes hasta ms de 50 para slo 10 centmetros de hincado del penetrmetro, el contenido de agua es en promedio de 40 %; (G5) Limos arenosos interestratificados con arena ML con 11.7 m de espesor, de compacidad media a muy densa y Nprom desde 50 golpes hasta ms de 50 para slo 5 centmetros en promedio de hincado y contenido natural de agua alrededor de 50 % en promedio; (G6) Limos y arcillas orgnicos MH y CH de 10.85 m de espesor con contenido moderado de materia orgnica, con Nprom de 40 a 71 golpes y contenido natural de agua vara entre 50 y 200 %; (G7) Arenas limosas interestratificadas con limos SM, de 92.90 a 99.75 m que en conjunto registran Nprom de 52 a 78 golpes y contenido natural de agua promedio de 30 %.

En la Figura 5 se presenta el perfil estratigrfico del sitio, as como las condiciones piezomtricas registradas con los piezmetros abiertos, cuyos valores de presin se reportan en la tabla 1.

Tabla 1. Condiciones piezomtricas en el sitio de la estacin Experimental al 7 de Junio de 2010. ________________________________________________________

Instrumento Prof. de Instalacin (m) Presin de poro (kPa) ________________________________________________________

PA-L13-A 92.50 371 PA-L13-B 84.20 397 PA-L13-C 74.60 305 PA-L13-D 52.90 195 PA-L13-E 27.00 77 TO-L13 17.20 seco ________________________________________________________

*PA: Piezmetro Abierto tipo Casagrande. *TO: Tubo de observacin del Nivel fretico.

3.4 Caractersticas de la mezcla de grout empleada La permeabilidad k y la resistencia en compresin simple del suelo qu son los dos factores ms importantes que intervienen en la seleccin de la mezcla de grout a emplear. Con base en el perfil estratigrfico y el modelo geotcnico del sitio se calcul la resistencia en compresin simple y la permeabilidad ponderada del suelo en 359 kPa y 1 x 10-6 cm/s, respectivamente. Mikkelsen y Green (2003), recomiendan para piezmetros instalados en suelos de consistencia media a firme, un grout con una proporcin de 2.5:1:0.3 (agua-cemento-bentonita) en funcin del peso. Esta proporcin es similar a las recomendadas por Contreras et al (2007) cuyos valores k y qu son similares a los que se establecieron como objetivo.

Se ensayaron dos mezclas de grout, una con proporcin 2.5:1:0.30 y otra con 3.99:1:0.67 (agua-cemento-bentonita). Se probaron especmenes hechos con estas mezclas para determinar qu y k a 7, 14 y 28 das. Para determinar la permeabilidad se us permemetro de carga variable. En la tabla 2 se presentan los resultados de laboratorio de ambas mezclas.

Tabla 2. Resultados de laboratorio de las dos mezclas. ________________________________________________________

Parmetro Mezcla A (2.5:1:0.3) Mezcla B (3.99:1:0.67) ________________________________________________________

qu (28 das) 448 kPa 250 kPa k (28 das) 1.1x10-4 cm/s 2.1x10-5 cm/s Viscosidad Marsh 37.4 s 43.3 s ________________________________________________________

*qu: resistencia en compresin simple. *k: permeabilidad.

En las grficas de las Figuras 6 y 7 se presentan los resultados de las pruebas de laboratorio efectuadas a las dos mezclas de grout ensayadas en el laboratorio; se decidi seleccionar la mezcla B para la inyeccin de los piezmetros de cuerda vibrante de la estacin experimental. El criterio para seleccionar la mezcla de grout en cuanto a la permeabilidad es considerar que esta es mayor a la permeabilidad ponderada del suelo dos rdenes de magnitud como mximo. En cuanto a la resistencia en compresin simple de la mezcla a los 28 das es importante tomar en cuenta el comportamiento esperado del suelo en el sitio a largo plazo: si existen condiciones de agrietamiento a largo plazo o si por efectos de algn proceso constructivo en particular se provocan grandes deformaciones vecinas a la instalacin, debe considerarse una mezcla de grout de baja resistencia que pueda tolerar deformaciones sin comprometer su funcionalidad a largo plazo.

De acuerdo con este ltimo criterio, se seleccion la mezcla B compuesta por una proporcin agua-cemento-bentonita de 3.99 : 1.0 : 0.67 en peso.



Figura 5. Condiciones geotcnicas en el sitio.

Figura 6. Permeabilidades de las mezclas A y B.

Figura 7. Resistencia en compresin simple de las mezclas A y B.

4 PROCEDIMIENTO DE INSTALACIN DE LA ESTACIN EXPERIMENTAL 4.1 Perforacin Se llev a cabo una sola perforacin con agua limpia en 4 pulgadas de dimetro hasta 100 m de profundidad para alojar los cuatro piezmetros de cuerda vibrante a las profundidades finales de 28.7, 75.7, 85.7 y 93.7 m. En todo momento durante la perforacin se us agua limpia como fluido y al final se hizo circular agua limpia en el interior de la perforacin hasta que retornara limpia (Figura 8).

Figura 8. Perforacin para la instalacin.

4.2 Toma de lecturas iniciales en los piezmetros Los cuatro piezmetros de cuerda vibrante se fabricaron de tal manera que los cables de cada uno se condujeran

Mezcla "A"

Mezcla "B"



por un mismo paquete y que adems fueran fcilmente identificables en la superficie. Antes de su instalacin se procedi a tomar sus lecturas iniciales al aire libre (Figura 9).

Figura 9. Toma de lecturas antes de la instalacin.

4.3 Instalacin Una vez terminada la perforacin y la toma de lecturas iniciales de los piezmetros se procede a la colocacin de los mismos a la profundidad de proyecto. Para ello se us una tubera de PVC de 1 pulgadas de dimetro como la columna para centrar y bajar los cuatro piezmetros con el cable unido a esta. Conforme se iban bajando los piezmetros se saturaba con agua limpia la cmara interior de los mismos (Figuras 10 y 11). En todo momento se tomaron lecturas de los cuatro piezmetros hasta alcanzar la profundidad de instalacin; de manera simultnea se fabric la mezcla de grout empelando para ello el equipo necesario.

Figura 10. Saturacin de los piezmetros.

Figura 11. Instalacin de los piezmetros.

4.4 Inyeccin de la mezcla de grout Despus de que se alcanzaron las profundidades de instalacin de los cuatro piezmetros se procedi a colocar la mezcla de grout empleando el equipo adecuando. Se coloc la mezcla de grout en cuatro partes con el fin de evitar sobrepresiones que pudieran daar a los piezmetros en el proceso de instalacin (Figura 12), para ello fue importante monitorear la presin registrada durante el proceso de instalacin.

Figura 12. Inyeccin de la mezcla de grout.

5 RESULTADOS

La presin de poro registrada en cada uno de los piezmetros de cuerda vibrante desde su instalacin se grafic para un periodo de lecturas que se prolong hasta tres meses despus de su instalacin; la toma de lecturas al principio fue diaria y despus semanal. En la grfica de la Figura 13 se presentan los resultados. En esta grfica se observa como las presiones iniciales son muy altas y



corresponden a la columna de grout empleada en su instalacin y conforme pasa el tiempo puede verse que las presiones tienden a estabilizarse casi a partir de un da despus de la instalacin; esta caracterstica es una ventaja respecto a las estaciones piezomtricas del tipo abierto ya que en estas las presiones de equilibrio pueden alcanzarse en un tiempo mximo de hasta quince das.

Tabla 3. Presiones de poro obtenidas en la estacin Experimental. ________________________________________________________

Instrumento Prof. Instal. (m). P. de Poro (kPa) P. de Poro (kPa) 5 de Ago-09 07 de Jun-10

________________________________________________________

PCV-1 28.7 84 69 PCV-2 75.7 351 300 PCV-3 85.7 354 297 PCV-4 93.7 382 267 ________________________________________________________

*PCV: Piezmetro de Cuerda Vibrante.

Figura 13. Grfica de resultados de presiones de poro.

De igual manera en la grfica de la Figura 14 se presentan el comportamiento de la temperatura registrada en cada piezmetro.

Figura 14. Grfica de comportamiento de la temperatura.

Puede verse que las altas temperaturas iniciales corresponden con la colocacin del grout que gener

cierto calor de hidratacin; tambin puede observarse que despus de un da de la instalacin las temperaturas tienden a estabilizarse. En la Figura 15 se presenta de manera general la estacin experimental terminada.

Figura 15. Arreglo final de los PCV de la Estacin Experimental.

Los resultados de la presin de poro medida con la estacin experimental de piezmetros de cuerda vibrante inyectados con grout, se compararon con los resultados de la estacin piezomtrica existente en el sitio compuesta por cinco piezmetros de tipo abierto. Los resultados se presentan en la Figura 16, donde puede observarse cierta concordancia entre los piezmetros superficiales y los ms profundos de ambas estaciones, mientras que en los piezmetros instalados a 75 y 85 m presentan diferencias en las lecturas de la presin de poro, debido posiblemente a una interconexin entre ellos durante su instalacin. Este fenmeno puede comprenderse un poco ms si se grafica la presin de poro registrada por los piezmetros de tipo abierto de la estacin mltiple, y se proyecta una lnea paralela a la presin hidrosttica hasta cruzar el eje vertical en donde puede observarse que las lneas

0.1 1 10 100

Tiempo (das)

0

200

400

600

800

1000

Pres

in (kP

a) Piezo 1 - 28. 7 mPiezo 2 - 75.7 mPiezo 3 - 85.7 mPiezo 4 - 93.7 m

Estacin Experimental con Piezmetro Mltiple (Sitio L-13)

Lecturas iniciales correspondientesa la columna de grout

0.1 1 10 100

Tiempo (das)

15

20

25

30

35

40

Tem

pera

tura

(C

)

Piezo 1 - 28. 7 mPiezo 2 - 75.7 mPiezo 3 - 85.7 mPiezo 4 - 93.7 m

Estacin Experimental con Piezmetro Mltiple (Sitio L-13)



correspondientes a los piezmetros abiertos instalados a 74.6 y 84.2 m se superponen entre s (Figura 16).

Figura 16. Comparacin de resultados de ambas estaciones piezomtricas.

6 CONCLUSIONES

De los resultados de esta estacin experimental se derivan las siguientes conclusiones:

La instalacin de piezmetros elctricos utilizando la tcnica con grout se ha realizado desde hace ms de 13 aos, con resultados satisfactorios en Canad y Estados Unidos.

Los resultados hasta hoy obtenidos con esta estacin experimental muestran que es factible implementar su utilizacin en proyectos geotcnicos en los que se requiera conocer la distribucin de presiones de poro del subsuelo de manera rpida, precisa y a largo plazo.

De una primera estimacin de costos esta tcnica es competitiva comparada con las estaciones piezomtricas tradicionales. Derivado de la experiencia en la instalacin de esta estacin piezomtrica se recalcan tres puntos importantes: - Cuidadosa seleccin de la mezcla de grout a emplear. - Control de calidad en campo y laboratorio. - Habilidad del personal de campo durante la instalacin.

- Esta estacin experimental que se coloc es la primera en nuestro pas y es recomendable aplicarla en otros sitios, procurando siempre comparar los resultados con estaciones piezomtricas cercanas o con informacin existente.

7 REFERENCIAS

Dunnicliff, J. (1993). Geotechnical Instrumentation for Monitoring Field Performance, New York., A Wiley-Interscience Publication.

Contreras, I., Grosser, A. y Ver Strate, R. (2008). The Use of the Fully-grouted Method for Piezometer Installatio, Part 1 and 2, Geotechnical International News, 29-37.

Hvorslev, M.J. (1951). Time Lag and Soil Permeability in Groudwater Observations. Bulletin No. 36, U.S Waterways Experimental Station, Vicksburg.

Mikkelsen, P.E. and Green, E.G. (2003). Piezometers in Fully Grouted Boreholes. International Symposium on Geomechanics. Oslo. COMISSA 2009, Modelo Geotcnico de la Lumbrera

L-13.

0 200 400 600 800 1000Presin (kPa)

100

80

60

40

20

0

Pro

fun

dida

d (m

)

Piezmetro Abierto Mltiple Piezo 1 - 28. 7 mPiezo 2 - 75.7 mPiezo 3 - 85.7 mPiezo 4 - 93.7 m

0 200 400 600 800 1000Presin (kPa)

Piezmetro Abierto Mltiple Piezo 1 - 28. 7 mPiezo 2 - 75.7 mPiezo 3 - 85.7 mPiezo 4 - 93.7 m

u0(eq)

Estacin Experimental

Estacin Experimental

Hidrosttica (u0)Hidrosttica (u0)

u0(eq)

u0(eq)

u0(eq)



McKenna, G.T. (1995). Grouted-in Installation of Piezometers in Boreholes. Canadian Geotechnical Journal, 32, pp. 355-363.

Mikkelsen, P.E. (2002). Cement-Bentonite Grout Backfill for Borehole Instruments. Geotechnical News. December 2002, pp. 36-40.

Vaughan, P.R. (1969). A Note on Sealing Piezometers in Boreholes. Geotechnique, 19(3), pp. 405-413.

Piezometros Multiples-XXV RNMS De

Documents

Transcript of Piezometros Multiples-XXV RNMS De