PRUEBA DE LEFRANC

Los ensayos tipo Lefranc suelen realizarse para medir la permeabilidad en rocas no consolidadas (arenas, gravas, detritus), durante la perforación de sondeos, que tienen que ser entubados para evitar el desprendimiento de los materiales atravesados por los mismos.

Para ello se interrumpe la perforación y se introduce un varillaje hasta el fondo del sondeo, a través del cual se inyecta el agua.

El agua inyectada se infiltra en el tramo inferior del sondeo de una pocas decenas de centímetros de espesor, que es la única zona que se encuentra libre, es decir, desprovista de la tubería de revestimiento no ranurada. El exceso de agua no infiltrada retorna a la superficie y se colecta en un depósito

En este ensayo se mide el caudal que se infiltra en el terreno desde el interior de un sondeo realizado previamente, con el objeto de obtener la permeabilidad del suelo. Una modalidad del ensayo consiste en mantener constante el nivel piezométrico del agua que se infiltra.

El volumen de agua infiltrada por unidad de tiempo debe medirse cuando se alcanza el estado de flujo estacionario. La permeabilidad puede estimarse a partir del caudal infiltrado y los datos de la geometría del dispositivo. Según la expresión:

K= V2 tHLπ

ln ¿

Donde:

H= altura de la columna de agua por encima del nivel freático

D= diámetro del tubo de infiltración

L= alturad de la zona de infiltración

V= volumen de agua infiltrada medido en un tiempo t(cero para t=0)

BOMBEO CON MEDICION DE ABATIMIENTO

Prueba de bombeo permanente:Consiste en perforar pozos, en uno de ellos se bombea el agua y en los otros seobservará la posición del nivel de agua

BOMBEO CON COLOCACION DE PIEZOMETRO

La función del piezómetro es la medida de presión intersticial de la fase liquida existente en el interior del suelo. Conocer esta presión es fundamental para determinar la presión efectiva en una masa de suelo saturado.

Un piezómetro debe de ser capaz de medir tanto presiones positivas y negativas respecto a la presión atmosférica. Con el empleo de estos instrumentos se puede medir la presión instersticial en cualquier punto del suelo.

Un tipo de piezómetro muy utilizado es el denominado de cuerda vibrante, el principio de funcionamiento del equipo consiste en transmitir la presión del agua intersticial del terreno a una membrana flexible solidaria a una cuerda de acero, la tensión mecánica de la cuerda será proporcional a la presión intersticial del agua del terreno.

Con el fin de asegurar la continuidad hidráulica del agua intersticial con la membrana flexible, el equipo debe disponer de una piedra porosa de alto valor de entrada de aire en contacto con el terreno, dicha piedra porosa debe saturarse antes de la colocación del piezómetro.

En suelos no saturados, la succión del agua no debe exceder el valor de entrada de aire de la piedra porosa, ya que la presencia de aire en la piedra podría interrumpir la continuidad hidráulica. Cuando el suelo es poco permeable, como es el caso de las arcillas, hay que tener en cuenta el tiempo de estabilización, es decir, el tiempo que tarda en igualarse la presión de agua en el terreno y la presión del agua en el interior del aparato medida.

ABSORCION Y FILTRACION

Pozos de absorción

La prueba consiste en hacer pozos de 30 x 30x 30 cm. Por ejemplo, que se llenan con agua; por el tiempo que transcurre en ser absorbida esta, se juzga sobre la permeabilidad del material. Los resultados de este ensayo son cualitativos y solo representativos de una capa de material. Se coloca un puente fijo en el brocal del pozo de prueba, a partir del cual se miden los diferentes niveles del agua en función del tiempo.

Los intervalos de tiempo dependen del tipo del material, pero por lo general, deberán observarse cada hora, para construir con este dato y los niveles correspondientes del agua, la curva que se muestra en la figura.

El pozo se llena 3 o 4 veces antes de tomar lecturas con objeto de saturar el terreno circundante.

Puede decirse que un manto es prácticamente impermeable, si el agua trada mas de 30 hrs. en ser absorbida completamente.

Pozos de filtración

Se excavan dos pozos de planta rectangular, dispuestos paralelamente de modo que entre ellos quede un prisma de material cuyo coeficiente de material se desea conocer.

La distancia entre las caras correspondientes de los pozos puede elegirse de acuerdo con el suelo.

Se trata de determinar el coeficiente de permeabilidad con la ayuda de la red de flujo y la medida, en un tiempo t, de las cantidades de agua que es necesario agregar a los pozos para mantener una diferencia constante de nivel entre ellos, previa saturación de los materiales.

El coeficiente se calcula con la formula aproximada:

k=N v∗F

N c∗Hm∗t∗l

Donde:

K = coeficiente de permeabilidad en m/h

Nv= numero de partes en que se divide arbitrariamente la caída de potencia de la red de flujo que se forma entre los dos pozos.

Nc= número de canales de flujo, que resultan del trazo de la red de flujo.

Hm= desnivel medio entre los tirantes de los pozos.

t= tiempo en que se midió el volumen de agua añadido a cada pozo

l = distancia entre los pozos

El valor de F se obtiene de la siguiente expresión:

F=C1 A2h2m−C2 A1h1mA2h2m+A1h1m

Donde:

C1= volumen de agua añadido al pozo 1

C2= volumen de agua añadido al pozo 2

A1= area media mojada del pozo 1

A2= area media mojada del pozo 2

h1m= tirante medio del pozo 1

h2m= tirante medio del pozo 2

TRZADORES RADIOACTIVOS

El ensayo de laboratorio para determinar K es muy poco confiable y exige mucha atención al procedimiento de ensayo y diseño del equipo necesario para obtener el orden de magnitud del coeficiente de permeabilidad.

Las pruebas de permeabilidad in si tu puede ser evaluada sobre la base de observar el tiempo necesario para que trazadores radiactivos de tinta o de sales se trasladen entre dos pozos, puntas colocadoras o sondeos cuyas cargas diferenciales pueden medirse. En Los ensayos de bombeo en terrenos pueden ser utilizados para determinar el coeficiente de permeabilidad K.

En el estudio de los macizos aluviales muy grandes, por ejemplo varias decenas de metros, puede llevar por razones de economía, a utilizar un dispositivo que se inspira en los pozos filtrantes, y se interpreta según el método de Lefranc.En lugar de utilizar el caudal para medir la permeabilidad, se puede medir directamente la velocidad de filtración.

Para ello se introduce un trazador en un punto dado de la capa freática: colorante, producto radioactivo, después se anota su tiempo de aparición en un punto situado a un nivel más bajo. El paso del trazador se produce mas o menos de prisa. La concentración, nula al principio pasa por un máximo para decrecer después muy lentamente.Numerosos ensayos de laboratorio han demostrado que la Vmax asi medida es igual a 2.3 veces la velocidad media real, que es distinta a la velocidad V empleada en la relación de Darcy.V=ki Para relacionar estas diferentes velocidades, es preciso hacer intervenir el porcentaje de huecos n del medio, que es el mismo para una sección vertical, que para el volumen total, tenemos entonces:

V= n2.3Vmax

Con este método encontramos la permeabilidad de las fisuras mas permeables, que son a veces poco numerosas. Se corre el riesgo de obtener un valor para la permeabilidad que nada tiene que ver con la permeabilidad media

Como ya se menciono la permeabilidad puede calcularse a partir de la velocidad o rapidez con que desciende el agua en un sondeo que ha sido llenado de agua (por encima del nivel freático) o del aumento de la altura de agua en el sondeo después del achique (por debajo del nivel freático). Pueden encontrarse procedimientos y formas de calcular el coeficiente de permeabilidad, usando varios métodos en referencias tales como Cedergren (1977), USBR (1968), y NAFAC (1971).

Casi cualquier ensayo in situ o en el terreno, que se realiza de forma adecuada proporciona un valor mas confiable del coeficiente de permeabilidad k que un ensayo de laboratorio, excepto en suelo remoldeado usado en rellenos compactados, pero demanda mas tiempo y mayor costo. Por lo general, hay que comparar los valores de k medidos “in situ” con los que se pueden calcular con la formula de Kozeny a partir de lacurva granulométrica, si los dos valores son comparables, el medio es homogéneo y si son claramente distintos el medio es heterogéneo.

MICROMOLINETES

Este ensayo se emplea cuando es prácticamente imposible determinar, por medio de sondeos el espesor de las diferentes capas arenosas, cuya permeabilidad se debe conocer de otra forma.Para precisar estos espesores y evaluar un orden de magnitud de las diferentes permeabilidades, habrá que hacer descender un molinete en una perforación, a lo largo de la cual se ha inyectado un mortero filtrante. Conviene dejar libre un hueco de un diámetro de 50mm. Y asi bastaran perforaciones de pequeño diámetro.Si la capa freática se encuentra en reposo,el ensayo empieza por la medición, en cada punto de la perforación de la velocidad de infiltración de el agua que discurre a través del mortero. Casi siempre existe infiltración, que aunque sea muy intensa, no tiene el mismo sentido a lo largo de toda la perforación.Puede ocurrir , por ejemplo, que sea ascendente en su parte inferior y descendente en la superior.A continuación se hacen las mismas medidas, pero teniendo la precaucion de elevar o descender el nivel de agua, en una cantidad fija, ya sea inyectando agua, o succionándola por bombeo.El bombeo es mucho mejor que la inyección en la que se corre el riesgo de enlagamar la perforación.A partir de estas dos series de medidas, se define claramente la heterogeneidad del subsuelo.También se puede usar el molinete en un gran pozo filtrante; así se reconocen bien los estratos filtrantesy los estratos estancos, y la interpretación del ensayo queda muy facilitada.