Sesiones Instrumentación

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

Programa de Posgrado en Geotecnia

Investigacin del Subsuelo e

Instrumentacin

CD 2020405

Monitoreo e Instrumentacin

POR QUE NECESITAMOS MONITOREO?

1. Incertidumbre Geotcnica

Imperfeccin del Modelo Geolgico Geotcnico (Variabilidad espacio/tiempo, importancia de los pequeos detalles geolgicos)

Supuestos / Predicciones / Realidades ?

Soluciones predeterminadas, nicas (conservadoras e incluso inadecuadas)

Mtodo Observacin

Soluciones para lo mas probable (Plan A)

Previsin de condiciones extremas (Plan B/C)

Validamos a travs de observacin (MONITOREO)

2. Control de calidad de lo que se hacemos

Planear

ActuarVerificar

y Validar

Corregir

POR QUE NECESITAMOS MONITOREO?3. Seguridad y Gestin Adecuada del Riesgo [$]

Controlar condiciones de amenaza y riesgo sobre personas y bienes

Poner oportunamente en marcha planes de accin y contingencia

Se estima que un plan de monitoreo efectivo puede reducir los riesgos hasta en un orden de magnitud (Lambe et al 1981)

4. Consideraciones Legales Litigios y Demandas

5. Desarrollar y Mejorar el Estado del Arte

Aprox. Conceptual a la Optimizacin del Costo

Probable total y de la investigacin de un proyecto con

Manejo del Riesgo con Monitoreo

Costo Mnimo sin

cons. De riesgo

Costo Mnimo

con cons. De riesgo

Estrategia en el Manejo del Riesgo

OJO!!! NO TODOS LOS DAOS LOS PODEMOS MONETIZAR

LA INSTRUMENTACION GEOTECNICA COMO TAL NO EVITA EL DAO, ES LA GESTION CON BASE EN ELLA

1. Determinar todas las formas en que un proyecto puedefallar o experimentar deterioro extremo

2. Estimar la probabilidad de Ocurrencia de Cada uno de estoseventos en el perodo de anlisis. Pi

3. Determinar las consecuencias de la falla en cada eventoconsiderado, incluyendo sus costos. Ci.

4. Estimar la reduccin en probabilidad de ocurrencia de unevento como consecuencia de un programa de monitoreo;pi.

5. Determine la reduccin del riesgo de un evento y sumar lareduccin de todos los riegos reducidos. BENEFICIOS

6. Si los costos de la instrumentacin son menores a losbeneficios proceder a instrumentar

Principio General

EL MONITOREO DEL DESEMPEO GEOTECNICO

DEBE SER PARTE DE CUALQUIER PROYECTO QUE

INVOLUCRE UN NIVEL DE INCERTIDUMBRE

GEOTECNICA Y CONSECUENTEMENTE DE

RIESGOS POTENCIALES NO CONTROLABLES

PREVIAMENTE [VIDAS, DAOS A TERCEROS, AL

PROYECTO MISMO], COMO RESULTADO DE

COMPORTAMIENTOS GEOTECNICOS ADVERSOS,

PREFERIBLEMENTE ADVERTIDOS EN LAS FASES

DE PLANIFICACION, PERO EN PRINCIPIO DE BAJA

PROBABILIDAD.

Cuando se est en medio de la adversidades ya es tarde para ser cauto

(Sneca)

Propositos de un Programa de monitoreo

DURANTE LA PLANIFICACION Y DISEO DE UN PROYECTO O EN EL ESTUDIOS DE PROBLEMAS ESPECIALES

Complementacin de la caracterizacin de las condiciones iniciales de un sitio [presiones y flujos del agua superficial]

Verificacin del mejoramiento de terrenos antes de una construccin especfica [pre-consolidacin suelos fundacin ,

eficiencia procesos de drenaje en tneles]

Validacin de diseos, procedimientos constructivos previos a una obra [pilotes, terraplenes y excavaciones de prueba, cap.

anclajes]

Estudio de las relaciones causa efecto en el anlisis de problemas particulares. [inestabilidad de taludes, tneles]

Propsitos de un Programa de Monitoreo

DURANTE LA CONSTRUCCION

Control de la seguridad [FS bajos, alarma oportuna y temprana]

Gestin del Riesgo [prevenir daos en vidas y bienes]

En desarrollo del Mtodo de Observacin, para la toma de decisiones oportunas [situaciones menos probables y

eventos no previstos (best way out)]

Control desarrollo tcnico obra [velocidad de ejecucin eje. Rellenos; oportunidad colocacin de soportes tneles;

oportunidad colocacin entibados ex. abiertas]

Mejor manejo contractual [Clusula de DSC]

Proteccin legal [mayor impacto en reas urbanas]

Mejorar relaciones con la comunidad

Avance en el estado del arte

Propositos de un Programa de Monitoreo

DESPUES DE CONSTRUCCION

Comprobacin del diseo

Manejo y control operativo de una obra especfica [desembalses, despresurizaciones etc.]

Deteccin oportuna de situaciones anmalas [consecuencia de situaciones extremas:

crecientes, sismo, actos vandlicos etc]

Seguridad de la obra y de su entorno

Avance en el estado del arte [condiciones normales y extremas]

Limitaciones de un Programa de Monitoreo

1. La naturaleza discreta (puntual) de las observaciones. Cada

instrumento estar localizados en un sitio especfico dentro de

una excavacin, relleno o estructura y en consecuencia no

pueden proveer una imagen completa de la respuesta del

terreno, sin un manejo agregado e integrado de las respuestas

de varios instrumentos. UNO SOLO NO DEBE SER LA BASE DE

UN SISTEMA DE ALERTA

2. Por otra parte nmero de instrumentos instalados debe

optimizarse y ser limitado, puesto que el costo de su

instalacin, mantenimiento, como del proceso de recoleccin y

anlisis de datos podr ser significativo.

3. Los instrumentos se podrn daar durante su vida o podrn

hacerse inaccesibles.

En el contexto anterior el empleo de sistemas que permitan

monitoreo continuo, cuyos datos sean interpretados con base en

modelos de analticos (anlisis inverso) y en tiempo real

preferiblemente, sern esenciales para expandir y dar una idea

mas integral del comportamiento del terreno y deben

contemplarse en la planificacin de un buen programa de

monitoreo

Aproximacin Sistemtica a un Programa de Monitoreo (1)

FASE DE PLANIFICACION Y DISEO DEL PROGRAMA

1. Conocer adecuada y suficientemente las caractersticas de un proyecto y/o

situacin y su entorno fsico: modelo geolgico - ambiental

2. Identificar y caracterizar los mecanismos (fenmenos) que se considera

controlan el comportamiento del proyecto o situacin (modelo geotcnico)

3. Definir el propsito general y especfico del plan de monitoreo (s/etapa)

4. Formular el interrogante geotcnico que debe ser respondido por el plan de

observacin NO SE DEBE INSTALAR UN INSTRUMENTO SI NO VA A

RESPONDER UN CUESTIONAMIENTO ESPECIFICO O IDENTIFICAR UN

MODO POTENCIAL DE FALLA

5. Seleccionar los parmetros a ser monitoreados (causas y efectos)

presin de agua

esfuerzos totales (tierra y/o contra estructuras)

desplazamientos verticales y/o horizontales (externos e internos)

inclinaciones

deformaciones (internas, estructuras de contencin o soporte)

temperaturas


6. Establecer el rango de la magnitud de los cambios u oscilaciones probables (modelacin analtica)

Valor mx. (rango), Valor min (sensibilidad Instrumentos y exactitud) . Estrategias de medicin

7. Identificar y Disear los Planes de Intervencin o Contingencia (Plan B)

Definicin de criterios para actuar, niveles de amenaza (SEMAFORO)

8. Definicin responsabilidades de diseo, construccin y operacin del sistema de instrumentacin- lneas de comunicacin

Para alcanzar plenamente los objetivos del monitoreo la informacin debe ser OPORTUNA, CONFIABLE Y PRESENTADA EN FORMA TAL QUE PUEDA SER ENTENDIDA, CORRECTA Y EFICIENTEMENTE USADA .

9. Anlisis para la seleccin de los Instrumentos

Consideraciones de confiabilidad y simplicidad (lo barato sale caro)

Anlisis de condiciones con productores


9. Anlisis para la seleccin de instrumentos

Evaluar limitaciones y potencialidades del personal que se encargar de su manejo

Requerimientos de instalacin y de operacin a largo plazo

Adecuacin a las condiciones del terreno y su entorno

Evaluacin Interferencias con construccin y tiempo requerido para instalacin

Sistema de adquisicin de datos/ Condiciones para las lecturas

Requerimientos de repuestos y unidades de lectura en disposicin


10. Ubicacin de instrumentos [debe reflejar la hiptesis de trabajo y compatible con el mtodo de anlisis posterior]

Identificar zonas de mayor inters (zonas dbiles o blandas, de transferencia de esfuerzos, altas presiones de

poros)

Seleccionar secciones prioritarias o representativas en asp. geolgicos-geotcnicos y/o constructivos

Secciones con cambios bruscos en la fundacin (presas)

Seleccionar secciones complementarias de comparacin o chequeo.

Estimar cantidad teniendo en cuenta dificultades de supervivencia

Identificar sitios para obtencin de informacin pronta


11.Plan de registro, y anlisis de factores que puedan afectar los datos

medidos

Proceso constructivo

Condiciones geolgicas y ambientales

12. Estrategias para asegurar correccin en las mediciones

Observaciones visuales

Duplicacin de instrumentos

Sistemas complementarios (controles topografcos)

Anlisis de consistencia y repetibilidad

Calibracin y chequeo


13. Lista de los propsitos especficos de cada instrumento

14. Informe sobre el diseo del sistema

todos los pasos anteriores

Presupuesto Inicial

FASE DE IMPLEMENTACION DEL PROGRAMA

15. Seleccionar mtodo para la adquisicin de la instrumentacin

16. Seleccionar mtodo para la instalacin de la instrumentacin

17. Escribir especificaciones para adquisicin de equipos y servicio

posterior

Contenido de las Especificaciones de Instrumentos a ser

Adquiridos por Costo Mnimo (sin ref. marcas)

PARTE ARTICULO

GENERAL Criterios de EquivalenciaRequisitos de pre-aprobacinCalibracin de Fbrica - generalGarantas de CalidadPrograma de suministroManuales de Operacin yMantenimiento

POR CADA INSTRUMENTO Especificaciones de los materialesCalibracin de Fbrica - Detalles


18. Plan de instalacin

descripcin procedimiento

formatos de control de instalacin

programacin instalacin

entrenamiento del personal

coordinacin con contratista de obra

19. Plan de calibracin

en fabrica (documentos suministrados por fabricante)

ensayos de pre- instalacion (verif. calibracin chequeos de funcionamiento)

post- instalacion (unidades de lectura y elementos embebidos)

20. Plan de mantenimiento durante la vida til


21. Plan de recoleccin de datos, procesamiento, presentacin,

interpretacin, reporte y utilizacin (cond, normales y sit. especiales)

Para alcanzar plenamente los objetivos del monitoreo la informacin

debe ser OPORTUNA, CONFIABLE Y PRESENTADA EN FORMA

TAL QUE PUEDA SER ENTENDIDA, CORRECTA Y

EFICIENTEMENTE POR QUIEN CORRESPONDA

programacin de lecturas y formatos

necesidad o no de procesamiento automatizado

formatos y grficos de presentacin

criterios y procedimientos para interpretacin

plan de acciones correctivas y/o contingentes

22. Presupuesto Revisado

Incertidumbre en el Contexto de un Programa de

Monitoreo - Definiciones

CONFORMIDAD: Acoplamiento de un instrumento al entornodonde esta instalado, es determinante para la exactitud (o error)de una medicin. Idealmente un instrumento no debe alterar lascondiciones del sitio en que se busca monitorear un parmetrodado. Depende de la configuracin y diseo del instrumento, delas condiciones para su instalacin y la instalacin misma.

EXACTITUD (Accuracy): Proximidad de una medicin al valorreal de la variable medida (a partir del momento en que empieza aser medida), se expresa en trminos +/- (unidad o %). Se obtienedurante la calibracin de los instrumentos (contra estndarespatronados). Indica que tan correcta puede ser una medida.Cuando se expresa en % pueden ser menos exactos cuandoestos aplican sobre todo el rango de medida

.

PRECISION (Repetibilidad):. Es el grado de aproximacin de

varias lecturas a su promedio aritmtico, la exactitud requiere

precisin, la precisin no requiere exactitud. En algunos

condiciones y dependiendo del objeto de las mediciones es mas

importante que la exactitud, ya que en muchas situaciones son

mas significativos los cambios en el tiempo que el valor real.

Exacto y PrecisoNO Preciso, pero con

muchas lecturas se

puede en promedio

aproximar exactitud

Preciso pero inexacto

Error SistemticoError Aleatorio

Conceptos y Definiciones en el contexto de un Programa

de Monitoreo (3)

RESOLUCION: Divisin mas pequea en la escala delectura en instrumentos anlogos permite interpolacin,usualmente decrece a medida que el rango crece. Se leconfunde con exactitud accuracy. En un instrumentodigital es el cambio en el ltimo dgito. Buena exactitudrequiere buena resolucin, deben ser compatibles

SENSIBILIDAD: La magnitud de la respuesta de untransductor a una entrada de determinada magnitud de lavariable que pretende medir (eje. mV/Kpa). Altasensibilidad no implica ni alta exactitud, ni alta precisin.

LINEARIDAD: Cuando el sistema de medicin respondeproporcionalmente a la magnitud de la variable medida.(%)

Conceptos y Definiciones en el contexto de un Programa

de Monitoreo (3)

HISTERESIS : Cuando el sistema de medicin cambiacclicamente con la magnitud de la variable medida (no sontiles cuando la variables medida cambia rpidamente, sepuede reportar como una desviacin)

RANGO: Lectura mas alta y mas baja que el instrumentodebe poder realizar; ordinariamente se especifica el valormas alto

RUIDO: Trmino que da cuenta de variaciones aleatorias delas mediciones causadas por factores externos, afectando laprecisin y la exactitud

ERROR : Diferencia entre un valor medido y el valorverdadero, matemticamente sera igual a la exactitud peroen principio tambin depende de la resolucin, as que:

EXACTITUD + RESOLUCION = ERROR POTENCIAL

y en la prctica de muchos otros factores

Exactitud 0,1%

Resolucin=1%

Error potencial, 0.1%+1,0=1,1%

Exactitud 1,0%

Resolucin= 0,1

Error potencial, 1,0%+0,1=1,1%

"BURDOS" Inexperiencia Cuidado

Malas lecturas y registros Entrenamiento

Proc. equivocado Duplicar (Redundancia)

SISTEMATICOS Deficiente Calibracin Calibracin previa

Histresis Recalibracin

No linearidad Protocolos lectura

CONFORMIDAD Defecto instalacin Seleccin Instrumentos

Lim. diseo Instrumento Req. Instalacin

AMBIENTALES Efectos del Clima Reg. cambios de clima

Corrosin Seleccin Instrumentos

Vibracin

OBSERVACION Cambios en el observador Entrenamiento

Automatizacin toma datos

MUESTREO Falta de representatividad Sitios Representativos

Duplicar (Redundancia)

ALEATORIOS Ruido Seleccin Instrumentos

Ambientales Duplicar (Redundancia)

LEY DE MURPHY Si algo puede fallar, sucederaNINGUNA

Bases para el xito de un Programa de Monitoreo

Planeacin - sistemtica y consistente con el tipo de proyecto

Participacin- comprometida de todas las partes involucradas en elproyecto con el objetivo de obtener datos confiables de manera

oportuna y correlacionables con actividades constructivas claves. En

situaciones particulares (problemas de estabilidad en reas urbana)

esto involucra a la comunidad

Liderazgo- en general la experiencia seala que el consultorgeotcnico responsable del diseo de un proyecto, debera ser quien

asuma el liderazgo en el manejo, crtica e interpretacin oportuna de la

informacin.

Orden - Debido a que en proyectos de complejidad la instalacin deinstrumentacin y eventualmente su seguimiento afecta la labor del

contratista, la gerencia de proyecto esta llamada a hacer las

coordinacin de las acciones e intervenciones requeridas para que la

gestin de seguimiento se adelante sin contratiempos y cumpla sus

objetivos

Estructura de una Instalacin Instrumental

Transductor

(sensor)

Dispositivo que

convierte un

cambio fsico (lo

que se quiere

observar) en una

seal de salida

Acceso/

Comunicacin

Sistema de Adquisicin

de Datos

Manual

Unidades porttiles

Sis. Automatizados , Telemetra

Hidrulicos - Manmetros

Neumticos - (Abiertos/Cerrados)

Elctricos- (resistividad,c. vibratil,

potencimetros, etc)

pticos/Electrnicos

Electromagnticos (TDR)

TIPO INSTRUMENTOS

Mecnicos/ deformmetros

micrmetros

MONITOREO DE PRESIONES Y FLUJOS DE

AGUA

Consideraciones Generales

Los parmetros usualmente medidos son presiones y caudales, sinembargo, en condiciones especiales o particulares son tambin parte

de los monitoreo del agua: la temperatura y la caracterizacin

sistemtica de sus propiedades fsico-qumicas (ctrl ambiental).

Los monitorios de agua en la medida de los posible deben sercontinuos y sistemticos y cubrir en la fase de estudio al menos un

ciclo hidrolgico completo.

Los monitoreos de presiones de agua se utilizan para: el control de laconstruccin de rellenos; hacer seguimiento a la estabilidad de taludes

(naturales, de corte y/o de dique y terraplenes), evaluar empujes sobre

estructuras de contencin; evaluacin de supresiones, control del

avance de los procesos de consolidacin. Entre tanto las mediciones

de flujo se utilizan en presas, excavaciones subterrneas y a cielo

abierto

Tipos de Piezmetros

ABIERTOS - CASAGRANDE

CERRADOS O HIDRAULICOS

DIAFRAGMA

NEUMTICOS

ELCTRICOS

RESISTIVIDAD

ALAMBRE VIBRATORIO

FIBRA OPTICA (FOP)

PIEZOMETRO CONTINUO - Masas de roca (Instalacin)

Pozos de Observacin y Piezmetros Abiertos o de

Casagrande

Sonda de

Registro

Freatmetro o pozo

de observacin

Piezmetro Abierto

Sello bentonitaCabeza

Piezomtrica

Nivel de Agua

Relleno

heterogeneo

Tapa

ventilacin

Nivel de Agua

Piedra

porosa

Piedra

porosa

lechada

cemento

Tapa

ventilacin

Instalacin Piezmetro Abierto

Arena gruesa

Tubo

piezmetro

Sello

bentonita

Pellets de

bentonita

Piedra

porosa

Lecho de

arena

Tubo

tremie

Bomba

lechada

Piezmetros Abiertos Practicas LocalesPiezmetro Cerrado o Hidrulico

Lechada

Sello de

bentonita

Arena

Gravillosa

Piedra Porosa

Tubos Plsticos con

agua deaireda

Manmetro

Vlvulas

wHPmPw

Pw

Pm

H

6 mSuperficie del Relleno

Nivel piezomtrico mnimo

Superficie

terreno natural

H

Mximo desnivel

Piezmetros de Diafragma - Esquema

EN SUPERFICIE

ENTERRADO

NEUMTICOELCTRICO

TAMBIEN PUEDE SER OPTICO

Piezmetro Neumtico Principio de Operacin

e Instalacin

Lechada

cemento

Caja de conexin a

unidad de lectura

Sello

bentonita

Transductor cerrado

lectura mientras el gas

fluye

Transductor Abierto o de

vlvula de cheque

Tranductor cerrado

lectura sin flujo de gas

Transductor cerrado

tres tubos lectura

mientras el gas fluye

Piezmetro Neumtico - Elementos

Unidad de lectura o

toma de datos portatil

Punta piezometrica

Cabeza de un Piezmetro de Cuerda Vibratil

Filtro

Diafragma

Unidad de Bobinas

Cuerda o Hilo

Fijador del Hilo

Anillos de aislamiento 0

)(4 2

0

22

0

0

ffEg

L

L

L

Principio del Indicador acstico de Andr Coyne (1931)

g

Lf

2

1 Calibracin y ajustes

por efectos de

temperatura y presin

Cabezas Piezmetricas de Hilo Vibratorio

Esquemas Piezmetros Elctrico de Resistencia

Pegado

No Pegado - Carlson

Piezmetro Elctrico Removible

Piezmetro de diafragma de FOP

Principio del Interfermetro de Fraby -Perot

Al cambiar su distancia

se produce una

interferencia en el rayo

de luz incidente y

reflejado, asociable al

cambio de dimensiones

de la cavidad que es

proporcional a la presin

actuante en el diafragma

Puntos de Fijacin

Cavidad de Fraby Perot

EspejosFibra ptica

Tubo capilar de vidrio

Piezmetro Multipunto con sondas movibles (Piezofor Francia)

Instalacin

membrana flexible e

insercin sonda

Bolsa de

Aire

INTALACION

INICIALTubo

perforado

con lechada

que se fisura

al fraguar

Agua

presurizada

mayores

presiones

que las

actuantes

Expulsin del

agua inflando la

bomba

Aislamiento del punto

de medicin inflando

empaque y

desinflando de la

bomba

Balanceo de la presin

externa con la presin

interna en la sonda

Presin

minitoreada con un

sistema

elctrico

Piezmetro Multipunto sin Uso de Lechos de Arena y Sellos

Tubo para la

inyeccin de lechada

de mortero bentonita

Conducto con los

conectores para la

unidad de registro

Eliminacin de los sellos de

aislamiento y de los lechos

de arenas para la cabezas.

Problemas potenciales

(i) Baja permeabilidad de

la lechada retraso

excesivo ? Suelos.

permeables

(ii) Permeabilidad de la

lechada permite

comunicacin vertical

?

Permeabilidad lechada 1 >10 Significativa Extensin

Alta,

movimiento

superficial o

profundo

B ,10 a 1,0 2 a 10 Regular

Extensin

con cambios

intermitentes

Lento

C 0,02 a 0,1 0,5 a 2 BajaExtensin y

contraccin

Debe ser

observado

D >0,1 ninguna Baja IrregularMovimientos

Locales

Monitoreo de Convergencia

Extensmetro de Cinta Cinta en serie con un micrmetro y un sistema para controlar y standarizar la tensin

Mediciones de convergencia en excavaciones abiertas (cerrado) y

subterrneas

Pernos anclados en la roca

Monitoreo de Convergencias Extensmetros de Cinta y Med. Opticas

Sistema de Control de Tensin Nematico

Objetivo Optico para

ser montado sobre

los pines de control

Instrumentacin Tneles - Buenavista

Medidores de agrietamiento elctricos

Medidores de Movimiento

en grietas y juntas

Monitoreo de Desplazamientos Verticales

Internos

PUNTOS DE OBSERVACION AISLADOS

Plataformas o platinas de asentamiento

Sistema de anclaje tipo Borros

Celdas de asentamiento hidrulicas

EXTENSOMETROS: instrumentos para medir cambios de

distancia o posicin entre puntos alineados sobre una misma lnea

(Hz, Vr o cualquier otra direccin), que en muchos casos esta

definida por una perforacin previamente realizada.

Extensmetros de cruceta - mecnicos

Extensmetros de sonda elctrica o magntica

SISTEMAS CONTINUOS Y MULTIPUNTO

Platinas de Asentamiento

Suelo Compresible

Suelo Firme Varilla anclada

Ctrl.

TopogrficoMed.

Directa

Friccion

negativa

Cruceta o

Anclaje Borros

Platinas de Asentamientos Sistemas Borros

DE UN SOLO PUNTO (Nivel de Manguera)

Celdas de Asentamiento HidrulicasCeldas de Asentamiento Hidrulicas (2)

DE UN SOLO PUNTO

Extensmetros Multipunto

Tipo Cruceta para Medicin de Asentamientos en Presas

CrucetasTubos

telescpicos

Sonda de Patas

Retractiles


de Sonda Electrica/Magntica para medicin de Asentamientos

Anillos

Sensores

Anillo Final

en Mat

firme

Relleno de

Lechada

Sonda Elctrica -

VoltajeSonda Magntica

Magnetos

tipo araa

fijados con

lechada

Tubos

telecpicos

Discos

Magnticos

embebidos

en el relleno

Magneto de

Referencia Final en

Mat firme

Tubo de inclinmetro

dentro del tubo

corrugado

Extensmetros de Sonda- AsentamientosExtensmetros Multipunto

Instalacin de los Magnetos

Manguera de

iny. lechada

Magneto

de

referencia

Magnetos

araa

aguaCaja proteccin

CELDAS DE ASENTAMIENTO HIDRALICA MULTIPUNTO

Control simultneo de asentamiento en sitios contiguos o

estructuras vecinas

CELDAS DE ASENTAMIENTO HIDRALICA -

CONTINUAS

TanqueCarretel

del cableSuministro de agua

Detalle del vertedero

vertedero

Tubo PVC

Piezmetro

uniones PVC

Juntas de expansin PVC

Cable para arrastrarlo Cable Conductor

Clinmetros de Superficie

Medir la inclinacin de taludes,

muros, estructuras de

contencin, uniaxiales o biaxiales

Calificacin Actividad con Clinmetros en Taludes (JRA)

Grado de

Riesgo

Variacin

Diaria (sec)

Variacin

Acumulada

(sec/mes)

Tendencia

acumulacin

en una

direccin

Correlacin

direccin e

inclinacin

movimiento

Actividad

A >5 >100Muy

SignificativaEvidente

Alta,

movimiento

superficial o

profundo

B 1 a 5 30 a 100 Significativa Evidente Lento

C

Situaciones de Empleo (2)Inclinmetros Elementos

Tubera Gua Inclinmetros - Importancia del Tubo Gua

La vida til de un inclinmetro depende ESENCIALMENTE del tubo gua, de sus condiciones de instalacin y calidad. El dispositivo se acaba si se obstruye, se rompe y/o punzona y se impide o dificulta el paso de la sonda

A mayor dimetro mejor

Deslizamientos con importantes desplazamientos dimetros de 3,5 plg

Estructuras nuevas o deslizamientos con desplazamientos moderados dimetros de 2,75 plg.

La calidad de las ranuras

Resistencia de los tubos [presin por la lechada de confinamiento, importante en instalaciones profundas]

Sellado de las juntas (ingreso de lechada - obstruccin)

Tipo de Juntas (uso para medir asentamientos con sondas mecnicas

Material de los tubos Plsticos por peso y facilidad de ensamble

Inclinmetros Detalles Inclinmetros Detalles (2)

Inclinmetros Principios de Operacin

Inclinmetro con control de enroscamiento

Control de Enroscamiento (respecto

de la parte superior del revestimiento

gua)

Inclinmetro de Tubo Deformmetro (Japn)

Inclinmetro de Tubo Deformmetro (2)(Japn) Calificacin Actividad con Inclinmetro de Deformmetro de Tubo (JRA)

Grado de

Riesgo

Variacin

Acumulada

(10-4/ mes)

Tendencia de la AcumulacinPosibilidad de

existencia de

S. falla

Actividad

Acumulativa Fluctuante

A >5000Muy

SignificativaAcumulativa Existe

Alta,

movimiento

superficial o

profundo

B >1000 Significativa Acumulativa Existe Lento

C >100 LigeraIntermitente,

retornoExiste

Debe ser

observado

D>1000 (corto

tiempo)Ninguna

Errtica,

retornoNinguna

Movimientos

Locales, no

deslizamiento

Monitoreo de Desplazamientos Horizontales InternosExtensmetros Simples y Multipunto

Cabezas Mecnicas

Deformmetro Mecnico

Encamisados

Lechada

Anclajes

Cabezas Elctricas


Varillas de fibra de vidrio

en fundas de nylon de

longitudes

predeterminadas

ancladas con lechada de

cemento a la roca

Deformmetros Elctricos

Medidores de deformacin y perno de

convergencia para colocacin de un objetivo

ptico, antes de colocar el concreto lanzado

Aproximacin al Control Integrado de Deformaciones y

Desplazamientos durante Construccin

(Contexto Mtodo de Observacin)

Desarrollo de la

construccin

Toma de

Datos (t. real) Del Desarrollo

Obra

Del Monitoreo

Almacenamiento y

Procesamiento de

datos

GIS- Grupos de

Datos

Actualizar

modelacin y

predicciones

Ajuste de los

diseos, planes

alternativos

Oficina

Terreno

Principio Bsico

Objeto Observado

(cualquier punto

en el terreno)

SCANNER

Fotocelda

Espejo Oscilante, Vr y Hz

Laser

ESCANEO EN 3-D - Apoyo al MonitoreoDesarrollo fsico y Evaluaciones Numricas en Tiempo Real

Escaneo 3D

Terreno Observado en

13 sesiones de scaner

Apoyo para Modelacin

La reflectometra en el Dominio del Tiempo TDR(Tcnica Geofsica)

PRINCIPIO BASICO: el seguimiento al viaje de un pulso electromagntico

a travs de un cable permite registrar los puntos de cambios de

impedancia por efectos de una interferencia (una rotura por ejemplo), al

generarse un pulso reflejado que puede ser recogido por un receptor; la

posicin del sitio se detecta a partir de la velocidad de propagacin del

pulso que es mas o menos constante (velocidad de la luz) y el tiempo

trascurrido. Si el extremo del cable esta bien terminado y no hay rupturas

no hay onda reflejada. Su uso se inicio para detectar roturas en cables

telefnicos.

Posteriormente la tcnica se ha extendido al campo de la fsico qumica,especficamente a la espectroscopia dielctrica, al permitir la TDR a

travs de la evaluacin de los cambios en las velocidades de las ondas

EM, controlados por los cambios en la constante dielctrica del medio lo

que permite la evaluacin de cambios de humedad y densidad de los

materiales.

Valor relacionado con la

impedancia del cable

Numero de eventos de

scaneo relacionados con la

longitud del cable

En la medida que el

cable se deforma

aparecen picos en

forma de la seal

ondulatoria

La magnitud de los

picos de reflexin en

el TDR es

proporcional a la

magnitud de la

deformacin

La reflectometra en el Dominio del Tiempo TDRTDR- Como un Geo-Nervio

MONITOREO DE PRESIONES DE TIERRA

Celdas de Presin de Tierras

Flexibles o de

Diafragma

Deflexin

continua mayor

en el centro


Rgidas

Registra la compresin axial

de un elemento prismtico

rgido de propiedades esf-def

conocidas.

Deflexin uniforme Encamisado aislante


Huecas

Hidrulicas

Elctricas

Celdas de Presin para Esfuerzos Radiales y

Tangenciales en Tneles

Tangencial

Radial

Celdas de Presin Inalmbricas Principios de Operacin de las Celdas Flexibles

NEUMTICA

TIPO GLOETZ

1-voluminosa

2- no lineal

3- prob.purgado

Principios de Operacin de las Celdas Flexibles (2)

Cuerda Vibratil

Deformmetros

Pegados

1- Respuesta Lineal

2- Rpida (c. dinmicas)

3-Susceptibles a la

humedad

1- Respuesta No

Lineal

2- Algo lentas

3-Durables

4- Prob. tempe

Celdas de Presin de

Tierras en un Muro

Convencional

Celdas de

Presin de Tierras

en un Muro

Anclado

Las Mediciones de las Celdas de Carga

Lo ideal seria tener una celda de iguales propiedades

esfuerzo-deformacin-tiempo del suelo en que ser

colocada, esto sin embargo es un imposible por la

complejidad de las propiedades reolgicas de los

suelos f (tipo de suelo, historia de esfuerzos, nivel de

esfuerzos normales y de corte, condiciones de borde y

drenaje y otros efectos ambientales) . En otras palabras

los problemas de conformidad de una celda de carga

pueden ser importantes y usualmente el esfuerzo

registrado no es en rigor el esfuerzo actuante y en

consecuencia debe ser corregido de manera

consistente para minimizar los problemas de

EXACTITUD Y CONFIABILIDAD

Las Mediciones de las Celdas de Carga

Calibrar las celdas en dos condiciones: en un fluido

(aire, agua, aceite, condiciones isotrpicas) y en el

suelo que se va a emplear usando cmaras triaxiales

grandes u odmetros. De este procedimiento resultan

dos factores de calibracin: el factor en fluido, Cf, y el

factor en suelo Cs. Los cuales representan el esfuerzo

registrado por la celda EN CADA SITUACION por

unidad de esfuerzo aplicado. En estos trminos cuando

una celda registra un valor esfuerzo X; se pueden

establecer dos valores de esfuerzo el esfuerzo normal

medido por la celda y el esfuerzo que

actuaria si esta estuviera colocada

en el suelo. La relacin entre las dos se conoce como la

RAZON DE REGISTRO, R.

fC CX /

sS CX /

Las Mediciones de las Celdas de Carga (2)

Si R > 1,0 SOBRE REGISTRO la celda mide mas que el esfuerzo que actua

Si R < 1,0 SUB REGISTRO la celda mide menos del esfuerzo que actua

R = F( muchos factores, adems de que la respuesta

en general de las celdas es no lineal)

Calibracin de las CeldasAspectos que Afectan las Mediciones de las Celdas (1)

Propiedades de la Celda y Su Geometria

Razn de Aspecto (T/D)

Rigidez Suelo Celda S

T/D< 0,20 D

T

d t

Relacin de Rigidez Suelo-Celda S

Ra

z

n d

e R

eg

istr

o,

R

3

3

*t

d

E

ES

celda

suelo

Aspectos que Afectan las Mediciones de las Celdas (2)

Propiedades de la Celda y Su Geometra

Rotacin de Esfuerzos Laterales (Askegaard)

sueloD

T)](9,14,1[70,0

Valores tericos

insercin elptica

infinitivamente rgida

Es

fue

rzo

No

rma

l e

n c

on

d.

Iso

tr

pic

a

Es

fue

rzo

No

rma

l e

n c

on

d.

Un

idim

en

sio

nal

Relacin de Poisson, Modulo de Deformacin del Suelo Es (psi)

Po

rcen

taje

de E

sfu

erz

o l

ate

ral

actu

an

do

no

rmal

a l

a c

eld

a

Razn de Aspecto T/D



Distribucin de Esfuerzos sobre la Celda

Concentracin de esfuerzos en la parte externa tiende a sobreregistrar

En materiales arenosos cerca de estados de falla igualmente se presenta sobreregistro

Deflexin del Diafragma o del Cilindro (arqueo) 000,5000,2

d

000,20

d

Flexibles

Rgidas

45,025,02

2

D

d



Sensibilidad a los esfuerzos trasversales

Alta sensibilidad

transversal

Muy baja

sensibilidad

transversal

Deformimetros


Propiedades de los Suelos

Condiciones de Esfuerzos en los que

deben calibrarse

Efectos de Colocacin

Efecto Bolsillo por las condiciones de

compactacin del suelo

que rodea la celda

En corte o superpuesta

Tamao de la Partcula vs Dimetro Celda

(punzonamiento)

501050

D

d

Ko

Isotrpica


Condiciones Ambientales

Humedad y Corrosin

Esfuerzos durante la Colocacin por equipos de compactacin Pueden llevar al dao y perdida del instrumento por sobreesfuerzo

Temperatura

Efecto de la temperatura en Celdas de Hilo Vibratil

con Aceite como Fluido (2)

Troy & Hagerty 2007



Troy & Hagerty 2007

Ca

mb

io d

e p

resi

n p

or

gra

do

F

Presin esttica de sobrecapa (psf)



Troy & Hagerty 2007

Presin terica de sobrecapa

Temperatura

Presin medida

Pre

sio

n M

ed

ida

(p

sf)

Fecha

Tem

pera

tura

Inte

rio

r su

elo

, F

Presin corregida

Disposicin Usual de las Celdas en Rellenos

Determinacin de

Esfuerzos principales

Relleno Zanja

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