ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN GEOTECNIADr. Ing. Civil Vctor Alejandro RinaldiUniversidad Nacional de Crdoba (Argentina)GEoS Geotechnical and Environmental ServicesUNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

PROBLEMA INGENIERO GEOTCNICO DIAGNSTICO Anlisis del ProblemaModelo FsicoIdentificacin de VariablesEstudios y Ensayos

ESTUDIOS Y ENSAYOSTCNICAS DESTRUCTIVASMuestreo: Perforacin, Muestreadores, Pozos, Calicatas, etcEnsayos In-Situ: Penetrmetros, Dilatmetro, Presimetro, etc.TCNICAS NO DESTRUCTIVASSsmicos: Reflexin Refraccin, Cross-Hole, Down-Hole, SASW, etc.Elctricos: Geoelctrica, Georradar, Conductividad, etc.OPTIMIZACIN: T-E

GEOFSICA Conjunto De Tcnicas Fsicas Y Matemticas Aplicadas A La Exploracin Del Subsuelo Por Medio De Observaciones Efectuadas En La Superficie De La Tierra (Orellana, 1972)

GEOLOGA FSICA GEOFSICA

GEOLOGAGEOTCNIAGEOFSICA?NUEVA ESPECIALIDAD ???TECNICAS NO DESTRUCTIVAS

LOS RESULTADOS SON FUNDAMENTALMENTE CUALITATIVOSLOS RESULTADOS DEPENDEN DEL CONTRASTE ENTRE LAS PROPIEDADES FSICAS A MAPEARES UN COMPLEMENTO DE OTROS ESTUDIOS Y NO UN REEMPLAZODEBEN CONOCERSE LAS RELACINES:TECNICAS NO DESTRUCTIVASGEOTCNICO GEOFSICOHumedad ResistividadPorosidad Resistividad Mdulo Elstico Veloc. de OndaConst. Dielctrica Contaminante

OBJETIVOS DE LA PRESENTACIN

DESCRIPCIN DE LOS MTODOS DE PROSPECCIN GEOFISICOS MS COMUNES DE INVESTIGACIN SUPERFICIAL

REVISIN DE LOS PRINCIPIOS BSICOS DE FUNCIONAMIENTO DE CADA UNO DE LOS MTODOS

LIMITACINES Y ALCANCES DE CADA MTODOMOSTRAR EJEMPLOS PRACTICOS DE APLICACIN

DESCRIBIR LA INTERACCIN DESEABLE ENTRE EL PROFESIONAL Y EL COMITENTE

PLANEAMIENTO DE LA PROSPECCIN UN CONSULTOR COMPETENTE QUE ENTIENDA LOS REQUERIMIENTOS DEL COMITENTEPLANTEO DE OBJETIVOS CLAROS POR PARTE DEL COMITENTECOMITENTE CON MNIMA FORMACIN EN GEOFSICA

PREGUNTAS UTILES CUAL ES EL PROBLEMA?QUE QUIERE EL COMITENTE DETECTAR?CUALES SON LAS CARACTERSTICAS FSICAS DEL ELEMENTO A DETECTAR Y MAPEAR?CUALES SON LAS CARACTERSTICAS FSICAS DEL ENTORNO AL ELEMENTO A DETECTAR?CUAL ES LA RESOLUCIN DESEABLE DEL ESTUDIO?CUAL ES LA FORMA DE PRESENTACIN DE LOS RESULTADOS?

SELECCIN DE LA METODOLOGA CONDUCTIVIDAD ?RESISTIVIDAD ?SISMICIDAD ?PROPIEDADES ELECTROMAGNTICAS ?PROPIEDADES MAGNTICAS ?

PARMETROS GEOFSICOS Resistividad/Conductividad r, s Constante dielctrica k Velocidad de Onda Vs o Vp Densidad g Permeabilidad Magntica: m

PARMETROS GEOFSICOS RELACIN UNIVERSAL

P: es cualquier parmetro geofsico n: Exponente variable entre -1 y 1 n: Porosidad w, m, s: agua, la matriz del suelo y el suelo

METODOS NO DESTRUCTIVOS ONDAS ELSTICAS

PROPAGACIN DE ONDAS SSMICAS

ENERGA Y ATENUACIN

REFLEXIN Y REFRACCINaabPPSvPSvef12bbaPef12SvSvPSvbbf12ShShSh

Coeficiente de Reflexin:

Coeficiente de Transmisin:

Impedancia Del Material:INCIDENCIA NORMALz2z1AiAr

VELOCIDADES ONDA DE COMPRESIN - GEOMATERIALESGreenhouse et al. (1998)

VELOCIDADES DE ONDA DE CORTE - GEOMATERIALESGreenhouse et al. (1998)

VELOCIDADES DE ONDA DE COMPRESIN - HORMIGN Finno et al. (1996)

ENSAYO DE INTEGRIDAD DE PILOTESAnlisis de la Respuesta en TiempoAnlisis de la respuesta en Frecuencia

METODO DE LA RESPUESTA EN TIEMPO Distancia A La Reflexin LI:Reflexin:: Densidad del Material,Vc: Velocidad de propagacin .E: Mdulo elstico del material.A: la seccin transversal.

METODO DE LA RESPUESTA EN FRECUENCIAMovilidad DinmicaLongitud del Pilote

CASOS HISTRICO 1: Pilote en Condicionesfffff = 115 HzL = 4100 / (2 . 115) = 17,80 mL = 18 m

CASOS HISTRICO 2: Defectuoso en la CabezaL = 15 mf = 1650 HzLc = 1,20 mf = 140 HzLp = 14,60 m

CASOS HISTRICO 3: Pilote Seccionadoffff = 570 Hzf = 140 HzLp = 14,60 m HzLd = 3,60 m

f = 140 Hzf = 300 HzLp = 11,00 mCASOS HISTRICO 4: Pila de Puente

2,00m

fundacin de la

pila

Cilindros de

de apoyo

Hormign

Pila del Puente

Excavacin

Puente

Tablero del

CASOS HISTRICO 5: Pilote Colapsado Vista Planta Cao de Agua Vista Frente Derrame

CASOS HISTRICO 5: Pilote ColapsadoEquipo De SealesAcelermetroMasainstrumentadacon TriggerConoDinmicoTrayectoria delas SealesEmitidasPilote

ENSAYO DE IMPACT-ECHOAPLICACIONESDeterminacin de espesores de losas y murosEstudios de delaminacin de pavimentosDeteccin de cavidades e inclusiones en muros, losas, presas, etc.Control de calidad de hormigonado

ENSAYO DE REFLEXIN SSMICA

ENSAYO DE REFLEXIN SSMICADETECCIN DE UN CONDUCTO DE GRAN DIMETRO

ENSAYO DE REFLEXIN SSMICADETECCIN DE UN CONDUCTO DE GRAN DIMETRO

ENSAYO DE CROSS-HOLEAmplificadorOsciloscopioPC-586Geofono 1Geofono 2TriggerImpulsoPozo 1Pozo 2APLICACIONES:Verificacin SsmicaControl de densidadTomografa

ENSAYO DE CROSS-HOLE DISPOSITIVOS DE ENSAYO

ENSAYO DE CROSS-HOLE RESULTADOS TPICOS

ENSAYO DE CROSS-HOLE RESULTADOS TPICOS

ENSAYO DE REFRACCINAPLICACIONES:Perfil geotcnicoDeteccin de Roca

ENSAYO DE REFRACCIN PROCESAMIENTO Y RESULTADOS PSR

0,00 m

14,00 m

1,20 m

Vp = 6250 m/s

Vp = 1756 m/s

Vp = 412 m/s

ENSAYO DE REFRACCIN DISPOSITIVOS DE ENSAYOS

ANALISIS ESPECTRAL: SASW

APLICACIONES:Cambios de EstratigrafaDeteccin de Cavidades e InclusionesEstudio de Paquetes PavimentosControl de CompactacinEstudios GeossmicosANLISIS ESPECTRAL; SASW PROCEDIMIENTO

Cross-Correlacin: Autocorrelaciones: Coherencia: Fase:

Tiempo de Viaje de la Onda: Velocidad de la Onda: Longitud de Onda: ANLISIS ESPECTRAL; SASW PROCESAMIENTO

TOMOGRAFA PixelsTiempo de Viaje de Sa hasta SbEn General:

IncognitaDeterminada GeomtricamenteMedicionesTOMOGRAFAPROCESAMIENTO

Soluciones Para Matrices Sobredimensionadas A. Inversin Matricial B. Mtodos IterativosLos algoritmos ms comunes por este mtodo son:1. ART (Algebraic Reconstruction Technique) (Gordon, 1974)2. IRT (Sequential Image Reconstruction Technique) (Herman, 1980)El error ei se distribuye entre los pixels iluminados por el rayo i en forma proporcional a las longitudes dij:ART : actualiza el vector [S] luego de cada rayo procesadoSIRT Se corrige posterior al procesamiento de todos los rayos

TOMOGRAFA RESULTADOSFlint et al. (1996)

TOMOGRAFA DE SUPERFICIE(Kilty, 1990). DISPOSICIN DE LOS SENSORESPRINCIPIO DE TRABAJO

ANALISIS MODAL DE ESTRUCTURASCONCEPTOModos Tericos de Vibracin (flexin)(Richard et al, 1970) Se Compara Con Los Medidos In Situ

ANLISIS MODAL DE ESTRUCTURASDISPOSITIVOS DE MEDICINAPLICACIONES:Verificacin del estado de servicio de un elemento estructural.Verificacin de las rigideces de los nudos y vnculos del elemento.Verificacin del estado de servicio de un edificios, puentes, estribos, muros de sostenimiento, etc.Verificacin de la respuesta de las estructuras ante solicitaciones ssmicas de diseo y otras fuentes dinmicas (transito, mquinas, etc.

CASO HISTRICO 1: Edificio 20 Pisos

CASO HISTRICO 2: losa de entrepisoAtenuacin de las amplitudes con la distancia para la frecuencia de 12,5 Hz

CASO HISTRICO 2: losa de entrepiso

CASO HISTRICO 3: Atucha II

CASO HISTRICO 4: Compuerta de Central Hidroelctrica Yaciret

CASO HISTRICO 5: Puente Carretero

CASO HISTRICO 6: Puente Zarate

CONTROL DE VIBRACIONESAPLICACIONES Control y evaluacin de mquinas. Control de niveles mximos permisibles para personas y edificaciones . Monitoreo de procesos constructivos e industriales. Mejoramiento del funcionamiento de mquinas. Diseo de fundaciones para mquinas.

CONTROL DE VIBRACIONESRESULTADOS TPICOSEspectro de Frecuencia de la Vibracin (mm/s) Espectro de Frecuencia de la Vibracin (mm)

CASO HISTRICO 1: Compactacin Vibratoria

CASO HISTRICO 1: Compactacin Vibratoria

METODOS NO DESTRUCTIVOS ONDAS ELECTROMAGNTICAS

PROPAGACIN DE ONDASELECTROMAGNTICASECUACIN DE LA PROPAGACINCONSTANTE DE PROPAGACIN

CONSTANTE DE ATENUACINVELOCIDAD DE PROPAGACINCONSTANTE DIELCTRICA

MECANISMOS DE POLARIZACIN

POLARIZACIN EN SUELOS

POLARIZACIN POR ORIENTACIN

POLARIZACIN MAXWELL-WAGNER

PARMETROS GEOFSICOS RELACIN UNIVERSAL

P: es cualquier parmetro geofsico n: Exponente variable entre -1 y 1 n: Porosidad w, m, s: agua, la matriz del suelo y el suelo

CONSTANTES DE ALGUNOS MATERIALESAnnan (1991)

GEORRADAR (GPR)COEFICIENTE DE REFLEXINIMPEDANCIA

GEORRADAR (GPR)SISTEMA DE MEDICIN

CASO HISTRICO 1: TnelesAnnan (1991)

CASO HISTRICO 2: Deslizamiento de un TaludRinaldi y Francisca (1997)

CASO HISTRICO 3: Contaminacin

SONDEO GEOELECTRICO VERTICALAPLICACIONES:Estudios estratigrficos Evaluacin de trazas para rutasMapeo de humedades Deteccin de Napas. Estudios Geoambientales.

RESISTIVIDADES TPICAS DE GEOMATERIALES

SONDEO GEOELECTRICO VERTICALPROCESAMIENTO DE LOS DATOS

SONDEO GEOELECTRICO VERTICALPERFIL GEOELCTRICO

SONDEO GEOELECTRICO VERTICALPROCEDIMIENTO DE MEDICIN

CALICATA GEOELCTRICACONTROL DE COMPACTACIN

TOMOGRAFA GEOELECTRICALoke (1999)

Cavernas (malln) detectadas con un sistema dipolo-dipolo de 28 electrodos. (Loke, 1999)CASO HISTORICO 1:

CASO HISTORICO 2:perfil en un ambiente marino en Miami (Florida) (Loke, 1999)

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORPlano de Ubicacin

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORTraza del Conducto

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORGeoelctrica de Agua

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORPREPARATIVOS Y TRASLADO DE EQUIPOS

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORFLOTACIN DE LA LINEA DE ELECTRODOS

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORPOSICIONAMIENTO Y MEDICIN

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORAjuste de los Sondeos Resistivos y Geotcnicos

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORProcesamiento de un SEV

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORPerfil Resistivo Tipo

RIO DE LA PLATA: CONDUCTO EMISORCurvas de Nivel del Estrato Resistivo

PUERTO DE MONTEVIDEOPLANO DE UBICACIN

PUERTO DE MONTEVIDEOLINEA DE ELECTRODOS

CONCLUSIONESLOS RESULTADOS SON FUNDAMENTALMENTE CUALITATIVOSLOS RESULTADOS DEPENDEN DEL CONTRASTE ENTRE LAS PROPIEDADES FSICAS A MAPEARES UN COMPLEMENTO DE OTROS ESTUDIOS Y NO UN REEMPLAZOREQUIERE DE CONOCIMIENTOS BSICOS DEL COMITENTE DE GEOLOGA Y GEOFSICANO EXISTE SIEMPRE UN NICO MTODO PARA EL MISMO TRABAJO EN DISTINTOS AMBIENTESLOS RESULTADOS NO TIENEN SIEMPRE LA MISMA DEFINICINCADA PROBLEMA REQUIERE UN ANLISIS PARTICULAR PARA LA SELECCIN DEL MTODO OPTIMO