Monitoreo de deslizamientos mediante sistemas de auscultación geotécnica

ING. ALICIA ALPIZAR BARQUERO PRESIDENTE – IIG CONSULTORES

Introducción o antecedentes

Vigilancia de Comportamiento de las

Obras

Evaluación de Seguridad de las Obras y/o del terreno

Ingenieros

Empresas Constructoras

Instituciones Estatales

Dirigido a:

Introducción o antecedentes Monitoreo de:

Obras lineales o puntuales

en entorno urbano

Agenda y programa • Desafíos de la Ingeniería

• Definición de la Auscultación Geotecnica

a. El Método Observacional

b. Pasos del Proceso

c. Magnitudes sujetas a control

d. Equipos de Instrumentación

e. Programas de Seguimiento

• Aplicaciones

• Conclusiones

DESAFIOS DE LA INGENIERIA

Obras ambiciosas

Necesidad de desarrollo

Geologías complejas

Espacios limitados

Avances tecnológicos

¿Qué es la auscultación geotécnica?

• Es la rama de la ingeniería que nos permite medir la respuesta del terreno ante determinadas variaciones en las condiciones de su entorno, las cuales pueden ser debidas a la ejecución de obras o a fenómenos naturales.

• Se fundamenta en el Método Observacional.

Método Observacional (MO) de Peck (1969)

El objetivo fundamental del MO es proporcionar una manera de controlar el proyecto y construcción afianzando la seguridad y minimizando los costos, en la medida que el diseño puede modificar la construcción.

Peck propone dos maneras de aplicar el MO: a. Como la mejor salida (Best way out): cuando se presentan en

el sitio problemas inesperados durante la construcción, el MO es la única esperanza para el buen éxito de la obra.

b. Ab initio: en los que el uso del MO se ha visualizado desde el inicio del proyecto.

Análisis previo

• Exploración para establecer la naturaleza, el patrón y las propiedades del sitio.

• Evaluar las condiciones más probables que se pueden presentar.

Diseño

• Establecer el diseño basado en una hipótesis de trabajo.

• Calcular los mismos valores bajo las condiciones más desfavorables.

• Seleccionar de manera anticipada las acciones a seguir o modificar el diseño para cada pronóstico.

Instrumentación

• Seleccionar las cantidades que serán observadas.

• Medir las cantidades que serán observadas y evaluar las condiciones reales.

Análisis e Interpretación

• Modificar el diseño para adaptarlo a las condiciones reales.

PASOS DEL MÉTODO OBSERVACIONAL Y LA AUSCULTACIÓN GEOTECNICA

Mag

nit

ud

es e

n C

on

tro

l

Movimientos Superficiales

Control Topográfico

Movimientos Horizontales y Verticales

Inclinómetros

Increx

Sliding

Extensómetros

Apertura de Grietas Extensómetros

horizontales

Presiones Intersticiales

Piezómetros abiertos

Piezómetros cuerda vibrante

Fuerzas de Anclaje Celdas de Carga

Instrumentación

Monitoreo

Auscultación

INSTRUMENTACIÓN

• Constituye la parte instrumental del Plan de Auscultación

• Para su diseño se debe definir y concretar:

– La finalidad de la instrumentación

– Variables a conocer y medir

– Interrelación entre las variables que permita el contraste

– Tipos de aparatos de medida:

• Fundamento físico en que se basan

• Robustez, fiabilidad, precisión y tolerancias admisibles

• Rango de medidas

• Limitaciones de emplazamiento y seguimiento

– Secciones representativas a instrumentar, emplazamiento y profundidad de colocación de los aparatos, así como momento de su puesta en obra

– Interferencias con las obras o estructuras

– Seguimiento: Frecuencia de las lecturas, velocidad de información y tratamiento de los datos

• ¡Hay que contemplar el riesgo de perder equipos!: Duplicar

ADQUISICION MANUAL DE TOPOGRAFIA

INCLINOMETRIA

RELLENO TUBERÍA INCLINOMÉTRICA DE

ALUMINIO ANODIZADO O DE ABS

MANGUITO DE

EMPALME

TAPÓN DE BOCA

TAPÓN DE FONDO

ARQUETA DE

PROTECCIÓN

INCLINOMETRO

INCLINOMETRO

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

-5 0 5 10 15

Desplazamiento (mm)

Pro

fun

did

ad

(m

)

EXTENSÓMETRO DE VARILLA

Los extensómetros son dispositivos lineales que miden variaciones de longitud entre puntos concretos

EXTENSÓMETRO DE VARILLA

EXTENSÓMETRO DE VARILLA

EXTENSÓMETRO INCREMENTAL

Los extensómetros incrementales solucionan la limitación de puntos de medida, ya que permiten establecer puntos de control cada metro

Miden los incrementos de deformaciones axiales a lo largo de un sondeo, en puntos consecutivos solidariamente unidos al terreno equidistantes inicialmente

EXTENSÓMETRO INCREMENTAL

PIEZOMETROS

Proporcionan de manera automática o manual, información de la presión del agua en los poros.

Abiertos Cuerda Vibrante

PIEZOMETROS MULTINIVEL

CELDAS DE PRESION TOTAL

Son aparatos constituidos por láminas o discos que se instalan en la superficie de estructuras en contacto con el terreno y miden tensiones normales a ellos

Se emplean en estructuras de contención, para determinar las presiones activas y pasivas del suelo

LINEAS CONTINUAS DE ASIENTO

LINEAS CONTINUAS DE ASIENTO

HITOS DE NIVELACIÓN TOPOGRÁFICA

-0,050

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

04-09-07

19-09-07

04-10-07

19-10-07

03-11-07

18-11-07

03-12-07

18-12-07

02-01-08

17-01-08

01-02-08

16-02-08

02-03-08

17-03-08

01-04-08

16-04-08

01-05-08

16-05-08

31-05-08

15-06-08

ASIEN

TO

EN

M

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20

P21 P22 P23 P24 P25 P26 P1002

HITOS DE NIVELACIÓN TOPOGRÁFICA

-0,020

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0,200

0,220

0,240

0,260

0,280

0,300

100.000 1.000.000 10.000.000 100.000.000

TIEMPO (s)

ASIEN

TO

(m

)

P1 P2 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14

P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26

CURVA DE CONSOLIDACIÓN

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

1 10 100 1000 10000 100000

Tiempo (sg)

Defo

rmació

n (

mm

x 0

,001)

HITOS DE NIVELACIÓN TOPOGRÁFICA

-0,050

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

100.000 1.000.000 10.000.000 100.000.000 1.000.000.000

TIEMPO (segundos)

ASIEN

TO

(m

)

P1 P2 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19

P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 MODELO

HITOS DE NIVELACIÓN TOPOGRÁFICA

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

1 10 100 1.000 10.000

TIEMPO (días)

ASIEN

TO

(m

)

MODELO MODELO SIN PRECARGA

Situación actual

Situación a 3 meses

PROGRAMA DE SEGUIMIENTO • Deben ser prolongadas en el tiempo:

– No menos de 3 meses con obra parada

– Superior a un “ciclo climático” si se analizan efectos de este tipo

– Al menos un mes tras la finalización de las obras

• En todo caso, hasta obtener una información fiable o descartar esta posibilidad

• Frecuencia de las lecturas:

– Una periodicidad normal es semanal-quincenal

– Se debe intensificar si se detectan comportamientos anómalos

• Deben estar correlacionadas con las fases, hitos y avances de las obras

• A ser posible deben mantenerse los operarios y aparatos de medición a lo largo de toda la campaña

• Para tratar los datos es preciso disponer de un número mínimo de lecturas (no menos de 5-6)

PROGRAMA DE SEGUIMIENTO • Tratamiento de los datos:

– Debe disponerse de la información con rapidez suficiente para poder adoptar las medidas correctoras o preventivas necesarias en su caso

– Es fundamental reflejarlas en gráficos y analizar sus tendencias

– Debe aplicarse un criterio lógico para descartar medidas erróneas o incorrectas (fallos de lectura, error de los aparatos, alteraciones en las bases de referencia, etc.) que pueden enmascarar comportamientos reales

– Es importante analizar las velocidades de los movimientos

– Cuando se analizan fenómenos temporales muy prolongados es recomendable convertir la escala temporal en logarítmica

– Se deben comparar con las previsiones realizadas y, en su caso, corregirlas a medida que se conocen los resultados

– Hay que realizar la previsión temporal de estabilización de los fenómenos

EJEMPLOS DE APLICACIONES

EJEMPLOS DE APLICACIONES

EJEMPLOS DE APLICACIONES

EJEMPLOS DE APLICACIONES

EJEMPLOS DE APLICACIONES

EJEMPLOS DE APLICACIONES

Registro de Parámetros de comportamiento me permite:

Mejorar los criterios de decisión (intervención / reconstrucción)

Respaldar la toma de decisiones de los profesionales a cargo

Retroalimentar los modelos geotécnicos y los condicionantes previstos

Acercanos a sistemas de estabilización definitivos

CONCLUSIONES La implantación de un sistema de monitoreo, permite mejorar la eficacia de los

mantenimientos preventivos y correctivos.

Por otro lado, el empleo de sistemas de monitoreo, permite no sólo cuantificar el impacto de un problema, sino también aclarar cuál es la causa que genera dicho problema. Por lo que a la hora de plantear actuaciones correctoras, se pueden aplicar soluciones definitivas que resuelvan el origen del problema, en vez de plantear soluciones temporales que frenen momentáneamente el problema.

Asimismo, el coste que supone implantar un sistema de monitoreo, es ínfimo, en comparación con el ahorro económico que puede suponer para el Estado o para las Constructoras, aplicar soluciones correctoras o modificar durante la marcha, el propio proceso constructivo, disponiendo de información detallada que permita asegurar el éxito de dicha solución correctora o de dicha modificación realizada durante la propia ejecución.

Información de Contacto

ING. ALICIA ALPÍZAR BARQUERO

Email: aalpizar@iigconsultores.com

Teléfono: (506) 8922-9161 Web: www.iigconsultores.com

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