Introducción al sondeo de cono estático del cono de presión de agua intersticial

La primera medición eléctrica estática de la presión de cono de la presión de poro fue desarrollada por Janbu y Senneset (1974) en el Instituto Geotécnico Noruego (NGI). Al mismo tiempo, Torstensson (1975) en Suecia y Wissa et al (1975) en Estados Unidos también desarrollaron CPT que podían medir la presión de poro. Después de 1980, aparecieron y se aplicaron en la práctica de la ingeniería algunos resultados de investigaciones sobre la medición simultánea de la presión intersticial y la resistencia lateral. En 1989, el ISSMFE recomendó el uso de piedra permeable ubicada en la parte posterior de la punta del cono para la presión de poro u, y posteriormente la posición del CPTU con respecto a las pruebas de presión de poro se basó en gran medida en esto.

Los resultados de las pruebas de CPTU muestran que se ha utilizado ampliamente en el campo de la ingeniería geotécnica, e incluye principalmente cuatro aspectos:

(1) Corregir la resistencia de la punta del cono para hacer el cono. resistencia al vuelco Refleja verdaderamente las propiedades del suelo;

(2) Evalúa las características de filtración y consolidación;

(3) Distingue los métodos de drenaje, drenaje parcial y penetración sin drenaje para satisfacer diferentes necesidades

(4) Mejorar la confiabilidad de la estratificación y clasificación del suelo.

Los resultados de la investigación muestran que la aplicación de CPTU en estudios de ingeniería tiene las siguientes ventajas:

(1) La división estratigráfica es más precisa;

(2 ) La clasificación del suelo es más precisa.

(3) Las pruebas de los parámetros mecánicos del suelo, como el coeficiente de consolidación, son más económicas.

I. Sonda

La Figura 3-30 muestra una sonda de presión de agua de poro (A.G. Franklin y S.S. Cooper, 1981). Como se puede ver en la figura, tiene tres sensores para determinar la resistencia final qc, la resistencia lateral fs y la presión de poros u. Todos son galgas extensométricas resistivas, donde los sensores qc y fs son los mismos que los de la sonda de contacto estática de cono motorizada tradicional descrita en la sección anterior y son indistinguibles entre sí. La celda de presión de deformación resistiva detecta la presión del agua de los poros en la punta del cono, que se transmite a través de los poros internos mediante un elemento poroso permeable en la punta del cono.

Figura 3-30 El componente poroso de la sonda de presión de agua intersticial

El componente poroso es la parte más importante de la sonda de presión de agua intersticial. Está hecho de materiales cerámicos especiales o. Acero inoxidable Los poros de este elemento son muy pequeños, más pequeños que las partículas pegajosas, y las partículas del suelo no pueden entrar, por lo que pueden tener suficiente permeabilidad para permitir que la caja de presión responda rápidamente y la punta del cono esté expuesta al aire (o). Suelo no saturado por un corto tiempo medio. suelo no saturado), hay una presión de entrada lo suficientemente alta como para mantener su saturación interna. Las diferentes posiciones del elemento poroso constituyen la principal diferencia entre las sondas de presión de agua de poro. (Figura 3-30) pueden ser: el elemento poroso está ubicado en la parte superior del cono; ② el elemento poroso está ubicado dentro de una cierta posición de; el cono; ③ el elemento poroso El elemento está ubicado en la unión de la base del cono y el cilindro.

Los valores medidos de la presión del agua intersticial también son diferentes dependiendo de la posición del elemento poroso en el cono. Los resultados de la medición de la sonda del tubo de presión muestran que el valor de la presión del agua de los poros es máximo en la parte superior (Tortensson, 1975; Baligh y Levadonx, 1980; Tumay et al., 1981; Battaglio et al., 1981). Para alcanzar la presión máxima del agua de poro, el elemento permeable al agua se coloca en la parte superior del cono.

Figura 3-31 Resultados de la prueba del cono estático del cono de presión de agua de poro

Dado que la parte superior del cono se daña fácilmente, los componentes porosos generalmente se colocan dentro del cono (Tumay et al. 1981 , De Ruiter 1981, Zuidberg et al. Generalmente se cree que con elementos porosos montados de esta manera, la sonda tiene la máxima sensibilidad a los cambios en la capa del suelo.

La posición del elemento poroso mostrada en la Figura 3-30 (Senneset, 1974; CampaneHa et al., 1982; Tavenas et al., 1982) tiene la ventaja de una mejor protección contra daños y desgaste, y son más probable que alcance la saturación. Sin embargo, el estado de tensión aquí no es lo suficientemente estable y puede reducir la repetibilidad de las mediciones (J. De Ruiter, 1982).

Para poder relacionar la presión del agua de poro con la resistencia de la cara final qc y la resistencia lateral fs, toda la geometría de la sonda debe diseñarse como una sonda tradicional. Las sondas están disponibles en áreas de sección transversal de 10 cm2 y 15 cm2.

Los componentes porosos y las vías internas deben estar completamente saturados. Para hacer esto, es necesario evacuar la sonda en una cámara de vacío para agotarla por completo, luego saturarla con agua destilada y finalmente sellarla en una fina bolsa de plástico llena de agua para su uso posterior.

2. Uso in situ

Al realizar pruebas de penetración estática del cono de presión de agua intersticial, se debe respetar estrictamente la velocidad de penetración estándar de 2 cm/segundo (J. De Ruiter). . Cuando se presiona la sonda en el suelo, se perfora la cinta plástica que envuelve el exterior del cono. La saturación en elementos porosos y perforaciones para canales internos de agua puede disminuir en el suelo antes de llegar al nivel freático. Para evitar esto, si el agua subterránea no es profunda, perfore o excave debajo del agua subterránea y comience la prueba de penetración en esta elevación.

Cuando se produce una rotura durante la penetración (como por ejemplo al coger una varilla de descarga), se puede realizar una prueba de disipación de presión de agua intersticial sobre la cohesión.

Figura 3-32 Resultados de la prueba de penetración del cono estático del cono de presión de agua de poro

3. Aplicación de los resultados de la prueba

Según la presión de agua de poro y el cambio de Se muestra la resistencia final con la profundidad (ver Figura 3-31), y se puede calcular la relación de presión de poro u/qc de formaciones a diferentes profundidades. Muchas mediciones muestran que u/qc es muy bajo en suelos arenosos, mientras que u/qc en suelos arcillosos y suelos cohesivos es mucho mayor. Los suelos se pueden clasificar y estratificar en consecuencia. El uso de u/qc para clasificar y delinear formaciones es más preciso que el uso anterior de qc y la relación de flujo Rf (Baligh et al., 1980).

Resultados de la prueba de penetración estática del cono de presión de agua de poros La Figura 3-32 muestra los resultados de la prueba de Jones.G et al (1983) y refleja el mismo patrón que la Figura 3-31.

Tumay et al. (1981) y Baligh et al (1981) también estudiaron la correlación entre la relación de presión de poro u/qc y la relación de sobreconsolidación de roca y suelo OCR, y concluyeron que: u/qc. Disminuye con el aumento de OCR (Figura 3-33). Sin embargo, un trabajo reciente de Almeida y Parry (1985) ha demostrado que la relación entre u/qc y OCR no es lineal, con una pendiente tan grande como la que se muestra en la figura. Muchos estudios también han investigado la relación entre los cambios en la presión del agua de los poros y los cambios en el volumen de arena y la densidad relativa durante la infiltración.

Figura 3-33 Relación entre u/qc y OCR obtenida usando varias sondas de contacto en arcilla de Luisiana

Las pruebas de disipación de presión de agua de poro en el intervalo de permeabilidad muestran que los suelos arenosos son altamente permeables , y el tiempo de disipación de la presión del agua de poro de 50 es generalmente de sólo unos pocos segundos (A.G. Franklin et al., 1981). La arcilla, por otro lado, tarda más en disiparse. Si el tiempo requerido para que la presión de poros se disipe 50 está relacionado con el coeficiente de consolidación, el coeficiente de consolidación horizontal de la arcilla se puede determinar mediante experimentos de disipación.

Algunas unidades domésticas (como la Universidad de Ji) han investigado mucho sobre los detectores de cono de presión de agua de poros y sus aplicaciones.

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