Trabajo 9 - Pruebas de Permeabilidad en Rocas

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Esta prueba tiene por objeto medir con cierta precisión el coeficiente de permeabilidad en algún punto de un terreno aluvial, o de una roca muy fisurada cuando existe un manto freático que satura el material.

La prueba consiste en inyectar agua en una cavidad del terreno, de forma geométrica definida, situada debajo del nivel freático, con una carga pequeña constante de agua. La medida del gasto de la carga que lo origina permite calcular el coeficiente de permeabilidad K, en la vecindad de la cavidad con una buena aproximación.

Si Q es gasto de inyección y ?H la carga aplicada, se tiene: Q = C K ?H

Donde;

C = Coeficiente que tiene dimensión de longitud y que caracteriza geométricamente la prueba (gorma de la cavidad y distancia H del tramo de ensaye al nivel freático)

Se demuestra que C tiene los siguiente valores para cavidades de forma geométrica sencilla:

Cavidad en forma de disco de radio C = 4r
Cavidad semiesférica de radio r C = 2?r
Cavidad esférica de radio r C = 4?r
Tubo perforado de longitud L y radio r C 4? / ( 2/L log L/R – 1/2H )

Bomba. Sistema de medición del gasto, incluyendo un recipiente elevado con rebosadero, una válvula de aguja, un cono al que se adapta una válvula de tres pasos, un recipiente de volumen conocido y un cronómetro .

Tubería de longitud suficiente para alcanzar la calidad de inyección.

Sonda eléctrica para medir el nivel de agua en la perforación, con amperímetro de buena sensibilidad.

PROCEDIMIENTO.

1. Se realiza una perforación hasta la profundidad deseada, estabilizando la paredes mediante un ademe, el cual se rellena con grava limpia de muy alta permeabilidad (grava uniforme de 3 cm, por ejemplo) sobre una longitud igual a la deseada para la prueba, por lo general un metro. A continuación se levanta el ademe un metro, quedando la perforación lista para realizar la prueba, Se anota el diámetro en el registro correspondiente.
2. Se mide la profundidad del nivel freático Ho. Respecto a la parte superior del ademe, repitiendo esta medición a distintos tiempos para asegurarse de que este nivel se ha estabilizado.
3. Se pone en marcha la bomba que alimenta el recipiente elevado con rebosadero.
4. Al derramar el agua del recipiente, se abre la válvula 1 con la válvula 2 conectada a la perforación. El agua que se derrama de e canalizarse hasta cierta distancia del punto de medición, o formar un circuito cerrado con el agua bombeada para no perturbar la prueba.
5. Se mide la variación con el tiempo del nivel de agua, h, en la perforación, respecto a la parte superior del adema.
6. Cuando dicho nivel queda estabilizado durante 10 min., se anota el valor correspondiente, Hi.
7. Se conecta ala válvula 2 con el recipiente de volumen conocido, y se mide y anota el tiempo, T, necesario para llenar.
8. Se repite la prueba en el mismo punto, variando los gastos inyectados y midiendo en el mismo punto, variando los gastos inyectados y midiéndolos respectivos niveles estabilizados de agua en la perforación.

Se calcula el coeficiente de permeabilidad del material mediante las fórmulas correspondiente al caso de un tubo perforado de longitud L (generalmente 1 m) y radio r: