Utilización de los piezómetros en ensayos de medición de la presión de poros

Abstract

Con el avance logrado por la Ingeniería Geotécnica en los últimos años, y tomando en cuenta sus múltiples aplicaciones en las obras de Ingeniería Civil, se requiere que los instrumentos utilizados para medir las características del suelo se desarrollen en forma similar, ya que de esta manera se podrá cimentar adecuadamente las estructuras que soportará el terreno, con los datos que puedan brindar dichos instrumentos. En particular, siempre es necesario controlar las presiones de poros que se generarán en los suelos saturados, para de esta manera determinar los esfuerzos efectivos que gobiernan la resistencia, la compresibilidad, y la permeabilidad de las estructuras de tierra. Estas presiones de poros pueden ser medidas mediante los instrumentos denominados Piezómetros, cuya primera versión fue desarrollada por el Sr. Arthur Casagrande, y presentada por primera vez en el Journal de la Sociedad de Ingenieros Civiles de Boston, en abril de 1949. De entonces a la fecha se han desarrollado diversos instrumentos, desde los más simples, denominados piezómetros abiertos, hasta los más sofisticados, que hacen uso de la electrónica y la computación, como pueden ser los piezómetros de transductor con instrumentos de lectura a distancia. Independientemente del grado de sofisticación del instrumento, todos están basados en el mismo principio, que es el de captar el agua subterránea por medio de una sonda porosa colocada en un punto del terreno del cual se quiera obtener información acerca de la presión de poros. Básicamente, la diferencia entro los diversos tipos de piezómetros es la forma en que estos miden las presiones de poros. En el capítulo I de este trabajo se presenta una introducción al estudio de los piezómetros definiendo los conceptos utilizados en esta investigación, que, debido a su poco uso en la ingeniería práctica, pudieran ser desconocidos para el lector interesado en llevar a cabo ensayos de campo con estos instrumentos. Así también, se proporciona información acerca de las aplicaciones de los Piezómetros, y se presentan conceptos generales en lo que respecta al diseño de sistemas de piezómetros, y en lo que respecta a su instalación y mantenimiento durante y después de la construcción. En el capítulo II se presenta una clasificación de tallada de los tipos de piezómetros existentes, sus principales características, y las ventajas y desventajas de cada tipo. Esto ayudará a definir la conveniencia o inconveniencia de cada instrumento para un trabajo determinado, y así, seleccionar adecuadamente el tipo de piezómetro que deberá ser instalado en el terreno. Unidas al desarrollo del Instrumento en sí, se han desarrollado diversas teorías que complementan el estudio de los piez6metros para su utilización en las mediciones de las presiones de poros en el terreno. Principalmente - los conceptos estudiados por los investigadores han sido los referentes al Tiempo de Respuesta v a los Factores de Forma de los piezómetros cilíndricos. Estos conceptos han ido variando con el tiempo, conforme se obtenían los resultados de las investigaciones llevadas a cabo en el transcurso de los años, y conforme al desarrollo de nuevas técnicas de análisis que facilitaron esta labor. En este trabajo se presenta una cronología detallada acerca de la evolución de estos conceptos, llegando a presentarse valores que en la actualidad son considerados como bastante confiables. Tanto el concepto del Tiempo de Respuesta como el concepto de los Factores de Forma para piezómetros cilíndricos han sido desarrollados en los capítulos III y IV de este trabajo. La presente Tesis tiene corno objetivo fundamental el incentivar la aplicación de la instrumentación geotécnica en el Perú, para de esta manera lograr desarrollar una tecnología propia que se adecue a las necesidades del país. En este trabajo se presenta un estudio acerca de las sondas piezométricas para analizar su comportamiento bajo diversas condiciones de carga y drenaje. Esta investigación fue llevada a cabo en el Laboratorio do Ensayos de Materiales de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería. En el capítulo V se presentan los resultados de estos ensayos, así como el detalle de los equipos empleados, y una cronología previa de los antecedentes de la investigación. Toda la información brindada en este trabajo ha 'si do lograda en base a la recopilación y estudio de múltiples artículos de la literatura técnica recolectados en el transcurso de años, habiéndose tratado, en lo posible, de compendiar toda esta información para que pueda ser utilizada por aquellas personas interesadas en la utilización de los piezómetros en la determinación de las presiones de poros. En el capítulo VI se presentan las Conclusiones y Recomendaciones a las que se arribó al concluir este estudio, las cuales deberían ser tomadas en cuenta - por los trabajos posteriores sobre instrumentación geotécnica, que se espera se lleven a cabo como ampliación y/o complemento de la presente investigación. Debido a la importancia que tiene la instrumentación de campo en la medición de las propiedades de suelo, y específicamente, la importancia que tienen los piezómetros en la determinación de la presión de poros es que se 'de be incentivar la aplicación de estos instrumentos en las obras de Ingeniería Civil en el Perú. Tomando en cuenta los conocimientos y experiencias adquiridos durante la elaboración de este trabajo, se asegura que es posible fabricar instrumentos de campo en el país, y que la no existencia de compañías especializadas en la. fabricación de e quipos de Ingeniería Geotécnica, no influye en el hecho de que existen personas v entidades interesadas en el desarrollo de la Instrumentación en el Perú; solo se requiere un poco más do apoyo y confianza en lo que se está haciendo, para lograr, con el transcurso de los años, realizar ensayos en campo con instrumentos totalmente fabrica¬dos en el país.