Investigación SCPTU con piezocono sísmico con doble receptor G1-CPLS TI
El piezocono sísmico con doble receptor es un instrumento diseñado para realizar ensayos penetrométricos CPTu y determinar además la velocidad de las ondas de corte Vs mediante el método del intervalo, también conocido como true interval method.
Este dispositivo puede registrar la misma onda generada por una única energización utilizando dos receptores situados a profundidades diferentes. Los dos receptores son acelerómetros triaxiales separados por una distancia de 100 cm, y el más cercano al cono está ubicado a unos 15 cm de la célula de medición de resistencia de punta.
Los ejes de los acelerómetros están orientados según los tres ejes cartesianos y denominados X, Y y Z.
La punta sísmica, al igual que en una prueba penetrométrica estática estándar, se introduce en el terreno, registrando datos durante el avance. A profundidades predefinidas, el avance se detiene para ejecutar la energización y la adquisición de señales sísmicas (técnica down-hole).
Una buena fuente sísmica para este tipo de ensayo debe ser capaz de generar ondas de corte de gran amplitud con poca o ninguna componente compresiva.
La fuente utilizada en este trabajo es una travesaño de madera cargado mediante un estabilizador del camión que transporta el sistema de empuje. El impacto de corte se genera golpeando lateralmente con un mazo de 12 kg uno de los lados verticales cortos del travesaño.
EJECUCIÓN DE LA MEDICIÓN
Tras posicionar la viga de madera debajo del estabilizador, se procede con la penetración del piezocono en el terreno hasta la profundidad prevista para realizar la primera adquisición de ondas de corte.
Durante el montaje del piezocono en la batería de varillas, es recomendable orientar uno de los ejes de los acelerómetros en paralelo a la viga para obtener la máxima sensibilidad en esa dirección.
Los datos de resistencia de punta, fricción lateral, presión neutra, inclinación y temperatura se adquieren cada 2 cm. Además, se registra también la velocidad de penetración, mantenida a 2 cm por segundo por el sistema de empuje.
Una vez alcanzada la profundidad deseada, las varillas de perforación se desacoplan del camión, elevando la cabeza de empuje del penetrómetro para evitar la transmisión de vibraciones entre el camión y la batería de varillas.
Se realiza luego la primera energización en el lado derecho de la viga. Si la señal adquirida es satisfactoria, se continúa con un golpe en el lado opuesto, obteniendo así dos conjuntos de datos similares pero con polaridad opuesta.
Estos dos conjuntos de datos con polaridad invertida son útiles en la fase de interpretación sísmica, ya que permiten validar los registros obtenidos.
Las pruebas y los procesamientos fueron realizados por la empresa UNIGEO, con sede en Padua.
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SEÑALES A LA PROFUNDIDAD DE 5,38 m
Señal registrada por el acelerómetro Y bajo polarización der
Señal registrada por el acelerómetro Y alto polarización der
Cruce de ambas señales (polarización derecha e izquierda) registradas por el acelerómetro Y inferior
Señal Y der. alta y Y izq. baja: desplazadas con delay calculado por “picking manual” y por correlación cruzada, y superpuestas (reajuste de fase)
En estas imágenes sísmicas se puede observar claramente el desfase (tiempo de retardo en la llegada de la onda S entre el acelerómetro superior e inferior) de las dos señales, y se puede calcular el tiempo de tránsito.
En la tabla siguiente se presentan los tiempos calculados tanto mediante el método de picking manual como utilizando la función de correlación cruzada.
SEÑALES A LA PROFUNDIDAD DE 10,38 m
Señal registrada por el acelerómetro X superior con polarización derecha
Superposición de señales de los acelerómetros Y superior e inferior con polarización derecha; se observa el retardo entre las dos señales
Señales Y der. alta e izq. baja: desplazadas con delay calculado por picking manual y correlación cruzada, y superpuestas (reajuste de fase)
Conclusión
La prueba realizada proporcionó datos fiables y valiosos, evaluables inmediatamente en campo durante la fase de adquisición.
Las velocidades de las ondas de corte, obtenidas mediante el procesamiento de datos sísmicos, están en concordancia con los datos estratigráficos derivados del análisis de penetración efectuado por los sensores del piezocono sísmico.
