Estudio Microestructural del Rock Sanding

Castellà: El estudio de la producción de arena (rock sanding) en pozos petrolíferos ha sido objeto importante de investigación durante los últimos años debido al auge de las nuevas técnicas de producción: perforación con cañones (perforating guns). La producción de arena es un fenómeno de disgregación del medio que se genera en formaciones débilmente cohesionadas, como arenas poco cementadas. Este fenómeno está gobernado por varios factores, de los que destacan dos principalmente: el estado tensional del medio y la presión del flujo de extracción. Los estudios realizados hasta el momento han puesto de manifiesto que el primer factor es el responsable de la fisuración del medio, y el segundo el responsable del transporte. El objeto de esta tesina ha sido el de iniciar el estudio de dicha problemática desde un punto de vista numérico microestructural, utilizando el método de los elementos finitos con elementos junta. Para ello se ha discretizado una sección transversal de una perforación generada mediante cañones de perforación. Estas excavaciones se caracterizan por su pequeño diámetro, 2 cm, y por no estar revestidas. La discretización (bidimensional) del medio rocoso se ha llevado a cabo mediante dos zonas bien diferenciadas: una corona circular que rodea el hueco de perforación, en la que se representan explícitamente granos de arena distribuidos de forma aleatoria mediante elementos finitos triangulares de comportamiento elástico lineal. El contacto entre granos se simula mediante elementos junta sin espesor, cuya ley constitutiva es no lineal con reblandecimiento por trabajo de fractura, formulada en términos de tensiones y desplazamientos relativos. Una malla de elementos continuos, que rodea la zona anterior, con una extensión suficiente como para garantizar la transmisión de las tensiones de confinamiento, a la vez que permite disminuir el número de elementos de la discretización. La simulación numérica ha consistido en imponer inicialmente la presión de confinamiento en los bordes de la malla y posteriormente disminuir gradualmente la presión en el interior de la perforación. La disgregación del medio, objeto de la modelización de “rock sanding”, ha sido reducida a una extracción de las partículas de arena (granos), cuando los elementos junta que las mantienen en contacto con otros granos, alcanzan un grado elevado de deterioro. A fin de poner de manifiesto la potencialidad del procedimiento se han realizado tres tipos de análisis. Los principales resultados obtenidos son: Estudio de la producción de arena. Se han obtenido interesantes resultados cualitativos de la evolución de la fisuración alrededor de los granos cercanos al hueco de la perforación. Este hecho ha servido de referencia para los posteriores casos. La curva presión-producción de arena aún no ha sido posible de obtener debido al alto coste computacional del caso de estudio. Estudio del efecto de tamaño. Se ha realizado un estudio comparativo del mismo problema utilizando diferente tamaño de perforación. Los resultados obtenidos han permitido capturar el efecto de tamaño: las perforaciones más pequeñas resultan menos dañadas a igual condición. Estudio de un estado no hidrostático de tensiones iniciales. Se ha aplicado un estado inicial de carga con diferentes valores de las componentes horizontal y vertical de tensiones. El resultado obtenido durante la descarga ha evidenciado el hecho comprobado experimentalmente de que se produce una rotura preferencial en las direcciones perpendiculares a la tensión máxima aplicada. Los resultados preliminares obtenidos hasta el momento permiten reproducir de forma cualitativa algunos aspectos importantes del comportamiento real observado, lo cual pone de manifiesto la potencialidad de esta metodología microestructural para profundizar en la investigación futura de “rock sanding”

Influencia del comportamiento geomecánico del macizo rocoso en el diseño de bancos de la cantera de arena fina Cabra Cabra de la empresa S. M. R. L. Cabra Cabra, distrito de Namora - Cajamarca, 2017

La presente tesis tiene por objetivo determinar la influencia del estudio geomecánico de taludes en el diseño de bancos de la cantera de arena fina Cabra Cabra. Complementariamente se debe determinar el RQD, RMR, Factor de Seguridad y Diseño de bancos. La hipótesis de esta tesis explica que el estudio geomecánico de taludes influye en la elaboración del diseño de bancos de la cantera de arena fina Cabra Cabra. La investigación desarrollada es experimental con diseño correlacional, la variable independiente es el estudio geomecánico y la dependiente es el diseño de bancos. La unidad de estudio son los cuerpos de arena, la población es la Concesión Minera no Metálica Cabra Cabra y la muestra son 7 calicatas. Con esta tesis se concluye que el RQD promedio es 41.4%, calificándola como una roca mala. La clasificación del RMR se determinó de acuerdo a Bienawski 89, es 42 calificándola como una roca regular. El F.S. promedio es 1.74. El diseño de bancos es; altura de 2 metros, ancho de banco 3 metros y ángulo de talud 45º. PALABRAS CLAVE: estudio geomecánico, estabilidad de taludes, diseño de bancos, factor de seguridad.The objective of this thesis is to determine the influence of the geomechanical study of slopes in the design of banks of the Cabra Cabra fine sand quarry. In addition, the RQD, RMR, Security Factor and Bank Design must be determined. The hypothesis of this thesis explains that the geomechanical study of slopes influences the development of the design of banks of the Cabra Cabra fine sand quarry. The research developed is experimental with correlational design, the independent variable is the geomechanical study and the dependent one is the design of banks. The study unit is the sand bodies, the population is the Cabra Cabra Non-Metallic Mining Concession and the sample consists of 7 test pits. With this thesis it is concluded that the average RQD is 41.4%, qualifying it as a bad rock. The RMR classification was determined according to Bienawski 89, it is 42 qualifying it as a regular rock. The F.S. average is 1.74. The design of banks is; height of 2 meters, bank width 3 meters and slope angle 45º. KEYWORDS: geomechanical study, slope stability, bank design, security factor

“Propuesta de estabilización de taludes empleando el Método de DOVELAS en la Carretera Lampa – Caracara de la Región Puno”

La investigación “Propuesta de Estabilización de Taludes Empleando el Método de Dovelas en la Carretera Lampa – Caracara de la Región Puno” consiste en obtener toda la información posible sobre las características topográficas, geológicas y geotécnicas que nos permita un diagnóstico de los problemas lo más preciso y real que sea posible y un diseño efectivo de su solución o remediación. Para el propósito de investigación es necesario conocer cuáles son los parámetros básicos que afectan la estabilidad de los taludes y caracterizarlos plenamente. El objetivo del presente trabajo de investigación es el análisis de los deslizamientos de taludes por el método de dovelas y su propuesta de estabilización haciendo muros de contención, específicamente en la carretera Lampa – Caracara de la Región. En cuanto a los Métodos de las Dovelas, estos son usados en aquellos casos en que la superficie de rotura del terreno es del tipo circular. De esta manera, el problema se aborda bidimensionalmente, tomando una sección transversal representativa del talud y dividiéndola en franjas del mismo tamaño. A cada dovela se le analiza su nivel de estabilidad, lo que permite concluir acerca de la seguridad global del talud. Se requiere examinar en particular tres aspectos para evaluar la estabilidad de los taludes en términos de ingeniería. Es decir establecer las ecuaciones de equilibrio entre las fuerzas que inducen el deslizamiento y las resistentes. Los análisis proporcionan el valor del FS del talud para la superficie analizada, referido al equilibrio estricto o límite entre las fuerzas que actúan. Una vez evaluado el FS de la superficie supuesta, es necesario analizar otras superficies de rotura, cinemáticamente posibles, hasta encontrar aquella que tenga un FS optimo en la carretera Lampa - Caracara. La misión del ingeniero civil, es de proveer la solución más apropiada a los problemas detectados, con base en los beneficios técnicos, costos, constructividad, limitaciones ambientales, derechos de propiedad y seguridad pública. Al finalizar la presente tesis de investigación concluiremos con las Propuestas de estabilización de taludes empleando el Método de Dovelas , basándonos en la búsqueda de la información necesaria sobre las características topográficas, geológicas, geotécnicas las mismas que nos permitan realizar una valoración de los parámetros geotécnicos de riego y vulnerabilidad de los taludes en evaluación y así proponer alternativas de solución o remediación haciendo uso de conocimientos teóricos y prácticos de tecnologías modernas y de bajo costo. Como es el caso de los muros de contención de concreto simple y concreto armado.Tesi

Three decades of evolution of numerical analysis of tunnels. Apersonal view to the light of a real case.

RESUMEN: Se presenta un esbozo de la evolución de los métodos de análisis numérico en problemas geotécnicos desde sus comienzos, haciendo hincapié en las tres últimas décadas. Para ello, se ha tomado un caso real de una obra bien documentada, que permita un reanálisis con las herramientas de cálculo disponibles actualmente. La obra elegida ha sido la estación de Baixa-Chiado, del Metro de Lisboa, construida en la década de los 90. El objetivo no es la evaluación de la obra en sí, sino de la evolución de las técnicas de modelización numérica reflejadas en su aplicación al caso, en respuesta a la invitación expresada por el Comité Editorial de la revista. La presentación del caso y de los métodos de cálculo tiene una componente subjetiva importante, por lo que las referencias de apoyo se han tomado en lo posible de la experiencia propia o del entorno próximo de los autores.ABSTARCT: An overview of the development of numerical methods for the analysis of Geotechnical problems is presented, with special emphasis on the last three decades. The presentation follows the development of a real, well documented engineering project: the Baixa-Chiado Metro station in Lisbon, built in the nineties. The goal is not to present the project or its analysis, but rather to show the advances in the numerical techniques, in response to the invitation of the Editorial Committee of the Journal. The presentation follows a personal point of view, and this leads to a list of references with a relative high number of sources from the personal experience of the Authors or of their close environmen

Interpretación de ensayos de trazadores en medio heterogéneo anisótropo

Los ensayos de trazadores son un grupo de ensayos hidráulicos utilizados para obtener los valores de porosidad y dispersividad en medio poroso. En zonas muy heterogéneos (por ejemplo medios fracturados de baja permeabilidad) la interpretación de estos ensayos es compleja. Se complica más cuando el medio es altamente anisotropo. Se propone una metodología para interpretar ensayos de trazadores en medio anisótropos de baja permeabilidad basada en conceptos de dispersión diferida y funciones de memori

Incremento del factor de seguridad en talud de suelo en litificación con solicitaciones sísmicas, recinto r-41, mediante epóxico. sitio arqueológico de Raqaraqayniyoq, San Jerónimo-Cusco, 2022

El Sitio Arqueológico de Raqaraqayniyoq es considerado patrimonio cultural de la nación, El sitio arqueológico se encuentra en un regular y mal estado de su conservación. Uno de sus motivos de deterioro de la zona arqueológica es el excesivo crecimiento de vegetación arbustiva sobre todo en el núcleo de los muros que al expandirse las raíces y penetrar en éstos, desplazan los muros iniciando el ciclo destructivo que posteriormente termina en el colapso de las estructuras. En esta investigación se plantea incrementar el factor de seguridad del talud del recinto R-41 del Sitio Arqueológico de Raqaraqayniyoq, mediante el uso de epóxico de baja viscosidad para inyección, además se presentan los resultados de los ensayos de RMR, esclerómetro y compresión simple y también se presenta el procesamiento de los datos obtenidos, usando el programa ROC DATA para obtener la cohesión y el ángulo de fricción, también se usó el programa Slide V 6.0 para obtener el factor de seguridad del talud de estudio, teniendo los resultados que con el incremento del epóxico el factor de seguridad llego a más de 1.5, llegando a la conclusión que nuestro talud es estable y seguro, por lo que se logró lo deseado con el factor de seguridad.The Raqaraqayniyoq Archaeological Site is considered the nation's cultural heritage. The archaeological site is in a regular and poor state of conservation. One of the reasons for the deterioration of the archaeological zone is the excessive growth of bushy vegetation, especially in the core of the walls, which, when the roots expand and penetrate them, displace the walls, initiating the destructive cycle that later ends in the collapse of the walls. structures. In this investigation, it is proposed to increase the safety factor of the slope of the R- 41 enclosure of the Raqaraqayniyoq Archaeological Site, through the use of low-viscosity epoxy for injection, in addition, the results of the RMR, sclerometer and simple compression tests are presented. The processing of the data obtained is also presented, using the ROC DATA program to obtain the cohesion and the friction angle, the Slide V 6.0 program was also used to obtain the safety factor of the study slope, having the results that with the Increasing the epoxy, the safety factor reached more than 1.5, reaching the conclusion that our slope is stable and safe, so the desired safety factor was achieved

Condiciones de susceptibilidad a la ocurrencia de fenómenos de remoción en masa (FRM) en el corredor vial Frailes- Vereda Alto El Toro, municipio de Dosquebradas, Risaralda

Los fenómenos de remoción en masa generados por factores naturales como condiciones del terreno, clima, fallas geológicas, cobertura natural y actividad sísmica e intervenciones antrópicas (producto de las diferentes intervenciones de la actividad humana), afectan a la población colombiana, causando daños sociales y económicos. Durante los últimos años éstos fenómenos se han presentado y afectado la microcuenca de la quebrada Frailes, y de manera particular el correo vial Frailes- Vereda Alto El Toro en el municipio de Dosquebradas, Risaralda, vía de considerable importancia, toda vez que permite el acceso a la cabecera municipal de los habitantes de la vereda Alto El Toro. En razón a lo anterior la investigación planteó como objetivo general la evaluación de la condición de susceptibilidad a la ocurrencia de fenómenos de remoción en masa (FRM) en el tramo Sector FrailesVereda Alto El Toro, mediante el diagnóstico, muestreo y caracterización de los materiales de cada uno de los taludes y fenómenos de remoción en masa activos en el corredor vial, haciendo uso de la guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgo por movimientos en masa que dispuso el Servicio Geológico Colombiano. Entre los resultados más importantes se encontró que, en el tramo investigado, el porcentaje de suelos finos, oscila entre el 85,2% y el 99,9%, el menor límite líquido es del 27% y el mayor registró 91%; el límite plástico está en un rango de 17% a 63%, los suelos corresponden a finos tipo limos inorgánicos de alta plasticidad (30%); limos orgánicos e inorgánicos de media plasticidad (40%) y arcilla inorgánica de baja y media plasticidad (30%), donde sus partículas finas permiten mayor cohesión, con menor tendencia a probabilidad de deslizamiento y resistencia al corte, con una cohesión entre 0,24 y 0,89 (kg/cm2) y una fricción con un rango de 13,84 y 49,65 grados, el mayor contenido de humedad se registró en un punto ubicado a un metro desde el pie del talud, en el cual se realiza actividad de ganadería, infiriendo que las actividades agropecuarias contribuyen a incrementar factores generadores de fenómenos de remoción en masa.The phenomena of mass removal generated by natural factors such as terrain conditions, weather, geological faults, natural coverage and seismic activity and anthropic interventions (product of the different interventions of human activity), affect the Colombian population, causing social damage and economical. In recent years, these phenomena have presented and affected the micro-basin of the Frailes gorge, and in particular the Frailes- village Alto El Toro road post in the municipality of Dosquebradas, Risaralda, a route of considerable importance, since it allows access to the municipal seat of the inhabitants of the Alto El Toro village. Based on the foregoing, the research proposed as a general objective the evaluation of the condition of susceptibility to the occurrence of mass removal phenomena (FRM) in the Frailes- Village Alto El Toro section, through the diagnosis, sampling and characterization of the materials of each of the slopes and mass removal phenomena active in the road corridor, using the methodological guide for studies of threat, vulnerability and risk due to mass movements that the Colombian Geological Service had. Among the most important results, it was found that, in the investigated section, the percentage of fine soils ranges between 85.2% and 99.9%, the lowest liquid limit is 27% and the highest recorded 91%; the plastic limit is in a range of 17% to 63%, the soils correspond to fine inorganic silt types of high plasticity (30%); organic and inorganic silt of medium plasticity (40%) and inorganic clay of low and medium plasticity (30%), where its fine particles allow greater cohesion, with less tendency to slip and cut resistance, with a cohesion between 0, 24 and 0.89 (kg / cm2) and a friction with a range of 13.84 and 49.65 degrees, the highest moisture content was recorded at a point located one meter from the foot of the slope, at which performs livestock activity, inferring that agricultural activities contribute to increase factors generating mass removal phenomena

Conodontos del Carbonífero de la Meseta Central y de la Cuenca de Tindouf (Marruecos)

En el presente trabajo se describen y analizan las diferentes asociaciones de conodontos registradas en doszonas de Marruecos, la región de Adarouch (Meseta Central) y la Cuenca de Tindouf. La región de Adarouch selocaliza en la parte noroeste de la Cuenca de AzrouKhenifra,que pertenece a la parte central de la Meseta Occidentalde Marruecos, y donde la sucesión carbonífera aflora en bandas de dirección NESOy está compuesta pordiversas formaciones, de las cuales Tizra, Mouarhaz, Akerhi, Idmarrach y Tirhela fueron muestreadas para conodontos.La Cuenca de Tindouf se localiza al sur de Marruecos y es un gran sinclinal cuyo eje presenta una direcciónaproximada ESENNO,aflorando parte del sinclinal al oeste de Algeria y norte de Mauritania. Su flanco norte esun gran escarpe que forma la cadena montañosa de Djebel Ouarkziz, donde se levantaron varias secciones estratigráficasque componen la sección compuesta de Tinguiz Remz. En esta sección se encuentran representadas formacionescarboníferas de Betaina y Ouarkziz, las cuales fueron muestreadas para conodontos. Entre ambasregiones se tomaron 168 muestras lo que implicó un total de 465,8491 kg de roca para procesar en laboratorio y14,0051 kg de residuo sólido insoluble para ser triado posteriormente, obteniéndose 5921 elementos conodontalesentre la región de Adarouch y la Cuenca de Tindouf.En el conjunto de las formaciones de la región de Adarouch se han identificado hasta 10 géneros, 18 especiesy 9 subespecies de taxones multielementales de conodontos donde Gnathodus bilineatus y Gnathodus girtyi,Lochriea commutata, Idioprioniodus claviger, Idioprioniodus conjunctus, Kladognathus tenuis/complectens y“Gnathodus“ homopunctatus son los taxones más comunes. En menor número se registran Mestognathus,Synclydognathus, Cavusgnathus y Vogelgnathus. Las asociaciones de conodontos más abundantes provienen dela parte superior de la Fm Tizra, donde se registra una fauna indicativa de ambientes relativamente profundos enla plataforma externa y que se caracteriza por la biofacies de Idioprioniodus, definida por el predominio de Idioprioniodusy, de Gnathodus y Lochriea..

Modelación de las propiedades hidráulicas del suelo natural de Pisciolo en base a su análisis microestructural

Como es bien conocido, uno de los factores de importancia que interviene en las propiedades mecánicas e hidráulicas de los suelos compactados es la microestructura que adquieren durante un proceso de compactación. De la misma manera, la microestructura de un suelo natural adquirida tras su historia tensional condiciona sus propiedades hidromecánicas y su comportamiento macroestructural. La presente investigación, analiza la evolución de la microestructura mediante la técnica de porosimetría por intrusión de mercurio (MIP) en muestras del suelo de Pisciolo, un suelo arcilloso natural, duro y fisurado a distintas escalas de estudio, que es sometido a una trayectoria de humedecimiento. Los ensayos MIP se realizan sobre muestras representativas del terreno en condiciones iniciales (condiciones in situ) y finales (muestras deformadas microestructuralmente tras aplicar una trayectoria de humedecimiento que pretende reproducir la saturación del suelo bajo intensas lluvias). Para los cuales, las mediciones resultantes, permiten caracterizar elsuelo a nivel microestructural, identificando la distribución de familias de poros dominantes en la muestra y su evolución bajo las solicitaciones climáticas impuestas. Finalmente, la investigación apuesta por la modelación numérica de las distintas propiedades hidráulicas del suelo estudiado, condicionantes en el comportamiento a escala de campo de los deslizamientos del caso de Pisciolo, a partir de las propiedades microestructurales analizadas

Síntesis y caracterización de hidrogeles y matrices poliméricas con aplicaciones potenciales en agentes de sostén autosuspendidos

Durante la estimulación hidráulica de un pozo destinado a la explotación de hidrocarburos, se inyectan agentes de sostén (materiales granulados también llamados apuntalantes o proppant) con el objeto de mantener la fractura abierta y conductiva durante la producción. El transporte, colocación y estabilidad del agente de sostén resulta crítico para la producción final de cada etapa de fractura de un pozo, especialmente en yacimientos no convencionales. Durante la operación de estimulación los agentes de sostén inyectados se sedimentan rápidamente dentro de la fractura y en general no llegan a cubrir las zonas más alejadas del pozo. Para colocar el agente de sostén a mayores profundidades se utilizan diferentes estrategias, tales como el uso de mallas más finas de arenas, la inyección de apuntalantes poliméricos de muy baja densidad, o la suspensión en fluidos de alta viscosidad. Todas estas técnicas tienen diferentes grados de éxito y asimismo conllevan algunas desventajas. El presente proyecto está basado en una de las soluciones para transportar agentes de sostén naturales (arenas) a mayores distancias, colocarlo en forma más uniforme a lo alto y largo de la fractura y usar una única granulometría que maximice la conductividad. Una de las nuevas tecnologías emergentes en el área de fractura hidráulica es el uso de agentes de sostén autosuspendidos. Esta tecnología consiste en recubrir las arenas (o en ocasiones cerámicos) con hidrogeles. Cuando los granos recubiertos entran en contacto con el fluido de fractura el hidrogel se hidrata absorbiendo grandes volúmenes de agua que permanece ligada al grano. De esa forma, un grano de agente de sostén puede reducir su densidad efectiva de 2,65 g/cm3 (en el caso de arenas) a 1,4 g/cm3. Esto permite transportar el agente de sostén en forma más efectiva hasta distancias mayores, alejadas de los punzados del pozo, sin la necesidad de un fluido de transporte diferente del agua y con el uso de bajos caudales de bombeo. Dentro del primer y segundo capítulo se realiza una introducción para poner en contexto al lector sobre la extracción de hidrocarburos, los tipos de agentes apuntalantes, sus características y un panorama sobre hidrogeles sensibles a estímulos como así la hipótesis y objetivos de este trabajo. Luego se detallan, en el tercer capítulo, la síntesis y preparación de los sistemas estudiados, la elección y características de los derivados de acrilamida utilizados (N-isopropilacrilamida y N-isopropilmetacrilamida) y la combinación con poliuretano (híbridos) justificando la selección de estos reactivos para la elaboración de este trabajo. Se plantea la síntesis de los homopolímeros y de los híbridos poliuretano-acrilamida. En el cuarto capítulo se detallan los métodos instrumentales utilizados para la caracterización de estas dispersiones, sus fundamentos y los resultados obtenidos como así también el análisis de éstos. Dentro de las metodologías utilizadas podemos mencionar la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para el seguimiento de las reacciones, la espectroscopia UV-Visible para estudiar la velocidad de colapso de las dispersiones coloidales obtenidas, frente a iones mono y divalentes como así sus propiedades superficiales y su estabilidad mediante el estudio de potencial zeta. Asimismo, se muestra el hinchamiento en agua (swelling) de los sistemas sintetizados al verse sometidos, en forma de películas, en agua a diferentes temperaturas como así la variación del diámetro hidrodinámico mediante la utilización de dispersión dinámica de luz para comprender el comportamiento de las dispersiones al verse sometidas a diferentes estímulos como temperatura, pH y fuerza iónica. Mediante calorimetría diferencial de barrido y análisis termogravimétrico se pudo estudiar las transiciones y las temperaturas de degradación de los híbridos obtenidos, sus diferencias con respecto a ellos y al homopolímero poliuretánico. En el capítulo 5 se presenta la caracterización de la arena mediante el estudio de ensayos basados en la norma API 19 C mientras que, en el capítulo 6, se describe una simulación donde se compara el agente apuntalante con y sin recubrimiento para demostrar su posible eficiencia en el pozo en conjunto con ensayos a nivel laboratorio para avalar los resultados obtenidos en las simulaciones. Por último, en el capítulo 8, 9 y 10 se detallan las conclusiones obtenidas a partir de los análisis anteriores, las actividades y líneas de estudio que pueden ser motivo de trabajos futuros.Facultad de Ciencias Exacta