Mejora de terrenos potencialmente licuables con inyeccciones de compactación

La licuación o licuefacción es uno de los más importantes, interesantes y controvertidos temas en la ingeniería geotécnica. Sus efectos devastadores provocaron la atención de los ingenieros geotécnicos desde los terremotos de Alaska (USA) y Niigata (Japón), ambos ocurridos en 1964 y con magnitudes superiores a 7.5. El comportamiento de los suelos ante los efectos de sismos ha sido estudiado desde hace muchos años, debido a que se ha observado que los daños resultantes de la ocurrencia de terremotos pueden ser influenciados, de muchas maneras, por las características del terreno en una determinada área. El mal comportamiento de los suelos flojos ante los sismos y, en especial, el fenómeno de licuación en los de tipo incoherente, ha ocasionado pérdidas de vidas humanas y económicas muy importantes en distintos lugares del mundo. Debido a esto, se han realizado esfuerzos notables para desarrollar métodos para evaluar la susceptibilidad a la licuación de los suelos y la forma de poder mitigar este fenómeno. Pero la licuación de suelos es un tema muy complejo, donde intervienen muchas variables. Por lo que las condiciones bajos las cuales, los suelos granulares pierden parte significativa de su resistencia no han sido completamente comprendidas, representando un magnifico campo de investigación. También cabe señalar, que a pesar de que en los últimos años no se han producidos evidencia de casos de licuación en España, existen antecedentes históricos al respecto, por lo cual es aconsejable tomar en cuenta este fenómeno en diversos lugares de la península, donde se verifique la existencia de suelos arenolimosos sueltos por debajo del nivel freático unidos a intensidades notables en los terremotos previsibles. Además, es un problema que siempre se debe tener presente en el ámbito de obras portuarias, con rellenos ganados al mar, compuestos por materiales granulares depositados con densidad baja a media. Partiendo de las premisas expuestas, se entiende y se considera de mucho interés llevar a cabo un estudio sobre el comportamiento dinámico de los terrenos granulares finos, poniendo especial atención y énfasis en el fenómeno de licuación de suelos, factores que influyen en su ocurrencia, revisión y actualización tanto de los criterios para su predicción, así como los distintos métodos para su mitigación y dentro de ellos, aquellos que pueden ser aplicables a obras existentes. Esta tesis tiene como objetivos fundamentales desarrollar: Un nuevo método de predicción del fenómeno de la licuación basado en ensayos de CPT. Un nuevo método de diseño que permita mitigar el potencial de licuación, tanto en terrenos sin edificar así como en los ya edificados. Estos objetivos se han alcanzado a partir de: 1- Análisis del fenómeno de licuación de suelos y los factores que influyen en su ocurrencia. 2- Revisión de los diferentes métodos de predicción existentes para la evaluación del potencial de licuación, estudiando la manera en que tienen en cuenta las variables implicadas en el problema, con la finalidad de proponer un nuevo método de predicción basado en ensayos “in situ”. 3- Planteamiento de un nuevo método de predicción del potencial de licuación basado en los ensayos de CPT. 4- Estudio de los diferentes métodos de mejora del terreno para mitigar el potencial de licuación, orientando su aplicación a terrenos con obras ya existentes. 5- Estudio de las inyecciones de compactación como método de densificación y refuerzo del terreno, con el objetivo de mitigar el potencial de licuación inclusive en terrenos con obras existentes. 6- Estudio analítico de las inyecciones de compactación, con la finalidad de postular un método de diseño práctico para la mitigación del potencial de licuación. 7- Verificación del método comentado en el punto anterior tanto con un caso real, en el cual el autor de esta tesis estuvo involucrado, así como con otras obras llevadas a cabo en los Estados Unidos de América. Entre los resultados y aportaciones originales más importantes obtenidas de esta tesis, se pueden señalar las siguientes: Con relación a los métodos existentes de evaluación del potencial de licuación, se ha visto la conveniencia de utilizar aquellos basados en correlaciones empíricas de las características de los suelos obtenidas mediante ensayos in-situ, con el comportamiento de los mismos observado en sismos anteriores y dentro de ellos los que se basan en el ensayo de CPT (Figura 1). Un método para evaluar la susceptibilidad a la licuación sustentada en la correlación directa entre la resistencia a la licuación y la forma en que varía con la profundidad, la resistencia a la penetración con el CPT (Figura 2 y 3). Un método de diseño de las inyecciones de compactación basado principalmente en la expansión de cavidades esféricas y aplicable a arenas con contenidos de finos (C.F.) inferiores al 20-30% (IP< 10%). Dicho método sigue una metodología práctica, combinando el estudio del proceso de inyección (expansión de una cavidad esférica), con la relación volumen-presión en el bulbo inyectado (cavidad expandida) que provocaría la rotura del terreno, es decir, acoplando dos análisis un solo modelo. Este método es aplicable tanto a obras nuevas, como obras existentes e incluye unos ábacos de diseño que facilitan aplicación (Figuras 4, 5, 6 y 7). Un método de evaluación de la concentración de tensiones que producen en los taladros inyectados (inclusiones rígidas), dentro terreno reforzado con inyecciones de compactación, al actuar el sismo. Esto permite incrementar el factor de seguridad frente a la licuación, las zonas donde no se haya alcanzado el valor mínimo requerido por normativa. Además, este método incluye un procedimiento evaluación del espesor máximo de terreno (con insuficiente mejora y susceptible de licuarse), en que los taladros inyectados con mortero puede actuar como inclusiones rígidas sin llegar a la rotura. Determinación de los coeficientes de fricción en las tuberías de acero goma (comúnmente utilizadas en este tipo de tratamiento) al circular su interior un mortero, con las características del empleado para inyecciones de compactación, de tal forma, que se puedan evaluar presiones realmente transmitidas en los puntos de inyección a partir las presiones registradas en los puntos de control del tratamiento

Determinación de las características del suelo con fines de conocer la susceptibilidad a la licuación y evaluar una alternativa de mejoramiento del suelo subyacente de los sectores 28 de Julio, La Esperanza y Villa El Sol, en el distrito de Reque, provincia de Chiclayo, región Lambayeque.

El presente estudio de investigación tiene como objetivo la determinación de la susceptibilidad a la licuación de suelos en los sectores 28 de Julio, La Esperanza y Villa El Sol en el distrito de Reque, así mismo analizar las alternativas de mejoramiento de suelos licuables más viables a aplicar en las zonas de riesgo según las características del terreno. Como primer punto, se definieron los conceptos sobre licuación y todos los factores que intervienen en él, como es el peligro sísmico y las propiedades del terreno para que un suelo falle por licuación, estableciendo así los parámetros a evaluar en el cálculo del potencial de licuación. Las propiedades del suelo se determinaron, primeramente, con la exploración de campo con ensayos de SPT conjuntamente con la toma de muestras, que se evaluaron posteriormente en el laboratorio de suelos, tal que podamos determinar la estratigrafía del suelo, el N° de golpes del SPT, el nivel freático, el tipo de suelo, el contenido de finos, entre otros, necesarios en el cálculo de licuación. Otro de los parámetros necesarios a determinar se tiene de la evaluación del peligro sísmico de la cuidad de Reque, calculándose las máximas aceleraciones de sismo (PGA) estimadas en unidades de aceleración de la gravedad (g) mediante el software R-CRISIS, junto con la información de las fuentes sismogénicas y sus respectivos parámetros sismológicos, que influyen en la carga cíclica (CSR). Se evaluó el potencial de licuación, mediante la metodología simplificada de Seed e Idriss, que está basado en el N golpes del SPT y en resultados de ensayos de laboratorio, que correlaciona la resistencia a la licuación con las características del terreno y los esfuerzos cíclicos inducidos a él, estableciendo un factor de seguridad de 1.00 como límite máximo de licuación. Finalmente, se estudió y propuso las alternativas de mejoramiento más viables a aplicar en suelos licuables teniendo en cuenta las características del terreno de las zonas de riesgo resultantes de la evaluación de licuación, fijando adicionalmente costos estimados por metro lineal de ejecución

Soluciones geotécnicas aplicadas a suelos potencialmente licuables para mejorar el comportamiento mecánico en cimentaciones superficiales TESI

Este estudio se enfocó en la evaluación de técnicas geotécnicas aplicadas a suelos con potencial de licuación en Talara, Piura, Perú, específicamente mediante el uso de columnas de grava y la inyección de estabilizadores químicos. Adoptando un enfoque descriptivo, explicativo y correlacional, se abordaron las dificultades asociadas a suelos de baja capacidad portante y se profundizó en el comportamiento de las cimentaciones superficiales. Para llevar a cabo la investigación, se recopilaron pruebas geotécnicas antes y después de aplicar las técnicas de mejora del suelo. Los métodos de mejora se evaluaron en términos de su capacidad para aumentar la resistencia del suelo y reducir el potencial de licuación, utilizando pruebas de campo y laboratorio, tales como el Ensayo de Penetración Estándar (SPT) y pruebas de corte triaxial. Utilizando Excel 2016 para el análisis y fundamentándose en datos de múltiples fuentes, se evidenció un aumento del 32% en cohesión y un incremento del 22.7% en el ángulo de fricción mediante la inyección de estabilizadores. Por otro lado, las columnas de grava reflejaron una mejora impresionante del 775% en el valor de "N de campo" a una profundidad de 1 metro. En conclusión, ambas intervenciones geotécnicas demuestran ser altamente efectivas en la optimización de las características mecánicas de suelos propensos a la licuación, aunque cada una presenta ventajas distintivas

Evaluación del Potencial de Licuefacción en Suelos

Proyecto de graduación (Licenciatura en Ingeniería en Construcción) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería en Construcción, 2008.The phenomenon of liquefaction is one of the most important, interesting and controversial subjects in the earthquake geotechnical engineering. Its devastating effects attracted the worldwide attention of the geotechnical engineering community in 1964, when the large Alaskan earthquake was followed by Niigata earthquake in Japan, both over 7.5 degree of Richter magnitude. The behavior of soils when and earthquake occurs, has been studied many years, because the damage produced by the magnitude of earthquake can be directly influence by the features of the soils. The inadequate behavior of the loose soils under earthquake conditions, especially the phenomena of liquefaction in cohesionless material, has produced economic and human effects around the world. For this reason, a lot of investigation work has been undertaken to develop liquefaction assessment methods and the design of mitigation methods. The liquefaction phenomenon is a very complex topic and many variables are involved, hence, the conditions underwhich a loose cohesionless soils experiences a rapid reduction in strength are not completely understood representing an excellent field of investigation. The project was conducted following a study of the behavior of a ground to a possible earthquake by applying a software capable of measuring the susceptibility to soil liquefaction, it rescued the use of two different methods of assessment, implemented by leading researchers of this controversial topic, such studies were made with the aim of having a range of comparison between the two.Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Ingeniería en Construcción

Evaluación del potencial de licuación del material de relave en la presa zona norte en la Mina Cobriza - Perú

La presente tesis se estudia el fenómeno de licuefacción del material de relave en la presa zona norte en la mina cobriza, considerando que está sometida a una carga sísmica, valor obtenido a partir de un análisis de peligro sísmico considerando las fuentes sismogénicas históricas de la zona y posteriormente se determina una aceleración mínima necesaria donde iniciaría el proceso de licuefacción. Esta tesis tiene por objetivo identificar los factores que influyen en la falla por licuación en el material de relave Zona Norte en la mina Cobriza para evitar problemas de contaminación de suelos, calidad de agua y la posibilidad de ocasionar problemas en la planta concentradora que se encuentra al pie de la presa. Asimismo, se presenta información de definiciones sobre el fenómeno de licuación de suelos y mencionan casos históricos conocidos tanto a nivel mundial como en el Perú sobre los efectos ocasionados por este fenómeno. Posteriormente, se mencionan los estudios realizados para el reconocimiento y caracterización geotécnica del material de relave, así como el procesamiento de dicha información para poder evaluar el potencial de licuación donde se obtiene un factor de seguridad, el cual es un número que representa el potencial de licuefacción en el suelo. Finalmente, se concluye que los resultados demuestran la existencia de un alto potencial de licuación del material de relave en la presa zona norte en la mina cobriza considerando una aceleración de las fuentes sismogénicas históricas y se calcula un factor de seguridad de licuefacción de valor promedio de 1.3, con la finalidad de determinado la aceleración mínima necesaria donde iniciaría el proceso de licuefacción del material de relave. This thesis studies the phenomenon of liquefaction of tailings material in the dam in the northern copper mine is studied, considering that is subjected to a seismic load value obtained from a seismic hazard analysis considering the historic earthquake of gene sources area and then a necessary minimum acceleration which begin the process of liquefaction is determined. This thesis aims to identify the factors that influence the failure by liquefaction in the North Zone tailings material in the Cobriza mine to avoid problems of soil pollution, water quality and the ability to cause problems in the concentrator plant found at the foot of the dam. Also, information on the definition of soil liquefaction phenomenon occurs both known and mentioned about the effects caused by this global phenomenon and Peru historical cases. Subsequently, studies for the recognition and geotechnical characterization of the tailings material and processing of such information are mentioned in order to assess the potential of liquefaction where a safety factor, which is a number that represents the potential is obtained soil liquefaction. Finally, we conclude that the results show that there is a high potential for liquefaction of tailings material in the dam north in the copper mine considering an acceleration of historical seismic sources and a safety factor of liquefaction average value is calculated 1.3, in order to set the required minimum acceleration which begin the process of liquefaction of tailings material.Tesi

Mejoramiento de suelo en zona susceptible a licuación utilizando inclusiones, intercambio vial aeropuerto Chincheros – Cusco

En esta tesis se busca analizar el efecto de licuación y los asentamientos sometidos en esta zona con formulación analítica y una modelización de elementos finitos con el fin plantear el mejoramiento del terreno de suelo licuable utilizando inclusiones que reducen los niveles de esfuerzo en el suelo circundante y proporciona un efecto de restricción a la deformación, para llevar a cabo la construcción del intercambio Aeropuerto en Cusco. En los estudios de suelos del proyecto se presentaron mayormente material limoso, arcillo – limoso y arcillas. Luego de realizar los análisis respectivos se optó por proponer una solución adecuada para minimizar los efectos de una posible falla por licuación y a la vez el mejoramiento de la capacidad portante del suelo. Como parte de la investigación, se realizó un procedimiento de diseño para identificar la ocurrencia de licuación y la probabilidad que esta ocurra siguiendo la metodología de Boulagner, et al. (2014) y la Normativa Técnica de Edificación E.050 Suelos y Cimentaciones. Conocido el problema del suelo se evalúa la vialidad de los posibles mejoramientos de suelos para mitigar la licuación, posterior a la evaluación de estas se planteó dos soluciones: Columna de Grava y la Columna de Módulo Controlado (CMC), ambas inclusiones con una plataforma de transferencia de carga. Para las inclusiones planteadas se realizó la verificación de capacidad de carga, potencial de licuación y asentamientos con métodos analíticos y numéricos. Con ello se pudo demostrar que el efecto de licuación se redujo; para la Columna de Grava se obtuvieron efectos favorables en cuanto a los factores de seguridad de licuación obteniendo valores mayores de 1.0 y la probabilidad de que esta ocurre menores del 10%, además de un asentamiento de 1.87 pulgadas, resultados dentro de lo permisible según la normativa peruana; para la Columna de Módulo Controlado, según la metodología de diseño aplicada, se obtuvieron resultados aceptables de esfuerzo cortante de 1098.00 kN/m2 obteniendo una mejora con respecto al terreno natural sin intervención de 301.90 kN/m2 y asentamiento de 1.13 pulgadas, dentro de lo permisible. Se expondrán las cualidades de cada sistema, los resultados obtenidos y la discusión de estos. Finalmente, se expondrán las cualidades de cada sistema, los resultados obtenidos y la discusión de estos.Tesi

Caracterización de suelos propensos a licuefacción para zonificación urbana en el distrito de La Molina, Lima 2018

La presente investigación tuvo como objetivo la elaboración de un mapa de licuación de suelos en los sectores 10 y 22 del distrito de La Molina, para lograr esto se empleó una metodología de superposición de mapas utilizando el software ArcGIS. La metodología empleada consistió en analizar los factores que ocasionan la licuación de suelos, que son la clasificación del suelo, nivel freático y aceleración del suelo, mediante la realización de tablas evaluativas se pudo generar mapas temáticos para cada uno de estos factores y así determinar qué tan favorable es cada característica para el desarrollo del fenómeno de licuación, finalmente se superpuso estos tres mapas, dando como resultado final un mapa del potencial de licuación de suelos de la zona estudiada

Estudio comparativo de metodologías de análisis de licuación de suelos

Debido a que la licuación de suelos es un fenómeno que ocurre en varias partes del Perú, surge la necesidad de emplear métodos de análisis de licuación de suelos. Sin embargo, son muy numerosos, por lo que una comparación entre estos es útil para determinar si uno u otro resulta más conveniente dado un cierto escenario particular. Por tanto, el objetivo de este trabajo de investigación es el de realizar un análisis comparativo entre cuatro métodos de licuación de suelos. Específicamente, se busca presentar los cuatro métodos seleccionados, evaluar el potencial de licuación para un suelo dado y comparar los resultados obtenidos y parámetros empleados. Los métodos seleccionados fueron los de: R.W. Boulanger e I. M. Idriss (2014), Kayen R. et al. (2013), Eurocódigo 8 – AENOR (2011) y Cetin et al. (2016). El caso de estudio será para un suelo ubicado en territorio peruano, en específico, en la ciudad de Juliaca en Puno, y para dos sismos: uno esperable en la zona y otro cuya ocurrencia es muy improbable. Se analiza de esta manera para observar cómo varían los métodos con la magnitud y aceleración de un sismo. En este análsis comparativo se encuentra que el método de Cetin et al. (2016) es el más confiable de utilizar, por ser el que considera más variables; mientras que el del Eurocódigo 8 – AENOR (2011) es el más práctico de usar al ser parte de una norma. Además, para sismos fuertes (factores de seguridad de licuación bajos) los métodos tienden a asemejarse para estratos licuables y las curvas basadas en el número de golpes N del ensayo SPT tienen la misma forma, a diferencia del método que emplea la velocidad de ondas de corte. La variabilidad de las propiedades del suelo utilizado, complican el análisis de resultados final en cuanto a la búsqueda de relaciones. Sin embargo, es posible obtener diferencias numéricas cuantificables y cualitativas entre cada uno de los métodos

Respuesta estructural por efecto del potencial de licuación en perfiles de suelo S2 y S3, para diferentes bases de cimentación del Hospital Minsa II-2 Moyobamba- San Martín, 2022

En presente trabajo de investigación tuvo como objetivo determinar la respuesta estructural por efecto del potencial de licuación en perfiles de suelo S2 y S3, para diferentes bases de cimentación del Hospital MINSA II-2 Moyobamba-San Martín, 2022. En este sentido, la presente investigación comprende un aspecto de nivel descriptivo-explicativo, debido a que, se describen las metodologías y expresiones del potencial de licuación que evidencia la normativa peruana (RNE E.050) y española (NCSP-07 & NCSE-02), para explicar las similitudes y diferencias, por medio de dos ensayos de penetración estándar (SPT). Además, se desarrolla el modelo de base flexible propuesto por los investigadores Pais & Kausel, (1998) y, a su vez, adoptado por la normativa norteamericana NIST GCR 12- 917-21, (2012), para explicar las variaciones porcentuales de las respuestas estructurales de 12 edificaciones independientes de concreto armado destinados al uso de un Hospital, al considerar una base flexible sin amortiguamiento y con amortiguamiento, respecto a una base empotrada sobre perfiles de suelo S2 y S3. Por consiguiente, el promedio de resultados encontrados con respecto al CSR, empleando la normativa peruana (RNE E.050) y española (NCSP-07 & NCSE-02) se obtuvo 0.477, 0.008 y 0.048 respectivamente, en cambio, los resultados del CRR se consiguió 0.169, 0.009 y 0.056, no obstante, los resultados del FSL se determinó 0.354, 1.125 y 0.037. Por otra parte, se obtuvo que la máxima variación de los periodos en el edificio promedio de 6 pisos para un perfil de suelo S2 y S3 resultó un 39.09% y 93.81% respectivamente, además, la mínima variación resultó un 32.63% y 74.15%. Finalmente, la presente investigación pretende contribuir a la comunidad académica, para continuar los estudios sobre el efecto del potencial de licuación por medio de IDSE, también, como parte de una propuesta para ser incorporado en el RNE E.030 y E.050.In this research work, the objective was to determine the structural response due to the effect of the liquefaction potential in soil profiles S2 and S3, for different foundation bases of the MINSA II-2 Moyobamba-San Martín Hospital, 2022. In this sense, the present The research includes a descriptive-explanatory level aspect, due to the fact that the methodologies and expressions of the liquefaction potential evidenced by the Peruvian (RNE E.050) and Spanish (NCSP-07 & NCSE-02) regulations are described, to explain the similarities and differences, by means of two standard penetration tests (SPT). In addition, the flexible base model proposed by the researchers Pais & Kausel, (1998) is developed and, in turn, adopted by the North American standard NIST GCR 12-917-21, (2012), to explain the percentage variations of the Structural responses of 12 independent reinforced concrete buildings destined for the use of a Hospital, when considering a flexible base without damping and with damping, with respect to an embedded base on soil profiles S2 and S3. Therefore, the average of results found with respect to the CSR, using the Peruvian (RNE E.050) and Spanish (NCSP-07 & NCSE-02) regulations, was obtained 0.477, 0.008 and 0.048 respectively, on the other hand, the results of the CRR 0.169, 0.009 and 0.056 were obtained, however, the results of the FSL were determined to be 0.354, 1.125 and 0.037. On the other hand, it was obtained that the maximum variation of the periods in the average building of 6 floors for a soil profile S2 and S3 was 39.09% and 93.81% respectively, in addition, the minimum variation was 32.63% and 74.15%. Finally, this research aims to contribute to the academic community, to continue studies on the effect of liquefaction potential through IDSE, also, as part of a proposal to be incorporated into RNE E.030 and E.050

Factores que condicionan la generación de procesos de licuación durante eventos sísmicos

El proceso de licuación inducido por eventos sísmicos ha causado numerosos desastres alrededor del mundo, motivando la necesidad de conocer la manera como los factores del suelo, geológicos, topográficos y sísmicos que la condicionan, inciden en su desarrollo. A partir de ésto se plantearon los objetivos del trabajo, cuyo propósito fue formular un modelo de correlación multivariada para estimar el potencial de licuación. Este modelo se desarrolló a partir de la construcción de la base de datos que contó con 288 eventos sísmicos y 1515 depósitos de suelos licuados asociados a éstos, incluyendo para éstos sus propiedades enmarcadas en los factores mencionados. Una vez evaluada esta información se determinaron los eventos más representativos y con base en los registros de las propiedades comunes se desarrolló una correlación multivariable y un modelo estimativo mediante Redes Neuronales Artificiales. El análisis de la base de datos determinó el N60 como la variable dependiente y como variables independientes: Inclinación del terreno, D50, Espesor del suelo sobre el estrato licuado, Espesor del estrato licuado, Distancia epicentral y Aceleración pico. La correlación permitió verificar que la licuación está asociada a los factores que la condicionan, siendo las propiedades relevantes: D50, inclinación del terreno y aceleración pico.The liquefaction process induced by seismic events has caused several hazards worldwide, creating the need to know how soil, geological, topographical y seismic factors affects its development. Based on this, the objective of the projects was settled, to create a model of multivariable correlation to estimate the potential of liquefaction. The model was develop from the construction of a database that had 288 seismic events and 1515 liquefied soil deposits due to these ones, which had the factors previously mention. Once the information was analyzed, the most representative events were selected and with its information, a multivariable correlation and an Artificial Neural Network (ANN) estimated model were created. The database analysis determined the N60 factor as the dependent variable, and as independent variables the followings: terrain slope, D50, the thickness of the soil over the liquefied stratum, Epicentral Distance and pick acceleration. The correlation allowed to verify that liquefaction is related to factors that condition it, being the relevant properties D50, terrain slope y pick acceleration.Ingeniero (a) CivilPregrad