ES2203899T3 - Procedimiento de deteccion de hundimientos de terreno bajo una obra de ingenieria. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN METODO DE DETECCION DE HUNDIMIENTOS DEL TERRENO BAJO UNA OBRA CIVIL. SE APLICAN A LA OBRA (1) DOS GEOSINTETICOS HORIZONTALES (10, 12) SEPARADOS POR UNA CAPA DE TIERRA (11) DE ESPESOR HOMOGENEO (H). EL GEOSINTETICO INFERIOR (10) TIENE UN MODULO DE TRACCION REDUCIDO E INCLUYE DOS CAPAS DE HILOS CON VALORES DE ELONGACION DE ROTURA CALIBRADOS Y DISTINTOS. EL GEOSINTETICO SUPERIOR (12) TIENE UN MODULO DE TRACCION ELEVADO. EL ESPESOR (H) DE LA CAPA DE TIERRA (11) SE DETERMINA DE MODO QUE PROVOQUE BAJO SU PROPIO PESO UNA DEFORMACION DEL GEOSINTETICO INFERIOR MAYOR QUE EL VALOR DE ELONGACION DE ROTURA PARA LOS HILOS DE LA PRIMERA CAPA Y MENOR QUE DICHO VALOR PARA LOS HILOS DE LA SEGUNDA CAPA.

Description

Procedimiento de detección de hundimientos de terreno bajo una obra de ingeniería.

Se refiere la invención a un procedimiento de detección de hundimientos de terreno bajo una obra de ingeniería.

Cuando se realiza una obra de ingeniería en un terreno que puede presentar cavidades naturales o artificiales no observadas, se suelen aplicar elementos geosintéticos en la obra o bajo la obra, cuya función esencial es la de sustentar la misma en caso de hundimiento de la bóveda de una cavidad, con el fin de evitar accidentes graves. Estos elementos geosintéticos se utilizan particularmente tratándose de construcciones de autovías o de vías de ferrocarril.

Es además útil conocer la existencia de estos hundimientos y su situación, así como el grado de peligro eventual, con el fin de proceder a tiempo a las reparaciones de la obra.

El documento FR-A-2 728 677 ha propuesto ya un elemento geosintético provisto de una pluralidad de hilos conductores paralelos capaces de transmitir señales, estando calibrados los hilos con valores de alargamiento y rotura predeterminados, correspondientes a umbrales de deformación del elemento geosintético. Se mide el umbral de deformación alcanzado enviando señales por los hilos conductores y detectando la presencia o la ausencia de respuesta a estas señales. La ausencia de respuesta es debida a una rotura del hilo correspondiente.

El elemento geosintético propuesto en este documento tiene dos funciones. Debe en primer lugar soportar los esfuerzos verticales en caso de hundimiento del suelo sin deformaciones excesivas a fin de evitar desórdenes mayores en la obra. Debe además señalar un hundimiento eventual. La primera función exige que el elemento geosintético tenga un módulo elevado en tracción a fin de evitar los desórdenes en la obra. La segunda función debe permitir la detección de un hundimiento o desplome de terreno con seguridad, incluso si el hundimiento produce una débil deformación del elemento geosintético. Esto exige que los hilos conductores correspondientes al umbral de deformación más bajo se rompan cuando dicho elemento geosintético sufra una pequeña deformación. Ahora bien, es técnicamente difícil calibrar con precisión hilos conductores que deban romperse con un pequeño alargamiento, tanto más cuanto que los hilos empleados son sometidos a agresiones diversas dentro de los suelos y deben conservar sus cualidades mecánicas y conductoras de señales durante la vida útil de la obra. Es pues evidente que, cuando la chimenea creada por el hundimiento de la bóveda tiene un diámetro pequeño, el elemento geosintético propuesto en el documento arriba mencionado, dado su módulo elevado en tracción, no es objeto de una deformación suficiente para producir la rotura de los hilos con umbral de deformación bajo, con el fin de permitir la detección de este hundimiento.

La finalidad de la invención es la de proponer un procedimiento que permita detectar un hundimiento con un umbral de alerta pequeño al tiempo que se asegura la integridad de la obra hasta otro umbral de alerta acusadamente más elevado.

La invención consigue su objeto por el hecho de que se aplican en la obra o bajo la misma dos elementos geosintéticos sensiblemente horizontales, separados por una capa de suelo de espesor homogéneo, teniendo el elemento geosintético inferior un bajo módulo en tracción y estando dotado de dos capas de hilos paralelos capaces de transmitir señales, estando calibrados los hilos de una de las capas con un valor de alargamiento de rotura predeterminado correspondiente a un umbral de alerta inferior y estando calibrados los hilos de la otra capa en otro valor de alargamiento correspondiente a un umbral de alerta superior, y teniendo el elemento geosintético superior un módulo elevado en tracción, quedando asegurado el umbral de alerta alcanzado enviando señales por los hilos conductores de cada una de las capas y detectando la presencia o la ausencia de respuesta a estas señales, y por el hecho de que el espesor de la capa de suelo que separa los dos elementos geosintéticos se determina de modo que se provoca bajo su solo peso una deformación del elemento geosintético inferior superior al umbral de alerta inferior e inferior al umbral de alerta superior en caso de hundimiento del suelo bajo el elemento geosintético inferior.

Gracias al procedimiento según la invención, la función de detección de los hundimientos de terreno y la función de salvaguardia de la obra quedan separadas y realizadas por dos elementos geosintéticos diferentes. El elemento geosintético inferior tiene un bajo módulo en tracción y queda suficientemente deformado únicamente por el peso de la capa de suelo intermedia, para producir con seguridad la rotura de hilos de una de las capas.

El módulo elevado en tracción del elemento geosintético superior permite evitar una deformación importante de este último y por tanto evitar transmitir esfuerzos verticales sobre la capa de suelo intermedia, por delante del umbral de alerta inferior. El alcanzar el umbral de alerta superior significa que el elemento geosintético inferior sufre una carga más importante que solamente el peso de la capa de suelo intermedia. Esto significa que el elemento geosintético superior opera más allá de un umbral de nivel de servicio y proporciona un informe sobre la gravedad del desorden.

La presencia del elemento geosintético inferior permite dimensionar el elemento geosintético superior en la forma más exacta, teniendo en cuenta la existencia del elemento geosintético inferior. Así pues, el elemento geosintético superior podrá dimensionarse para tomar la carga vertical para una deformación inferior a la deformación correspondiente al umbral de alerta inferior. La seguridad respecto a la rotura podrá asegurarse por otra parte por los hilos de refuerzo que reciben el esfuerzo deseado integrante del coeficiente de seguridad para una deformación más elevada que puede llegar a ser de 18 a 20%.

Ventajosamente, el umbral de alerta inferior se obtiene para un alargamiento del elemento geosintético inferior comprendido entre 4 y 6%. Se obtiene el umbral de alerta superior para un alargamiento del elemento geosintético inferior comprendido entre 8 y 12%. El elemento geosintético superior está dotado de hilos de refuerzo que reciben el esfuerzo para una deformación correspondiente a un alargamiento que llega al 18%.

Se desprenderán otras ventajas y características de la invención de la lectura de la descripción siguiente hecha a titulo de ejemplo no limitativo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 es un corte vertical de la obra, que muestra la disposición de los dos elementos geosintéticos en una zona que puede hundirse;

- la figura 2 es un corte vertical de la obra por encima de una zona hundida;

- la figura 3 muestra la configuración del elemento geosintético inferior.

Se ha representado en el dibujo con la referencia 1 una obra de ingeniería, por ejemplo un terraplén, dispuesta sobre la superficie 2 de un suelo 3. Este suelo 3 presenta unas cavidades internas 4 separadas de la superficie 2 por unas bóvedas 5. Para proteger la obra 1 contra los desórdenes capaces de ser provocados como consecuencia del hundimiento de una bóveda 5, se dispone sobre el suelo 3 un primer elemento geosintético 10 con un bajo módulo en tracción y que está equipado con dos capas de hilos conductores paralelos, capaces de transmitir señales. Estas señales pueden ser en particular señales eléctricas. La rotura de un hilo de una capa es entonces detectada por la ausencia de respuesta a una señal transmitida por este hilo.

El primer elemento geosintético 10 queda cubierto por una capa de suelo 11 de espesor homogéneo H, cubierta ésta por un segundo elemento geosintético 12 de un módulo elevado de tracción. Este conjunto queda dispuesto bajo el terraplén 14.

El primer elemento geosintético 10 se presenta bajo la forma de una banda o capa y está realizado con un material imputrescible. Se puede tratar por ejemplo de un producto geosintético constituido por un trenzado de hilos de trama y de hilos de urdimbre o de un elemento geotextil no tejido. Lo que cuenta sobre todo es que su módulo de tracción es bajo. Comprende dos capas de hilos paralelos 20 y 21 y alternados, que tienen valores de alargamiento de rotura calibrados y diferenciados. Los hilos 20 de la primera capa se rompen cuando el elemento geosintético sufre una deformación de 5% por ejemplo, mientras que los hilos 21 de la segunda capa aceptan un alargamiento de 8% por ejemplo. La deformación del 5% corresponde a un primer umbral de alerta y la deformación del 8% a un segundo umbral de alerta superior al primer umbral.

En ausencia de hundimiento de las bóvedas 5, se puede estimar que es nula la deformación del primer elemento geotextil 10.

El espesor H de la capa de suelo 11 se calcula de tal manera que en caso de hundimiento de una bóveda 5, tal como se muestra en la figura 2, el peso de la capa de suelo 11 produce una deformación del primer elemento geosintético 10 correspondiente a un alargamiento comprendido entre 5 y 8%. Por lo menos un hilo 20 de la primera capa se rompe así en caso de hundimiento de la bóveda 5 de una cavidad 4 bajo la acción del peso de la capa de suelo 11, mientras que no se rompen los hilos 21 de la segunda capa. El espesor H queda comprendido entre 20 y 40 cm.

El segundo elemento geotextil 12 que tiene un módulo elevado en tracción soporta los esfuerzos verticales debidos al peso de la obra 1, cuando la sección de la chimenea procedente del hundimiento de la bóveda 5 es pequeña e implica un alargamiento del segundo elemento geosintético 12 inferior al 5%. En estas condiciones, se alcanza el umbral de alerta inferior y el segundo elemento geosintético 12 no ejerce fuerzas sobre la capa de suelo 15 situada por encima de la chimenea. Cuando aumenta la sección de la chimenea, el segundo elemento geosintético 12 deberá soportar esfuerzos superiores y se alargará más. Cuando se alargue en un 8% por ejemplo, transmitirá esfuerzos sobre la capa 15, lo cual provocará la rotura de los hilos 21 de la segunda capa y la detección del umbral de alerta superior.

Los hilos 20 y 21 del primer elemento geosintético puede ser por ejemplo hilos de conducción eléctricos, conectados eléctricamente a unos generadores 22 de corriente. La ausencia o la presencia de una rotura en un conductor eléctrico se detecta fácilmente aplicando una tensión eléctrica a los extremos de este hilo. La ausencia de una corriente señala una rotura, y la presencia de una corriente significa que no hay rotura del hilo conductor eléctrico considerado.

El segundo elemento geosintético 12 comprende unos hilos de refuerzo que aplican el esfuerzo deseado para una deformación elevada del 18% por ejemplo.

El procedimiento según la invención permite así detectar hundimientos de terreno que producen una deformación del orden de 5% del primer elemento geosintético 10. Se suministra un segundo umbral de alerta cuando la deformación del primer elemento geosintético 10 es superior al 8%.

Cuando se alcanza solamente el umbral de alerta inferior, el segundo elemento geosintético 12 sufre una pequeña deformación.

Claims (4)

1. Procedimiento de detección de hundimientos de terrenos, bajo una obra de ingeniería, según el cual se aplican en la obra o bajo la obra dos elementos geosintéticos (10, 12) sensiblemente horizontales separados por una capa de suelo (11) de espesor homogéneo (H), teniendo el elemento geosintético inferior (10) un módulo bajo en tracción y estando provisto de dos capas de hilos conductores (20, 21) paralelos capaces de transmitir señales, estando calibrados los hilos (20) de una de las capas con un valor de alargamiento de rotura predeterminado correspondiente a un umbral de alerta inferior y estando calibrados los hilos (21) de la otra capa con otro valor de alargamiento correspondiente a un umbral de alerta superior, y teniendo el elemento geosintético superior (12) un módulo elevado en tracción, midiéndose el umbral de alerta alcanzado enviando unas señales por los hilos (20, 21) de cada una de las capas y detectando la presencia o la ausencia de respuesta a estas señales, y según el cual el espesor (H) de la capa de suelo que separa los dos elementos geosintéticos se determina de manera que se provoque bajo solamente su peso una deformación del elemento geosintético inferior (10) superior al umbral de alerta inferior e inferior al umbral de alerta superior en caso de hundimiento del suelo bajo el elemento geosintético inferior.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, según el cual el umbral de alerta inferior se obtiene por un alargamiento del elemento geosintético inferior (10) comprendido entre 4 y 6%.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, según el cual el umbral de alerta superior se obtiene para un alargamiento del elemento geosintético inferior (10) comprendido entre 8 y 12%.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, según el cual el elemento geosintético superior (12) está provisto de hilos de refuerzo que aplican el esfuerzo para una deformación correspondiente a un alargamiento de hasta el 18%.