GEOESTADISTICA y VARIABILIDAD ESPACIAL

Texto completo

(1)
(2)

CICLO DE CONFERENCIAS

CICLO DE CONFERENCIAS

GRUPO DE GEOTECNIA

GRUPO DE GEOTECNIA

GEOESTADISTICA y VARIABILIDAD ESPACIAL

GEOESTADISTICA y VARIABILIDAD ESPACIAL

CLAUDE BACCONNET

CLAUDE BACCONNET

Dr.en Génie Civil de l’Université Blaise Pascal

Maitre de Conferences au CUST

(3)

Instituto de Ingeniería de la Universidad

Blaise Pascal

se encuentra en Clermont Ferrand, capital de la región de Auvergne

aproximadamente 200 ingenieros / año

(4)
(5)

PUYS”

Puy de Dôme (1450 m)

(6)

Puy de Côme

cadena de volcanes: “Chaîne des PUYS”

En invierno

(7)

360 000 habitantes

40 000 estudiantes

2 universidades

Más de 2 000

investigadores

(8)

Plaza de Jaude

Catedral

(9)

en Ingeniería

Bioquímica

Civil

Eléctrica

Matemática y Modelación

Física

(10)

DEPARTAMENTO

De Ingeniería Civil

Laboratorio de investigaciones LGC/CUST

Grupo de estructuras

(11)

Equipo de geotecnia

:

4 profesores investigadores.

COMPETENCIAS :

desde la micromecánica de los medios

granulares hasta la caracterización de los suelos, la

comprensión de su comportamiento, el diagnóstico de su

estado.

TEMAS :

-

Caracterización de los suelos superficiales (algunos

metros de profundidad)

(12)

-Desarrollo de herramientas de caracterización y

de reconocimiento in situ.

Caracterización de suelos superficiales:

Penetrómetro

liviano Panda

Permeámetro

liviano

(13)

-

Desarrollo de métodos de estudios de reconocimiento de obras en

servicio.

Caracterización de suelos superficiales:

Caracterización y control

de terraplenes, estudio

de licuefacción y

diagnóstico de diques

Estudio de la

escarificación de

suelos.

Análisis de obras en

interacción con el suelo

(14)

-

Desarrollo de herramientas de análisis de datos y de

modelación aleatoria

Caracterización de suelos superficiales:

Base de datos del

suelo

Complemento de ensayos,

geoestadística

Simulación de

campos aleatorios

(15)

-

Modelación y estudio del comportamiento de los suelos por back

análisis (con L Bodé y Ph Bressolette)

Caracterización de suelos superficiales :

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 1 2 3 4 5 6 7 Enfoncement (mm) Pr es si on ( M Pa )

expérience

EF

Pointe Arrondi Pression q

(16)

-

Estudios y aplicaciones concretas

-

Estudio de la licuefacción de diques (Sol Solution,

EDF, CNR, PUCV Chile, China…)

-

Previsión del riesgo de avalanchas (La Plagne…)

-

Caracterización física de los suelos agrícolas

(Cemagref, Ademe…)

-

Estudio de la escarificación (DGA, Cemagref…)

-

Interacción suelo estructura (Sol Solution, RATP…)

-

Estudio del estado del balasto (Sol Solution, SNCF…)

-

Diagnóstico de plataforma (Sol Solution, SNCF…)

-

Caracterización de filtros de estaciones de

depuración (Cemagref…)

-

Arqueología urbana

-

(17)

-

desarrollo de un proceso de reforzamiento del suelo mediante

geosintéticos.

Técnicas alternativas para las obras :

Muro de sostenimiento de geotextil

Intereses:

Estructura flexible (permite

grandes deformaciones)

Económica (material liviano

para su puesta en obra,

utilización de los materiales del

sitio)

(18)

Geoestadística y variabilidad

espacial

(19)

Variabilidad espacial

Medio continuo ? Homogéneo ?

Medio continuo ? Homogéneo ?

Qué valor de E, C’,

Qué valor de E, C’,

φ

φ

,

,

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 0,1 1 10 100

Resistance de pointe (MPa)

P ro fonde ur ( m )

(20)

Efecto de una capa débil en el

cálculo de estabilidad

Homogéneos

Homogéneos

F=1

F=1

.6

.6

Heterogéneos

Heterogéneos

F=0

F=0

.9

.9

(21)

Estado de las investigaciones

universitarias

• Dos direcciones de investigación

– Mejoramiento de los modelos mecánicos para

suelo homogéneo y continuo

• Ensayos de laboratorio sobre muestras de suelo

típico

– Integración de la variabilidad espacial con un

modelo mecánico simple

• Ensayos in situ, numerosos, asociados a un

acercamiento micro-mecánico

(22)
(23)

3 familias de parámetros :

• Naturaleza (Grano)

• Interacción (entre 2 granos,

con fluidos)

• Ensamblaje (entre distintos

granos)

Micro-mecánica de los medios granulares

• Caracterización del comportamiento mecánico del material a partir

de la descripción de su micro-estructura

[Jenkins] [Cambou] …

Comportamiento

mecánico de un medio

granular

Naturaleza +

Naturaleza +

Interacc

Interacc

n

n

+ Ensamblaje = Mecánica

+ Ensamblaje = Mecánica

La variabilidad espacial afecta cada tipo de parámetros

(24)

Características de la

variabilidad

• Variabilidad de los materiales

• Variabilidad de humedad

• Variabilidad de densidad

• Diferentes orígenes

• Diferentes escalas

• Modelación de la variabilidad experimental

– Ejemplo : Qd = f(x,y,z,t) imposible

– Qd = f(

ε

) como una variable aleatoria

(25)

Primer ejemplo de aplicación

Objetivo

Objetivo

:

:

verificar la estructura

verificar la estructura

mecánica de la zanja y control de

mecánica de la zanja y control de

compactación

compactación

Lugar :

Lugar :

Zanja que contiene

Zanja que contiene

un

un

colector

colector

de

de

aguas lluvias

aguas lluvias

de

de

Lapardieu

Lapardieu

(

(

Clermont

Clermont

-

-Ferrand

Ferrand

,

,

France

France

)

)

Validación :

Validación :

comparación de

comparación de

los resultados con la

los resultados con la

observación visual durante la

observación visual durante la

abertura de la zanja

(26)

Condiciones de ensayos

9

9

Ensayos PANDA punta 2cm²

Ensayos PANDA punta 2cm²

9

9

Distancia entre ensayos : 8m

Distancia entre ensayos : 8m

8 m

8 m

Instalación de los ensayos :

Instalación de los ensayos :

9 ensayos

9 ensayos

en

en

64

64

m de longitud

m de longitud

64 m

64 m

Ensayos

(27)

Estratigrafía a partir de los penetrogramas

0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 0,1 1 1 0 1 00 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 1 1 0 1 00 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 0,1 1 1 0 1 00 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 0,1 1 1 0 1 00 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 0,1 1 1 0 1 00 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 1 1 0 1 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 0,1 1 1 0 1 00 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 1 1 0 1 00 0 0,5 1 1 ,5 2 2 ,5 3 3 ,5 1 1 0 1 00

(28)

Comparación con la observación

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 8 16 24 32 40 48 56 64 p g ( ) p rof ond e u r ( m ) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 8 16 24 32 40 48 56 64 pr o fonde u r ( m )

(29)

Enlace con la calibración

buena calidad de compactación calidad de

compactación

suficiente

compactación

insuficiente

Conocimiento de un suelo in situ

Conocimiento de un suelo in situ

Utilización de relaciones

Utilización de relaciones

γ

γ

d

d

/

/

q

q

d

d

Control de la

Control de la

compactación

compactación

(30)

Estimación de la variabilidad

9

9

Proporciona una herramienta de ayuda al análisis de los

Proporciona una herramienta de ayuda al análisis de los

penetrogramas

penetrogramas

9

9

Encuentra las estructuras del suelo establecido

Encuentra las estructuras del suelo establecido

9

9

Permite el control de compactación y pone en evidencia los

Permite el control de compactación y pone en evidencia los

defectos

defectos

El

El

método propuesto es simple:

método propuesto es simple:

La

(31)

2ndo ejemplo

Meseta de

Meseta de

loess

loess

en China

(32)

Campa

ñ

a de reconocimiento

geoestadístico

estudio horizontal

estudio vertical

30 Points

N

30 points 3 m 3 m test 11 test 10 test 9 test 8 test 7 test 6 test 5 test 4 test 3 test 2 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Horizontal distance (m) V e rt ical distance (m ) test 1 test 12

(33)
(34)
(35)

Tercer

ejemplo :

estudio de

(36)
(37)
(38)

z

y

100 m

40 m

Cuarto

Cuarto

ejemplo

ejemplo

Riesgo

Riesgo

de avalanchas

(39)

y

Altitude en m

Abscisse en m

500 kPa

5 kPa

datYdatZ, ,datC ( )

z

y

x

Cartografía de la

Resistencia de punta

buena continuidad de capas

(40)

Histogramme de F

F

fréquence

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

0

20

40

60

80

Histogramme de F

F

fréquence

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

0

20

40

60

80

C

C

á

á

lculo

lculo

de

de

estabilidad

estabilidad

300

(41)

Conclusi

ó

n

• Variabilidad espacial importante

• Se necesita una gran cantidad de ensayos

de campo

• Mejor descripci

ó

n de la realidad

• Posibilidad de simulaci

ó

n de par

á

metros

geotécnicos con geoestad

í

stica

• Integraci

ó

n de los par

á

metros en los

c

á

lculos

(42)

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