Sobreperforación y medida de la deformación diametral

Sobreperforación y medida de la deformación diametral con la célula USBM

Para aplicar esta técnica se realiza primero un sondeo en el punto donde se desea realizar la medida. En dicho sondeo, y lejos tanto de su fondo como de su boca, se sitúa un instrumento capaz de medir las deformaciones diametrales en una o varias direcciones.

El aparato tipo U.S.B.M. presenta tres pares opuestos de puntas de carburo endurecido, que se fijan en la pared del sondeo mediante muelles y que forman a su vez 60º entre ellos. Estos medidores diametrales dan una medida inicial de deformación mediante las galgas extensométricas, de tal manera que las variaciones de diámetro del sondeo se pueden controlar a través de los tres diámetros de medida simultáneamente e independientemente de que el tamaño del sondeo aumente o disminuya. Una vez insertado este aparato en el sondeo pequeño, el cableado se introduce a través de una corona de perforación de diámetro mayor que él y se lleva a cabo la perforación de un sondeo concéntrico al primero de mayor tamaño. Es lo que se denomina sobreperforación. Esto da lugar a un cilindro hueco de paredes gruesas separado del resto del macizo rocoso y por lo tanto 'libre de tensiones'. Si la roca está inicialmente sometida a compresión, el aparato de medida registrará un aumento de diámetro al menos en dos de las direcciones de medida. Todos los radios aumentarán de tamaño si la relación entre las tensiones principales mayor y menor en el plano perpendicular al eje de los sondeos es inferior a tres.

Estado tensional plano (s3 = 0)

Cuando la tensión en el plano normal al eje del sondeo es nula (s3 = 0), se tendrá un estado tensional. En este caso de tensiones planas, la distribución de tensiones en una sección normal al eje del sondeo se puede asimilar a la de una placa infinita con un agujero circular, sometida a un campo tensional cuyas tensiones principales máxima y mínima serían s1p y s2p.

Estado tensional tridimensional, asumiendo que la dirección del sondeo coincide con una de las direcciones principales

Se calcula el valor de e3 para los valores de s1p y s2p correspondientes a tensiones planas se vuelven a obtener nuevamente los valores de s1p y s2p, que serán más exactos que los calculados en la primera aproximación para tensiones planas. Se deben realizar nuevas iteraciones hasta que se considere que los valores de s1p y s2p obtenidos sean suficientemente exactos.

Estado tensional tridimensional

Cada conjunto de medidas de sobreperforación incluirá tres medidas de variación de diámetro del sondeo, que estarán orientadas tanto con respecto al norte como con respecto a la vertical. Además se conocerán los valores de los parámetros elásticos del material, módulo de Young, E y coeficiente de Poisson, n. Teniendo un conjunto de medidas suficientemente grande (al menos tres sondeos en direcciones perpendiculares), éstas se tratarán estadísticamente y mediante estimaciones por mínimos cuadrados se obtendrán los componentes de la tensión y una medida del error cometido.