Presentacion MYV-DMT y SDMT
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Ensayos DMT (Dilatómetro Marchetti) y SDMT (Dilatómetro Sísmico): Aplicaciones Ingenieriles de Diseño y Avances Recientes
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Ensayos DMT (Dilatómetro Marchetti)
y SDMT (Dilatómetro Sísmico):Aplicaciones Ingenieriles de Diseño y Avances Recientes
ARTÍCULO ORIGINALMARCHETTI S. (1980). In Situ Tests by Flat Dilatometer.J. Geotech. Engrg. Div. ASCE, 106(GT3), 299-321
STANDARDSASTM D6635-01 (2001). Standard Test Method for Performing the Flat Plate Dilatometer.EUROCODE 7 – Geotechnical Design – Part 2: Ground Investigation and Testing. EN 1997-2:2007
REPORTE DE ESTADO DEL ARTETC16 (2001). The Flat Dilatometer Test (DMT) in Soil Investigations. May 2001, 41 pp. Reprint in Proc. 2nd Int. Conf. on Flat Dilatometer, Washington D.C., 7-48
REFERENCIAS DMT CLAVES
CUCHILLA
DILATÓMETRO PLANO (DMT)
MEMBRANAFlexible
Fuerza de Empuje por parte de penetrómetro.
Cuchilla DMT. Barras de empuje (e.g. CPT) Cable Eléctrico – Neumático. Unidad de Control. Cable Neumático. Tanque de Gas Nitrógeno. EXPANSIÓN DE MEMBRANA.
MONTAJE GENERAL del DMT
Lecturas p0 y p1 cada 20 cm de profundidad.
z P0 P1
(m) (kPa) (kPa)0,2 404 13650,4 319 9650,6 224 4600,8 216 4001 188 340
1,2 145 1501,4 89 1201,6 95 1001,8 120 2252 180 295
2,2 106 190
NOTA: Complementariamente se pueden registrar P2 y Qd, contando finalmente con 4 parámetros indepedientes cada 20 cm de profundidad. A modo comparativo, en SPT sólo se cuenta con 1 parámetro independiente cada 50 cm y es N.
DMT driven from a floating barge Projecto Marina Carara – COSTA RICA
ARCILLA, LIMO, ARENA – Pero puede cruzar a través de capas de GRAVA
0.5 m espesor.
Suelos desde MUY BLANDOS hasta MUY RÍGIDOS (El límite superior depende de la capacidad de empuje de la perforadora)
Arcillas: Cu = 2-4 hasta 1000 kPa.
Módulo: Por encima de 400 MPa
SUELOS que pueden ser ensayados con DMT
Fórmulas básicas del DMT (TC16 2001)
p0 Corrected First Reading p0 = 1.05 (A - ZM + A) - 0.05 (B - ZM - B) p1 Corrected Second Reading p1 = B - ZM - B ID Material Index ID = (p1 - p0) / (p0 - u0) KD Horizontal Stress Index KD = (p0 - u0) / 'v0 ED Dilatometer Modulus ED = 34.7 (p1 - p0) K0 Coeff. Earth Pressure in Situ K0,DMT = (KD / 1.5)0.47 - 0.6
OCR Overconsolidation Ratio OCRDMT = (0.5 KD)1.56 cu Undrained Shear Strength cu,DMT = 0.22 'v0 (0.5 KD)1.25 Friction Angle safe,DMT = 28° + 14.6° log KD - 2.1° log2
KD ch Coefficient of Consolidation ch,DMTA 7 cm2
/ tflex kh Coefficient of Permeability kh = ch w / Mh (Mh K0 MDMT) Unit Weight and Description (see chart in TC16 2001)
MDMT = RM ED if ID 0.6 RM = 0.14 + 2.36 log KD if ID 3 RM = 0.5 + 2 log KD if 0.6 < ID < 3 RM = RM,0 + (2.5 - RM,0) log KD
with RM,0 = 0.14 + 0.15 (ID - 0.6) if KD > 10 RM = 0.32 + 2.18 log KD
M Vertical Drained Constrained Modulus
if RM < 0.85 set RM = 0.85 u0 Equilibrium Pore Pressure u0 = p2 = C - ZM + A
Resultados típicos del DMT
KD = 2 Arcilla NC
ID
M Cu
KD
Tipo de Suelo(arcilla, limo,
arena)
Uso más común
Figura similar a OCR Ayuda a entender la historia de esfuerzos.
Comparaciones Cu DMT vs. Cu referencia
Sitio de Investigación
Bothkennar (UK)
Sitio de InvestigaciónFucino (Italy)
AGI (1991)
Nash et al. (1992)
M (MPa)
0
10
20
30
0 20 40 60 80
z (m
)
M DMT vs. M de ensayos de consolidación con muestras de alta calidad.Onsøy (Noruega)
Comparaciones MDMT vs. Mreferencia
Lacasse (1986)
MDMT
M retrocalculado
M DMT vs. M retrocalculado de mediciones locales de deformación vertical bajo relleno de prueba (Treporti, Italia).
Marchetti et al. (2006)
Por Boussinesq
Predicción de AsentamientosAplicación No. 1 del DMT
Enfoque clásico 1-D elástico lineal – o 3-D con E 0.8 MDMT (predicciones similares).
Asentamiento bajo cargas de servicio (Fs
2.5-3.5).
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250 300 350 400
DMT-calculated settlement (mm)
Me
as
ure
d s
ett
lem
en
t (m
m)
Hayes 1990 Skiles & Townsend 1994 Marchetti 1997 Didaskalou 1999 Marchetti et al. 2004 Mayne 2005
DMT/measured=0.5
DMT/measured=2
DMT/measured=1ALL SOILS
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250 300 350 400
DMT-calculated settlement (mm)
Me
as
ure
d s
ett
lem
en
t (m
m)
Hayes 1990 Skiles & Townsend 1994 Marchetti 1997 Didaskalou 1999 Marchetti et al. 2004 Mayne 2005
DMT/measured=0.5
DMT/measured=2
DMT/measured=1ALL SOILS
Resumen de comparacionesDMT-predicción vs. asentamientos
observados
Monaco et al. (2006)
Gran número de casos buen acuerdo para amplio rango de suelos, magnitud de asentamientos,
tamaños de placas de fundaciones.
Promedio asentamientos DMT-calculado/observado
1.3
Amplitud de Banda (razón max/min) < 2, i.e. Asentamiento observado dentro de ±
50 % con respecto a DMT-calculado.
Método DMT-KD Verifica si un talud de arcilla PC contiene SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO ACTIVAS o ANTIGUAS.(Totani et al. 1997)
0 2
10
20
30
D
1. SLIDING
K (DMT) 2
3. RECONSOLIDATION(NC STATE)
4. INSPECT D PROFILEK
2. REMOULDING
Detectando superficies de ruptura
DESLIZAMIENTO "FILIPPONE" (Chieti)
DESLIZAMIENTO "CAVE VECCHIE" (S. Barbara)
SUPERFICIE DE RUPTURA DOCUMENTADA.
SUPERFICIE DE RUPTURA DOCUMENTADA.(inclinómetros)
Validación del Método DMT-KD
DMT para LIQUEFACCIÓN Correlaciones para evaluar CRR (Razón de
Resistencia Cíclica) con base en KD desarrollado en las 2 décadas pasadas, estimulado por:
Elemento clave que respalda la correlación CRR-KD: capacidad de KD para reflejar envejecimiento en arenas (mucha influencia en licuefacción) + sensibilidad de KD para detectar costras duras en arenas.
– Sensibilidad de KD a factores que incrementan la resistencia a la licuefacción: Historia de Esfuerzos, presfuerzo/envejecimiento, cementación, estructura.
– Correlación KD – Densidad Relativa.
– Correlación KD – Parametró de Estado In Situ.
CSR
CRRlicFS )(
dvo
vo
vo
av rg
aCSR
'65,0
'max
1306,02169,0*0741,0*0107,0 23 DDD KKKCRR
Resumen + versión reciente de correlación CRR-KD ver Monaco et al. (2005 ICSMGE Osaka)
Magnitud M = 7.5 – Arena Limpia.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 2 4 6 8 10
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0 2 4 6 8 10
KD
CSRor
CRR
Robertson & Campanella 1986
Marchetti 1982
M = 7.5
NO LIQUEFACTION
LIQUEFACTION
Reyna & Chameau 1991
Range of curves derived from CPT
Range of curves derived from SPT
New tentativeCRR-KD curveMonaco et al. 2005
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 2 4 6 8 10
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0 2 4 6 8 10
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 2 4 6 8 10
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0 2 4 6 8 10
KD
CSRor
CRR
Robertson & Campanella 1986
Marchetti 1982
M = 7.5
NO LIQUEFACTION
LIQUEFACTION
Reyna & Chameau 1991
Range of curves derived from CPTRange of curves derived from CPT
Range of curves derived from SPTRange of curves derived from SPT
New tentativeCRR-KD curveMonaco et al. 2005
New tentativeCRR-KD curveMonaco et al. 2005
Curvas para evaluar CRR a partir de KD
(Seed & Idriss 1971, procedimiento simplificado)
DMT para DISEÑO dePILOTES BAJO CARGA LATERAL
Robertson et al. (1987)Marchetti et al. (1991)
2 métodos recomendados para derivar las curvas P-y de pilotes bajo carga lateral a partir del DMT (pilote aislado, carga monotónica).
Mortaiolo (Italy)
NC soft clay
Mortaiolo (Italy)
NC soft clay
Validaciones Independientes 2 métodos obtienen predicciones similares, en muy buen acuerdo con los resultados de ensayos a gran escala.
DMT para DISEÑO deMUROS DIAFRAGMA
Correlación tentativa para derivar el coeficiente de reacción lateral Kh para diseño de muros diafragma multi-apuntalados a partir del MDMT
Indicaciones de cómo seleccionar datos input para análisis FEM (PLAXIS, Hardening Soil model) basado en MDMT.
g.l.
sH
L
g.l.g.l.
ssHH
LL
Monaco & Marchetti (2004 – ISC'2 Porto)
Control Compactación de Subrasante
MDMT perfil de aceptación(max siempre hacia 25-26 cm de profundidad).
Caso de Estudio en BangladeshProyecto Rehabilitación de 90 km de camino
Perfil de Aceptación MDMT calibrado y usado como herramienta alternativa/rápida de aceptación para control de calidad de compactación en subrasantes, con verificaciones ocasionales (Proctor, CBR, prueba de placa).
• 2 receptores espaciados 0.5 m.
• Vs determinado a partir del rezago de arrivo de la onda entre el receptor 1 y el 2 (mismo impacto de mazo).
• Señal amplificada y digitalizada a profundidad.
• Vs medida cada 0.5 m prof.
Combinación S +
DMT
Dilatómetro Sísmico (SDMT)
Hepton 1988Martin & Mayne 1997, 1998 ... (Georgia Tech, USA)
Validación de Vs obtenida del SDMT
Comparación de perfiles de Vs del SDMT y de otros ensayosSitio de Investigación en Fuciono (Italia)
SDMT (2004)
AGI (1991)
SCPT Cross Hole SASW
NOTA: (P0, P1, P2, Qd, y Vs) 5 parámetros indepedientes en toda la longitud del sondeo.
Osciloscopio digital para registro de Vs
Caja de control para ejecución de
DMT convencional
Vs (m/s)
VELOCIDAD DE ONDA CORTANTE
Resultados del SDMT
Perfiles SDMT en el sitio de Fiumicino (Italia)
SDMT Vs preciso y altamente repetible (sumado a los resultados usuales del DMT).
ROTOSEISO
AUTOSEIS
ROTOSEISO
AUTOSEIS
Aplicaciones avanzadas del SDMT
SDMT Módulo cortante a baja deformación G0 de Vs.
Módulo en esfuerzos de trabajo MDMT
(asentamientos) Método tentativo para derivar curva in situ G- del
SDMT. Dos puntos ayudan en la selección de la curva G-.
Curvas In situ de Decaimiento G- (SDMT)
(Comportamiento no lineal del suelo – Uso de FEM)
HARA (1973) YOKOTA et al. (1981) TATSUOKA (1977) SEED & IDRISS (1970) ATHANASOPOULOS (1995) CARRUBBA & MAUGERI (1988)
0.05 to 0.1%
HARA (1973) YOKOTA et al. (1981) TATSUOKA (1977) SEED & IDRISS (1970) ATHANASOPOULOS (1995) CARRUBBA & MAUGERI (1988)
0.05 – 0.1 %
Maugeri (1995) Mayne (2001)Ishihara (2001)
SDMT 2 evaluaciones paralelas independientes del CRR A partir de VS o KD
(Seed & Idriss 1971, Procedimiento Simplificado)
SDMT para LIQUEFACCIÓN
Andrus & Stokoe (2000)Andrus et al. (2004)
Monaco et al. (2005)ICSMGE Osaka
CRR de Vs CRR de KD
DMT Ensayo in situ rápido, simple, económico, altamente reproducible.
Ejecutable con varios tipos de equipo de campo.
Estimados Precisos de varios parámetros de diseño.
– Tipo de Suelo.– Estado de esfuerzos/Historia de Esfuerzos.– Módulo de Deformabilidad M– Resistencia al corte no drenada Cu en arcillas.– Parámetros de Consolidación y Flujo.– ...
CONCLUSIONES (1)
Múltiples Aplicaciones de Diseño.
El más efectivo con respecto a ensayos in situ típicos cuando los asentamientos son clave en el diseño (ej. Especificaciones estrictas o necesidad de decidir: pilotes o placa convencional ?)
SDMT mediciones precisas de Vs (y G0) + resultados DMT usuales – incrementa considerablemente la capacidad del DMT.
CONCLUSIONES (2)
DMT
FLUJOGRAMA MYV
SDMT
Transferencia de datos
Transferencia de datos
Post-procesamiento de datos
(MACROS VBA)
Post-procesamiento de datos
(MODELOS FEM)
Problemas TÍPICOS
Problemas COMPLEJOS
TRANSFERENCIA DE DATOS
TeléfonoCELULAR
ConexiónINTERNET
Post-procesamiento de datos (MACROS VBA)
1,4 1,6 1,7 1,8 1,9
2,4
3,6 3,6 3,6 3,84,4 4,4
15,8
1,8 1,9 2,0 2,1 2,2
4,1 4,1 4,1 4,14,6
5,26,1
29,9
2,1 2,2
3,54,1 4,1 4,1 4,5
4,9 5,0 5,25,8
8,710,1
1,0
5,0
25,0
0 1 2 3 4 5 6 7
Cap
acid
ad s
op
ort
ante
ad
mis
ible
qa
(to
n/m
2)
Nivel de desplante, Df (m)
Capacidad soportante admisible de placas aisladas y corridas - Teoría de VessicGimnasio Falcon International School
(FS = 3.0) - Basado en sondeo DMT2
Placa Corrida ( B=1 m) 2 m x 2 m 4 m x 4 m
ServicioEscenario Df (m) B (m) L (m) qt (ton/m2) qneta (t/m2) H (cm) zsig (m) k(t/m3)
1 0,6 1 10 1,44 0,56 0,31 5,80 464,152 0,6 2 2 1,83 0,94 0,55 4,80 335,653 0,6 4 4 1,83 0,94 0,91 9,00 201,924 0,6 15 15 1,83 0,94 1,67 31,60 109,875 0,6 20 20 1,83 0,94 1,82 41,80 100,406 1 1 10 1,77 0,29 0,16 6,20 1073,087 1 2 2 2,15 0,67 0,39 5,20 545,188 1 4 4 4,08 2,60 2,45 9,40 166,669 1 15 15 4,08 2,60 4,38 32,00 93,15
10 1 20 20 4,08 2,60 4,79 42,20 85,1711 2 1 10 3,64 0,67 0,33 7,20 1107,5612 2 2 2 4,14 1,16 0,59 6,20 696,3513 2 4 4 4,49 1,51 1,16 10,40 386,2414 2 15 15 4,49 1,51 2,08 33,00 215,3715 2 20 20 4,49 1,51 2,29 43,20 195,6716 2,5 1 10 3,60 0,00 0,00 7,80 xxx17 2,5 2 2 4,15 0,55 0,29 6,80 1439,5718 2,5 4 4 4,93 1,33 0,99 10,80 500,1919 2,5 15 15 4,93 1,33 1,73 33,40 284,7520 2,5 20 20 4,93 1,33 1,91 43,80 258,6821 3 1 10 3,60 -0,91 xxx 8,20 xxx22 3 2 2 4,13 -0,38 xxx 7,20 xxx23 3 4 4 5,03 0,52 0,24 11,40 2128,5624 3 15 15 5,03 0,52 0,50 34,00 996,8625 3 20 20 5,03 0,52 0,57 44,20 884,74
Simbología:Df - Nivel de Desplante.B - Dimensión menor del cimiento.L - Dimensión mayor del cimiento.qt - Presión transmitida de servicio (según capacidad soportante admisible).qneta - Presión neta transmitida al terreno (Es igual a qt menos la excavación para enterrar el cimiento)H (cm) - Asentamiento estimado para el escenario de cimentación respectivo.zsig (m) - Profundidad del bulbo de esfuerzos efectivos (ocurre el 10% disipación de la presión transmitida).k (t/m3) - Módulo de Balasto Equivalente = qt / H
CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS PARA DIFERENTES ESCENARIOS DE CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
0,4 0,7 1,4 2,2 3,8 5,0
19,7
11,714,6
16,8
53,8
20,723,1
25,928,9
31,334,8
37,540,7
44,548,7
0,6 0,9 1,9 3,05,1 6,5
29,0
15,018,7
21,5
78,8
26,529,5
32,936,7
39,844,1
47,551,6
56,3
61,7
0,8 1,2 2,5 3,86,4 8,2
40,0
18,522,9
26,5
108,4
32,536,1
40,244,7
48,5
53,757,7
62,6
68,3
74,9
0,05,0
10,015,020,025,030,035,040,045,050,055,060,065,070,075,080,085,090,095,0
100,0105,0110,0115,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Cap
acid
ad a
xial
Q (t
on
elad
as)
Longitud L (m)
Capacidad admisible (compresión) de pilotes preexcavados -Gimnasio Falcon International School
(FS = 3.0) - Basado en sondeo DMT2
Dp40 cm Dp50 cm Dp60 cm
0,2 0,4 0,8 1,5 2,1 2,7
11,4 12,0
15,317,0
18,0
22,224,6
25,827,1
28,630,3
32,2 33,134,8
37,4
0,3 0,5 1,0 1,8 2,6 3,3
14,7 14,3
18,020,2
21,3
26,2
29,130,6
32,033,9
35,838,1
39,041,0
44,2
0,4 0,6 1,3 2,2 3,2 4,0
18,416,6
20,9
23,524,7
30,3
33,735,5
37,139,2
41,5
44,145,1
47,3
51,1
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Cap
acid
ad a
xial
Q (t
on
elad
as)
Longitud L (m)
Capacidad admisible (compresión) de pilotes hincados -Gimnasio Falcon International School
(FS = 3.0) - Basado en sondeo DMT2
Dp30 cm Dp35 cm Dp40 cm
0,0 0,0 0,0 0,0 0,9 1,93,6
8,110,7 12,0
13,716,4
18,119,7
21,423,0
24,726,6
28,630,4
32,3
0,0 0,0 0,0 0,02,3
4,67,9
15,0
19,522,8
26,3
31,2
34,9
39,0
43,5
47,6
52,4
56,7
61,7
66,8
72,3
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Cap
acid
ad a
xial
Q (t
on
elad
as)
Longitud L (m)
Capacidad admisible (compresión) de micropilotes basado en Bustamante et al-Gimnasio Falcon International School
(FS = 2.50) - Basado en sondeo DMT2
IGU - Dmp15 cm IRS - Dmp15 cm
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0,01 0,10 1,00 10,00
Factor de Seguridad contra licuefacción -Sondeo DMT2
(Método de Monaco y Marchetti)M Richter = 7; PGA = 30%g
FS lic
PGA Magnitud PL (Iwasaki)0,25 6 3,350,25 7 4,410,25 8 5,600,30 6 3,810,30 7 5,060,30 8 6,120,35 6 4,250,35 7 5,580,35 8 6,61
D (m) = 0,35
Pu (kN/m) yc (m) y (mm) P(kN/m)0 0
Spring location 20 23,880085116,2163141 0,00075766 0,6 40 30,0175863
Z (meters) 60 34,315148680 37,73250750 0
Spring location 20 41,392656526,8544347 0,00065978 1,6 40 52,0311228
Z (meters) 60 59,480322480 65,40381730 0
Spring location 20 58,526454449,4516497 0,00146922 2,6 40 73,568536
Z (meters) 60 84,101207180 92,4766337
Robertson et al (1989)
AVERAGE P-Y CURVES (Non-Linear)
PROYECTO GIMNASION (FALCON INTERNATIONAL SCHOOL) - SONDEO DMT2CURVAS P-Y PARA ANÁLISIS DE PILOTE HINCADO EN CARGA LATERAL
Post-procesamiento de datos (MODELOS FEM)
ABSTRACT:
This communication presents some results from a case history in Barcelona involving a large cut-and-cover railway tunnel requiring a deep excavation (depth>20 m).
Prediction of excavation-induced movements as necessary to assess third-party risk.
A numerical model was set-up for the prediction and extrapolation of monitoring results obtained at a trial instrumented section. Monitoring results are here compared with model predictions relying mostly on results from seismic dilatometer tests (SDMT).
Parameters deduced from dilatometric measures are employed to characterize the different soil layers using the Hardening soil model implemented in PLAXIS.
Then, the extra information provided by the seismic data is fed into a nonlinear elastic-plastic model, using a well known stiffness-strain degradation curve. Results from both simulations are here compared with the monitoring data.
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