17.7 Ensayos de permeabilidad «in situ» y ensayos de bombeo
El proyecto de unidades de obra en contacto con el terreno que pueda estar saturado requiere del diseño de elementos de drenaje o impermeabilización adecuados, cuya entidad estará en función del caudal previsible que pueda afectar a la obra, que será función, a su vez, de la permeabilidad del medio circundante (además del gradiente del acuífero, pero ese es un tema a tratar con más extensión).
Por otro lado, incluso en ausencia de un verdadero acuífero cercano a la construcción, la valoración de la permeabilidad del terreno resulta necesaria para determinar las medidas de protección que sean convenientes ante la afluencia de caudales subálveos, si tal riesgo existe. También, además, conforme a las exigencias del DB HS (CTE), para proyectos de edificación residencial, por pequeña que sea su entidad, es obligado establecer, cuanto menos estimativamente, el rango de la permeabilidad del subsuelo bajo las soleras y en el trasdós de los muros de contención de recintos habitables.
Por una razón o por otra, es necesario, por lo tanto, evaluar de forma adecuada la permeabilidad del terreno en contacto con las construcciones, especialmente muros de contención y soleras, y sobre todo bajo la cota piezométrica. También es conveniente un correcto conocimiento de la permeabilidad del terreno cuando del mismo se espera una correcta protección ante las filtraciones (en presas de tierra, balsas, etc.) con el fin de prevenir procesos de erosión interna, lavado de finos o tubificación, que pueden arruinar la obra.
La determinación de la permeabilidad puede ser realizada mediante ensayos de laboratorio (directos o indirectos, véase el tema dedicado a la permeabilidad en el capítulo de descriptores geotécnicos), o bien mediante ensayos «in situ». Estos últimos permiten, especialmente en suelos de permeabilidad media a alta, una valoración más realista y a una escala más ajustada, si bien son poco adecuados en suelos de permeabilidad baja (para los que el método más conveniente es el ensayo de laboratorio mediante equipo triaxial).
En el caso en el que, además de valorar la permeabilidad del suelo, sea conveniente determinar también la capacidad de recarga del acuífero frente a una hipotética extracción (por ejemplo, para el diseño de un abatimiento del nivel freático durante la construcción de un edificio con sótanos bajo la cota piezométrica), se recurre a ensayos de bombeo.
De entre los ensayos de permeabilidad realizados en sondeo, se distinguen dos metodologías, en función de la configuración del dispositivo utilizado, ambas recogidas en el anejo D.7. del DB SE-C:
- Ensayo Lefranc: apto para suelos de permeabilidad alta, en el que al agua que se introduce en la perforación no se induce una sobrepresión.
- Ensayo Lugeon: adecuado para suelos de permeabilidad media y macizos rocosos fracturados, en el cual se introduce agua en la perforación con una sobrepresión.
En esencia, ambos ensayos parten del mismo principio: una vez realizada la perforación necesaria, se aísla un tramo del sondeo (mediante la colocación de dos obturadores), dicho tramo se inunda, se satura el terreno circundante, y se determinan las pérdidas de agua que filtra al subsuelo. También puede ensayarse el tramo final del sondeo, para lo cual es suficiente con instalar un único obturador.
Los ensayos pueden ser realizados a presión o carga hidráulica constante, de la siguiente forma:
- En el ensayo Lefranc se mantiene una columna de agua constante, a nivel de la boca de sondeo, midiéndose el caudal necesario para que dicha columna no pierda nivel. El ensayo puede ser realizado también bajo presión o carga variable, inundando el tramo ensayado, y determinando a intervalos de tiempo adecuados la cota de la columna de agua conforme la misma desciende por efecto de la permeabilidad del terreno.
Ensayo Lefranc de carga constante
Ensayo Lefranc de carga variable
- En el ensayo Lugeon se incrementa la presión de agua mediante un dispositivo (una bomba de inyección manual, por ejemplo), midiéndose con un manómetro, e inyectando el agua necesaria para que dicha presión se mantenga constante.
Configuración del ensayo Lugeon mediante un único obturador, ensayando el tramo final de un sondeo (Fuente: GeoDataZone)
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Téngase en consideración que las descripciones anteriores suponen la necesidad de que los ensayos se realicen mediante la adición de agua al pozo o sondeo, pero también pueden ser ejecutados mediante la extracción del agua ya presente en el mismo, caso en el cual se denominan ensayos de bombeo.
El proceso, en este caso, se indica a continuación:
- En un ensayo a carga constante se bombea agua suficiente para que el nivel del agua en el sondeo se sitúe bajo la cota piezométrica; una vez determinada esta diferencia de nivel, la misma se mantienen constante mediante una extracción continuada, de la cual se mide el caudal de salida.
- En el método de ensayo a carga variable, se procede al abatimiento de la cota piezométrica de la misma forma que se ha indicado anteriormente, deteniendo en tal punto la extracción, y midiendo la recuperación del nivel de agua a intervalos adecuados.
En ambos casos, además de valorar la permeabilidad del terreno que circunda la perforación, es posible valorar la capacidad de recarga del acuífero (y el coeficiente de almacenamiento), que depende también del gradiente hidráulico local, así como de la permeabilidad de niveles o formaciones geológicas que distan de la situación del sondeo en cuestión.
