ES2386320T3 - Procedimiento para determinar la dilataci�n radial y/o el contenido de materiales de aglutinamiento hidr�ulico de cuerpos DSV - Google Patents

Abstract

Procedimiento para determinar la dilatación radial y/o el contenido de materiales de aglutinamiento hidráulico decuerpos DSV (8), los cuales se forman mediante la introducción de materiales de aglutinamiento hidráulico en unazona de suelo (9), caracterizado porque se mide (1) al menos una primera curva de medición de temperatura (14)en un periodo de tiempo prefijable en al menos una primera zona del cuerpo DSV (8), porque la primera curva demedición de temperatura se compara (4) con al menos una primera parte (2) prefijable de un primer gran númeroprefijable de curvas comparativas de temperatura (3) en un dispositivo de comparación, porque en el caso decumplirse un primer criterio de convergencia (5) prefijable, mediante una de las curvas comparativas de temperaturaésta se selecciona (6) como primera curva comparativa de temperatura, o porque la curva comparativa detemperatura se selecciona (7) como segunda curva comparativa de temperatura con la mínima desviación de errorcon respecto a la primera curva de medición de temperatura.

Description

Procedimiento para determinar la dilataci�n radial y/o el contenido de materiales de aglutinamiento hidr�ulico de cuerpos DSV

La invenci�n se refiere a un procedimiento conforme al pre�mbulo de la reivindicaci�n 1.

Los llamados cuerpos de sistemas de alta presi�n para la desagregaci�n del suelo o de roca poco compacta (DSV) se producen mediante el procedimiento de chorro por tobera, un acreditado procedimiento en obras subterr�neas especiales para solidificar el subsuelo, en el que se introduce en el subsuelo a alta presi�n una suspensi�n de agua/aglutinante desde un varillaje de perforaci�n que rota, resp. bascula. El varillaje de perforaci�n es desplazado con ello partiendo de una m�xima extensi�n longitudinal, en especial de una profundidad m�xima de la columna DSV en la direcci�n de la boca de la perforaci�n de sondeo, con lo que se forma una columna. A causa del sistema, en una columna DSV formada de este modo s�lo es posible de forma limitada establecer su verdadera resistencia as� como su dilataci�n, ya que pueden producirse columnas DSV en profundidades de hasta 20 metros y m�s. Por ello est� previsto, para el control de calidad, excavar por zonas al menos una llamada columna de muestreo despu�s de su producci�n, para determinar sus dimensiones. Sin embargo, esto presenta un gran n�mero de inconvenientes. De este modo s�lo es econ�micamente conveniente, resp. posible, dejar al descubierto una columna de muestreo hasta una profundidad de unos cuatro metros. Debido a que las condiciones del suelo a otras profundidades pueden diferir sin embargo de las condiciones del suelo en la zona de superficie inmediata, este procedimiento s�lo ofrece indicaciones limitadas sobre la dilataci�n y la resistencia de las columnas DSV. Aparte de esto la excavaci�n de una columna de muestreo es un esfuerzo que consume mucho tiempo, el cual retrasa el ulterior desarrollo de la obra al menos de tres a cinco d�as.

Del documento EP 1 930 506 A1 se conoce un procedimiento para comprobar un pilote en sitio.

La misi�n de la invenci�n es por ello indicar un procedimiento de la clase citada al comienzo, con el que puedan evitarse los citados inconvenientes, con el cual puedan establecerse de forma r�pida, sencilla, precisa y econ�mica caracter�sticas, en especial dimensiones y calidad de la argamasa utilizada, de cuerpos DSV.

Esto se consigue conforme a la invenci�n mediante las particularidades de la reivindicaci�n 1.

Por medio de esto pueden establecerse de forma r�pida, sencilla, precisa y econ�mica caracter�sticas, en especial dimensiones y calidad de la argamasa utilizada, de cuerpos DSV. Por medio de esto no s�lo puede prescindirse en gran medida de la excavaci�n de un cuerpo de muestreo, en especial de una columna de muestreo, con lo que puede conseguirse un considerable ahorro de tiempo as� como una reducci�n de costes en la obra, sino que pueden establecerse tambi�n una declaraci�n bastante m�s precisa sobre la calidad, por ello de las dimensiones y/o de la resistencia de la columna DSV creada. Por medio de esto es posible mejorar considerablemente la seguridad en obras subterr�neas, y poner a disposici�n del estad�stico unos datos bastante m�s realistas sobre la capacidad de carga de las columnas DSV formadas que las columnas de muestreo establecidas seg�n los procedimientos actuales. Por medio de esto puede impedirse que construcciones como por ejemplo puentes, edificios y/o t�neles, a causa de capacidades de carga de columnas DSV aceptadas err�neamente se derrumben, inclinen y/o se produzcan da�os de otro tipo.

Las reivindicaciones subordinadas que forman al mismo tiempo una parte de la descripci�n, al igual que la reivindicaci�n 1, se refieren a otras configuraciones ventajosas de la invenci�n.

La invenci�n se describe con m�s detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que s�lo se han representado a modo de ejemplo formas de ejecuci�n preferidas. Con ello muestran:

la fig. 1 un diagrama de desarrollo de una primera forma de ejecuci�n preferida del procedimiento conforme a la invenci�n; la fig. 2 una representaci�n esquem�tica de la producci�n de un cuerpo DSV; la fig. 3 la disposici�n de un sensor de temperatura en un cuerpo DSV; la fig. 4 un diagrama de desarrollo de una segunda forma de ejecuci�n preferida del procedimiento conforme a la invenci�n; la fig. 5 un primer gran n�mero de curvas comparativas de temperatura a lo largo del tiempo; la fig. 6 un segundo gran n�mero de curvas comparativas de temperatura a lo largo del tiempo; la fig. 7 la conductividad t�rmica de un suelo con tama�o de grano medio de 2 mm; la fig. 8 una disposici�n de perforaci�n conforme a la invenci�n para trabajos de perforaci�n en suelo; la fig. 9 una disposici�n de perforaci�n conforme a la fig. 8 con una punta de hincado conforme a la invenci�n; y la fig. 10 un cuerpo DSV con una punta de hincado dispuesta dentro del mismo.

Las figuras 1 y 4 muestran diagramas de desarrollo de formas de ejecuci�n preferidas de un procedimiento para determinar la dilataci�n radial y/o el contenido de materiales de aglutinamiento hidr�ulico de cuerpos DSV 8, los cuales se forman mediante la introducci�n de materiales de aglutinamiento hidr�ulico en una zona de suelo 9, en donde se mide 1 al menos una primera curva de medici�n de temperatura 14 en un periodo de tiempo prefijable en al menos una primera zona del cuerpo DSV 8, en donde la primera curva de medici�n de temperatura se compara 4 con al menos una primera parte 2 prefijable de un primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura 3 en un dispositivo de comparaci�n, en donde en el caso de cumplirse un primer criterio de convergencia 5 prefijable, mediante una de las curvas comparativas de temperatura �sta se selecciona 6 como primera curva comparativa de temperatura, o en donde la curva comparativa de temperatura se selecciona 7 como segunda curva comparativa de temperatura con la m�nima desviaci�n de error con respecto a la primera curva de medici�n de temperatura.

A partir del porcentaje, resp. del contenido de materiales de aglutinamiento hidr�ulico, resp. de aglutinantes hidr�ulicos en cuerpos DSV 8, puede deducirse al menos de forma indirecta la resistencia del cuerpo DSV 8.

Por medio de esto pueden establecerse de forma r�pida, sencilla, precisa y econ�mica caracter�sticas, en especial dimensiones y calidad de la argamasa utilizada, de cuerpos DSV 8. Por medio de esto no s�lo puede prescindirse en gran medida de la excavaci�n de un cuerpo de muestreo, en especial de una columna de muestreo, con lo que puede conseguirse un considerable ahorro de tiempo as� como una reducci�n de costes en la obra, sino que puede establecerse tambi�n una declaraci�n bastante m�s precisa sobre la calidad, por ello de las dimensiones y/o de la resistencia de la columna DSV creada, resp. del cuerpo DSV 8. Por medio de esto es posible mejorar considerablemente la seguridad en obras subterr�neas, y poner a disposici�n del estad�stico unos datos bastante m�s realistas sobre la capacidad de carga de las columnas DSV formadas que las columnas de muestreo establecidas seg�n los procedimientos actuales. Por medio de esto puede impedirse que construcciones como por ejemplo puentes, edificios y/o t�neles, a causa de capacidades de carga de cuerpos DSV 8 aceptadas err�neamente se derrumben, inclinen y/o se hundan en el subsuelo.

Para la producci�n de cuerpos DSV 8 est� previsto de forma preferida que los materiales de aglutinamiento hidr�ulico comprendan al menos un aglutinante hidr�ulico, en donde est� previsto de forma preferida que el aglutinante hidr�ulico comprenda cemento, y que el primer contenido prefijable de aglutinante hidr�ulico sea un primer contenido de cemento. Sin embargo, tambi�n pueden estar previstos otros aglutinantes hidr�ulicos, por ejemplo cal en sus diferentes configuraciones, as� como un conglomerado de materiales que comprenda cal y/o cemento. Para la descripci�n ulterior del procedimiento conforme a la invenci�n y de la tem�tica en la que se basa el mismo se utilizan alternativamente los t�rminos materiales de aglutinamiento hidr�ulico, aglutinantes hidr�ulicos, argamasa aglutinada con cemento y/o cemento. La descripci�n de uno o varios pasos de procedimiento y/o de bases tecnol�gicas con relaci�n al cemento no supone de forma preferida ninguna limitaci�n del procedimiento conforme a la invenci�n en cuanto al cemento, resp. a la argamasa aglutinada con cemento.

El procedimiento de chorro por tobera (DSV) es un procedimiento de mejora del suelo, en el que la estructura de suelo existente se destruye mediante un chorro de alta energ�a y el suelo, resp. la zona de suelo 9, se mezcla con la suspensi�n introducida (cemento y agua). Mediante la extracci�n hacia arriba y la rotaci�n simult�neas del varillaje de perforaci�n 10 se obtiene una estructura en forma de columna formada por suelo solidificado, que a partir de ahora recibe el nombre de cuerpo DSV 8. En las figuras 2.1, 2.2 y 2.3 se representan los diferentes pasos para formar un cuerpo DSV 8. En un primer paso, como se representa en la fig. 2.1, se perfora un agujero en la zona de suelo 9 a solidificar. Mediante una tobera en el varillaje de perforaci�n 10 se introduce a alta presi�n argamasa en el suelo, como se representa en la fig. 2.2. Por medio de esto se destruyen por zonas las condiciones del suelo existentes, y se establecen de nuevo mediante la argamasa. Como puede verse comparando la fig. 2.2 y la 2.3, durante la expulsi�n se extrae siempre hacia arriba el varillaje de perforaci�n 10, con lo que se forma una columna. Tambi�n pueden formarse cuerpos DSV 8 que difieran de la forma de columna.

Los campos de aplicaci�n principales del DSV son, aparte de la solidificaci�n del terreno de fundaci�n (p.ej. apuntalamientos, refuerzos de cimentaci�n y saneamientos de cimentaci�n), la producci�n de soleras de contenci�n horizontales, paredes de contenci�n verticales, bandejas de contenci�n y medidas de estanqueidad en la construcci�n de t�neles. Mediante estos m�ltiples campos de aplicaci�n y a causa de la enorme flexibilidad del procedimiento (aplicaci�n a diferentes tipos de suelo, as� como diferentes modalidades espaciales, por ejemplo a causa de la falta de espacio), esta t�cnica de obra subterr�nea especial ha ganado importancia de forma creciente en los �ltimos a�os. La producci�n de los cuerpos DSV 8 en el subsuelo de la zona de suelo 9 se produce, a causa del procedimiento, sin control visual. Las posibles desviaciones causadas por oscilaciones de los par�metros de influencia no pueden reconocerse durante, resp. justo despu�s de la producci�n. Estas desviaciones se refieren a las dimensiones y a la composici�n de los cuerpos DSV 8, que por un lado dependen del suelo que se presenta y por otro lado de par�metros de producci�n, como p.ej. caudal y valor de agua/cemento de la suspensi�n introducida as� como velocidad de extracci�n y rotaci�n del varillaje de perforaci�n 10. Por este motivo los m�todos para detectar las caracter�sticas de los cuerpos DSV 8 (dimensiones y calidad de la argamasa DSV) tienen una considerable importancia t�cnica pero tambi�n econ�mica.

Para poder reconocer/evitar a tiempo casos de siniestro tiene una importancia capital el aseguramiento de la calidad de los cuerpos DSV 8 producidos con relaci�n a sus dimensiones y caracter�sticas de material. Normalmente la determinaci�n de las dimensiones obtenibles se realiza mediante columnas de muestreo, las cuales despu�s de su producci�n se dejan al descubierto por excavaci�n en la zona superior. Esto est� ligado a un retraso de al menos 45 d�as en la obra y s�lo permite una valoraci�n de los trabajos de mejora del suelo en las capas superiores del suelo (hasta una profundidad m�x. de aprox. 4 metros). Aparte de la demora en el desarrollo de la construcci�n, mediante las columnas de muestreo s�lo se obtiene una conclusi�n puntual sobre las caracter�sticas obtenibles de los cuerpos DSV. En el caso de trabajos DSV en capas del suelo m�s profundas no es posible la producci�n de columnas de muestreo, ya que dejarlas al descubierto hasta mayores profundidades no podr�a materializarse t�cnicamente ni justificarse econ�micamente.

El m�todo conforme a la invenci�n representa un procedimiento novedoso para determinar el di�metro de cuerpos DSV 8 as� como las caracter�sticas de material de argamasa DSV, en donde una primera curva de medici�n de temperatura 14 medida en el emplazamiento sobre un cuerpo DSV 8 se compara al menos con una primera parte prefijable de un primer gran n�mero prefijable de curvas de comparaci�n de temperatura. Con ello puede estar previsto que este gran n�mero de curvas de comparaci�n de temperatura se establezca por ejemplo mediante varios ensayos.

Est� previsto de forma preferida que el gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura se establezca por v�a anal�tica, con lo que – con una elevada precisi�n –puede prescindirse de complicados ensayos. Ha quedado demostrado que un establecimiento de las curvas comparativas de temperatura del primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura, a partir de las reacciones de fraguado exot�rmicas de al menos un aglutinante hidr�ulico, conduce a unos resultados sorprendentemente precisos. Los par�metros buscados del cuerpo DSV 8 se determinan mediante retro-c�lculo, con la utilizaci�n de la curva de medici�n de temperatura 14 medida en la obra. Por ello est� previsto de forma preferida que las curvas comparativas de temperatura del primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura se establezcan en cada caso para una combinaci�n entre un primer radio prefijable del cuerpo DSV 8 y un primer contenido prefijable de aglutinante hidr�ulico. Por ello se establece un gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura, de forma preferida se calcula, en funci�n del primer radio del cuerpo DSV 8 as� como de su primer contenido en aglutinante hidr�ulico, con lo que est�n disponibles r�pidamente resultados de simulaci�n precisos.

El modelo de material termoqu�mico planteado para describir el avance de la hidrataci�n en materiales de construcci�n con contenido de cemento se describe a continuaci�n. La medici�n de temperatura en la obra, necesaria para el retro-c�lculo de los par�metros buscados del cuerpo DSV 8, se describe con m�s detalle en otro punto.

La hidrataci�n de materiales aglutinados con cemento es un proceso exot�rmico. El acoplamiento quimiot�rmico que de esto se deriva conduce, en el curso de la hidrataci�n, a un aumento de la temperatura en el cuerpo DSV 8. Por otro lado la temperatura influye en la velocidad de la reacci�n qu�mica (acoplamiento termoqu�mico). La soluci�n a este problema de Two-Way-Coupling se describe a continuaci�n. El avance de la hidrataci�n se describe mediante una variable escalar m, la masa del agua aglomerada con hidratos (masa de hidrataci�n). El grado de hidrataci�n m representa la relaci�n entre la masa de hidrataci�n en un momento dado y la masa de hidrataci�n con la hidrataci�n

, se describe con ayuda de una ley de Arrhenius (acoplamiento

La velocidad de la reacci�n qu�mica,

termoqu�mico):

La afinidad qu�mica normalizada � (m) reproduce la velocidad de reacci�n de los hidratos ya formados. El t�rmino exponencial tiene en cuenta la influencia la temperatura en la velocidad de reacci�n. En la ecuaci�n (2), Ea se corresponde con la energ�a de activaci�n de la reacci�n. Para cementos Portland es de 33.500 J/mol. R es la constante universal de los gases perfectos con R = 8,315 J/(mol K) y T es la temperatura absoluta en grados Kelvin.

Como consecuencia de la hidrataci�n se libera el calor de hidrataci�n. Este acoplamiento quimiot�rmico se tiene en cuenta en la ecuaci�n de campo para describir el problema t�rmico. Esta ecuaci�n de campo se obtiene a partir del en donde p [kg/m3] se corresponde con la densidad y c [kJ/(kg K)] con la capacidad t�rmica espec�fica. Im es la cantidad total de calor que se libera durante la hidrataci�n. La descarga de calor se tiene en cuenta mediante el vector de corriente t�rmica q, que a su vez est� enlazado con la temperatura a trav�s de la ley de conducci�n t�rmica de Fourier,

A [kJ/(m h K)] es el n�mero de conductibilidad t�rmica.

La funci�n de material intr�nseca � (m) puede determinarse con base en diferentes experimentos, mediante el aprovechamiento del acoplamiento quimiomec�nico (ensayos de presi�n) o del acoplamiento quimiot�rmico(ensayos adiab�ticos). Actualmente las funciones � (m) para diferentes aglutinantes se establecen mediante un calor�metro diferencial o mediante un modelo de hidrataci�n multif�sico. Aqu� durante la hidrataci�n se mantiene constante la temperatura de la muestra (compuesta por agua y cemento) y se mide la descarga de temperatura para

En donde div q se mide durante el ensayo.

Sobre la base del modelo de material termoqu�mico puede calcularse el desarrollo del grado de hidrataci�n m as� como el desarrollo de temperatura en un cuerpo DSV 8, de forma preferida con ayuda del m�todo de los elementos finitos. Mediante la comparaci�n del desarrollo de temperatura obtenido num�ricamente con una medici�n llevada a cabo en la obra, puede deducirse tanto el contenido de cemento en el cuerpo DSV 8 como su radio.

La fig. 1 muestra un primer diagrama de desarrollo de una configuraci�n preferida especialmente sencilla de un procedimiento conforme a la invenci�n. Alternativamente al c�lculo descrito anteriormente de las curvas comparativas de temperatura, tambi�n puede estar previsto establecer �stas a partir de varios ensayos con diferentes par�metros y archivarlas en bancos de datos, resp. hojas de datos.

De forma preferida est� previsto evidentemente establecer las curvas comparativas de temperatura num�ricamente, en donde el primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura se establece, resp. calcula, mediante un procedimiento iterativo. La fig. 4 muestra un diagrama de desarrollo de un procedimiento iterativo de este tipo especialmente preferido, en donde en el caso de esta ejecuci�n especialmente preferida est�n previstos tambi�n otros pasos de procedimiento ventajosos adicionales. Con ello est� previsto de forma preferida que se prefije un primer margen de radios del cuerpo DSV 8, que de entre el primer margen de radios se seleccione una cantidad prefijable de primeros radios parciales, que se prefije un primer margen del contenido de aglutinante hidr�ulico, que del primer margen del contenido de aglutinante hidr�ulico se seleccione una cantidad prefijable de primeros m�rgenes parciales, y que se establezcan las curvas comparativas de temperatura para combinaciones prefijables, en especial para todas ellas, entre primeros radios parciales y primeros m�rgenes parciales. Por ello se prefija para el c�lculo iterativo un margen para el primer radio as� como para el primer contenido de cemento, resp. el primer contenido de aglutinante hidr�ulico.

Por ejemplo: radio R1 de 10 cm a 150 cm; contenido de aglut. hidr�ulico Z1 de 100 kg/m3 a 1.000 kg/m3

Los valores se seleccionan con ello de tal modo, que una columna DSV, resp. un cuerpo DSV 8, deber�a estar dentro de los l�mites correspondientes. Por ello en el primer paso se prefijan un primer margen de radios especialmente grande y un primer margen del contenido especialmente grande de aglutinante hidr�ulico. Asimismo puede estar previsto indicar una cantidad de pasos intermedios, por ejemplo de cuatro. La cantidad de pasos intermedios, sin embargo, tambi�n puede prefijarse ya de forma fija. El primer margen de radios y el primer margen del contenido de aglutinante hidr�ulico se distribuyen despu�s de forma correspondiente a la cantidad de pasos intermedios. La clase de esta distribuci�n puede ser prefijada por parte del usuario. De forma preferida est� previsto que la distribuci�n de los m�rgenes correspondientes se realice lineal o logar�tmicamente. A modo de ejemplo, en el presente ejemplo puede estar prevista la siguiente distribuci�n: primer margen de radios R:

10 cm 50 cm 100 cm 150 cm

primer margen del contenido de aglutinante hidr�ulico Z:

100 kg/m3 300 kg/m3 600 kg/m3 1.000 kg/m3

Asimismo se forman de forma preferida todas las posibles combinaciones de valores a partir de estos en cada caso cuatro par�metros y se establecen, con cada una de estas combinaciones de valores entre primeros radios parciales y primeros m�rgenes parciales, las curvas comparativas de temperatura.

Puede estar previsto comprobar si las diferentes curvas comparativas de temperatura establecidas cumplen el primer criterio de convergencia. El primer criterio de convergencia puede estar determinado con ello como margen prefijable alrededor de la primera curva de medici�n de temperatura. De forma especialmente preferida est� previsto que el primer criterio de convergencia se prefije como variaci�n prefijable del primer radio del cuerpo DSV 8 y del primer contenido de aglutinante hidr�ulico entre dos pasos iterativos consecutivos, como se describe a continuaci�n.

En intervalos de tiempo prefijables, resp. en momentos prefijables, por ejemplo cada hora sucesiva, se compara la diferencia de cada curva comparativa de temperatura calculada con la curva de medici�n de temperatura 14. Para cada curva de temperatura medida 14 se establece con ello de forma preferida el error cuadr�tico y se adiciona. Con ello es necesario tener en cuenta que con cada desarrollo de temperatura calculado, la comparaci�n con la curva de medici�n de temperatura 14 medida se realiza en los mismos momentos. Los errores cuadr�ticos establecidos se adicionan para cada curva comparativa de temperatura a un valor de error caracter�stico para esta curva comparativa de temperatura. La curva comparativa de temperatura con el menor valor de error se selecciona para otro paso iterativo como segunda curva comparativa de temperatura, en donde est� previsto de forma preferida que se prefije un segundo margen de radios, que el segundo margen de radios se prefije como intervalo prefijanle alrededor del segundo radio en el que se basa el establecimiento de la segunda curva comparativa de temperatura, que a partir del segundo margen de radios se seleccione una cantidad prefijable de segundos radios parciales, que se prefije un segundo margen del contenido de aglutinante hidr�ulico, que el segundo margen de intervalo prefijable se prefije como intervalo prefijable alrededor del segundo contenido de aglutinante hidr�ulico en el que se basa el establecimiento de la segunda curva comparativa de temperatura, que a partir del segundo margen del contenido de aglutinante hidr�ulico se seleccione una cantidad prefijable de segundos m�rgenes parciales, y que se establezcan las curvas comparativas de temperatura para combinaciones prefijables, en especial para todas ellas, entre segundos radios parciales y segundos m�rgenes parciales. De forma preferida se reduce y aumenta alrededor de un valor prefijable el segundo radio asociado a la segunda curva comparativa de temperatura y el segundo contenido de aglutinante hidr�ulico y, de este modo, se prefija un segundo margen de radios y un segundo margen del contenido de aglutinante hidr�ulico. De forma preferida puede estar previsto, por ejemplo, que el segundo margen de radios se seleccione mediante los l�mites:

Rmargen 2 abajo = R2� curva comparativa de temperatura – 15%

Rmargen 2 arriba = R2� curva comparativa de temperatura + 15%,

y que el segundo margen del contenido de aglutinante hidr�ulico se seleccione mediante los l�mites:

Zmargen 2 abajo = Z2� curva comparativa de temperatura – 15%

Zmargen 2 arriba = Z2� curva comparativa de temperatura + 15%.

El nuevo margen de valores se divide de nuevo en pasos intermedios, en donde a su vez se forman de forma preferida todas las combinaciones de valores. En cuanto una curva comparativa de temperatura cumple el primer criterio de convergencia, se indica la misma junto con el primer radio del cuerpo DSV 8 en el que se basa su establecimiento y el primer contenido de aglutinante hidr�ulico. Como se ha mencionado ya anteriormente est� previsto, de forma conocida, que el primer criterio de convergencia se prefije como variaci�n prefijable del primer radio del cuerpo DSV 8 y del primer contenido de aglutinante prefijable entre dos pasos iterativos consecutivos, como se deduce tambi�n de la fig. 4. En el procedimiento preferido descrito en la fig. 4 est� previsto, por ejemplo, que se cumpla el primer criterio de convergencia si la variaci�n del radio establecido entre dos pasos iterativos consecutivos es inferior a 2,5 cm y la variaci�n del contenido establecido de aglutinante hidr�ulico es inferior a 50 kg/m3 .

En un procedimiento conforme a la invenci�n est� previsto adem�s, de forma preferida, tener en cuenta par�metros adicionales en su efecto sobre la curva comparativa de temperatura establecida. Como par�metros de este tipo, que tienen una influencia directa y/o indirecta en el desarrollo de las curvas comparativas de temperatura establecidas, han destacado sobre todo los siguientes par�metros como con una importancia parcialmente especial:

-

la conductividad t�rmica del suelo,

-

la conductividad t�rmica del cuerpo DSV,

-

la capacidad de almacenamiento t�rmico del suelo,

-

la capacidad de almacenamiento t�rmico del cuerpo DSV,

-

la densidad aparente de los materiales de aglutinamiento hidr�ulico introducidos en la zona de suelo,

-

la temperatura del suelo,

-

la temperatura de los materiales de aglutinamiento hidr�ulico introducidos en la zona de suelo,

-

par�metros del suelo, en especial tipo de suelo, compacidad y/o consistencia,

-

la clase y la influencia de otros aglutinantes qu�micos.

La influencia de los diferentes par�metros puede deducirse f�sica/qu�micamente, pero por lo dem�s tiene que establecerse mediante ensayos. Ha quedado demostrado que, al tener en cuenta algunos, de forma preferida todos

los par�metros antes citados a la hora de establecer las curvas comparativas de temperatura, los valores establecidos conforme a un procedimiento seg�n la invenci�n para el radio de un cuerpo DSV 8 y/o o el contenido de aglutinante hidr�ulico coinciden de forma bastante m�s precisa con los valores reales que en todos los procedimientos antes conocidos. Los par�metros correspondientes deben ser conocidos al aplicar el procedimiento, y se establecen por ejemplo mediante muestras de suelo y mediciones de las temperaturas antes citadas. Las conductividades t�rmicas y las capacidades de almacenamiento pueden determinarse mediante pruebas de laboratorio y archivarse en bancos de datos, para estar disponibles para el procedimiento conforme a la invenci�n. Todos los par�metros antes citados, excepto la capacidad de almacenamiento del cuerpo DSV 8 que depende mucho del contenido de cemento y que de forma correspondiente durante el establecimiento se adapta constantemente al mismo, permanecen constantes. La fig. 7 ilustra a modo de ejemplo en un diagrama la dependencia de la conductividad t�rmica del grado de saturaci�n y de la densidad aparente de los materiales de aglutinamiento hidr�ulico.

Para la precisi�n del procedimiento conforme a la invenci�n tiene una gran importancia la precisi�n de la curva de temperatura medida en el interior del cuerpo DSV 8. Para obtener una curva de medici�n de temperatura lo m�s exacta posible se ha desarrollado por lo tanto un procedimiento novedoso para introducir un primer sensor de temperatura 11 en un cuerpo DSV 8. Con ello est� previsto que, despu�s de la formaci�n del cuerpo DSV 8, se implante en la perforaci�n de sondeo un varillaje de perforaci�n 10 con una punta de hincado 17, en cuya zona est� dispuesto al menos un primer sensor de temperatura 11, y se introduzca fundamentalmente sin rotaci�n en el cuerpo DSV 8 todav�a deformable antes de su solidificaci�n, y que la punta de hincado 17 se desacople junto con el primer sensor de temperatura 11 al alcanzar una profundidad m�xima, y permanezca en el cuerpo DSV 8. Al contrario que en los procedimientos habituales, en los que se introduce un primer sensor de temperatura 11 mediante una barra que s�lo presenta una rigididez insuficiente, manualmente en un punto indefinido en el cuerpo DSV 8 todav�a deformable, en el procedimiento conforme a la invenci�n el primer sensor de temperatura 11 se implanta mediante el varillaje de perforaci�n 10, r�gido y bien guiado, en el centro del cuerpo DSV 8, con lo que existe una coincidencia especialmente elevada entre el lugar real de registro de la curva de medici�n de temperatura 14 y el lugar de registro de la curva de medici�n de temperatura, supuesto a la hora de establecer las curvas comparativas de temperatura. Asimismo est� previsto de forma especialmente preferida que al menos un primer sensor de temperatura 11 sea guiado en el interior del varillaje de perforaci�n 10 en, resp. sobre un tubo 19, en especial un tubo met�lico, y que las l�neas de alimentaci�n el�ctricas hacia el primer sensor de temperatura 11 sean guiadas en el interior del tubo met�lico. Despu�s de la disposici�n del primer sensor de temperatura 11 y de la separaci�n de la punta de hincado 17, se extrae el varillaje de perforaci�n 10 desde el cuerpo DSV 8 y la punta de hincado 17 permanece junto con el primer sensor de temperatura 11 y el tubo 19 en el cuerpo DSV 8, como se ha representado por ejemplo en la fig.

10. Sobre el primer sensor de temperatura 11 pueden estar dispuestos otros sensores de temperatura con separaciones prefijables, de tal modo que para diferentes segmentos del cuerpo DSV 8 puede aplicarse en cada caso el procedimiento conforme a la invenci�n para determinar la dilataci�n radial y/o la resistencia de cuerpos DSV 8, con lo que puede aumentarse todav�a m�s la precisi�n de los resultados y la seguridad en la obra subterr�nea.

La fig. 3 muestra una disposici�n con cuerpo DSV 8 acabado y un primer sensor de temperatura 11 en el interior del cuerpo DSV 8. Asimismo aparece un segundo sensor de temperatura 12 por fuera de terreno, para registrar la temperatura ambiente. El registro de los datos de medici�n puede realizarse tanto manualmente como autom�ticamente mediante un registrador de datos 13, como se ha representado en la fig. 3. En el caso del registro autom�tico se define el periodo de tiempo de lectura y se determina el intervalo entre los momentos de registro. Una indicaci�n adicional sobre la pantalla del registrador de datos 13 hace posible una observaci�n continuada del desarrollo de temperatura durante la hidrataci�n del cuerpo DSV 8. La utilizaci�n de registradores de datos 13 hace posible una transferencia extremadamente sencilla de los datos de medici�n de temperatura entre los cuerpos DSV 8 y un PC. A continuaci�n de esto los datos de medici�n pueden transformarse en diferentes formatos de datos (p.ej. ASCII). El tratamiento es por medio de esto muy sencillo y tambi�n puede llevarse a cabo en la propia obra.

La temperatura se mide de forma continuada durante el proceso de fraguado y, de este modo, se determina la curva de medici�n de temperatura 14. Las figuras 5 y 6 muestran curvas de medici�n de temperatura 14. Puede reconocerse claramente que el valor m�ximo de la temperatura medida y el momento, en el que se alcanza esta temperatura en el centro del cuerpo DSV 8, var�an mucho con el radio del cuerpo DSV 8 y el contenido de aglutinante hidr�ulico en la suspensi�n introducida, resp. la argamasa introducida, en donde el contenido de cemento indicado en la fig. 5 se refiere al contenido de aglutinante hidr�ulico, y el di�metro de columna indicado en la fig. 6 es equivalente al radio del cuerpo DSV 8. A partir de estas mediciones puede reconocerse a su vez una relaci�n entre el radio del cuerpo DSV 8 y las curvas de medici�n de temperatura 14 medidas. En el caso de mediciones sobre los cuerpos DSV 8, resp. las columnas DSV m�s peque�o(a)s, se produce antes en el tiempo la m�xima temperatura en comparaci�n con los cuerpos DSV 8 m�s grandes.

Para aplicar el procedimiento conforme a la invenci�n para introducir un primer sensor de temperatura 11 en un cuerpo DSV 8 se ha previsto asimismo una disposici�n de perforaci�n 15 novedosa para trabajos de perforaci�n en suelo, con un varillaje de perforaci�n 10, en donde en el extremo inferior – seg�n se mira en la posici�n de uso – del varillaje de perforaci�n 10 est� dispuesta una punta de hincado 17 fundamentalmente inm�vil, y en donde en la zona

de la punta de hincado 17 est� dispuesto al menos un primer sensor de temperatura 11. Una disposici�n de perforaci�n de este tipo est� representada por ejemplo en las figuras 8 y 9, en donde en la fig. 9 puede reconocerse bien la punta de hincado 17 desacoplable, la cual – seg�n se mira en la posici�n de uso – est� configurada como disposici�n met�lica lisa 18 en �ngulo obtuso, dispuesta dirigida hacia abajo.

Otras formas de ejecuci�n conforme a la invenci�n presentan solamente una parte de las particularidades descritas, en donde puede estar prevista cualquier combinaci�n de particularidades, en especial tambi�n de diferentes formas de ejecuci�n descritas.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Procedimiento para determinar la dilataci�n radial y/o el contenido de materiales de aglutinamiento hidr�ulico de cuerpos DSV (8), los cuales se forman mediante la introducci�n de materiales de aglutinamiento hidr�ulico en una zona de suelo (9), caracterizado porque se mide (1) al menos una primera curva de medici�n de temperatura (14) en un periodo de tiempo prefijable en al menos una primera zona del cuerpo DSV (8), porque la primera curva de medici�n de temperatura se compara (4) con al menos una primera parte (2) prefijable de un primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura (3) en un dispositivo de comparaci�n, porque en el caso de cumplirse un primer criterio de convergencia (5) prefijable, mediante una de las curvas comparativas de temperatura �sta se selecciona (6) como primera curva comparativa de temperatura, o porque la curva comparativa de temperatura se selecciona (7) como segunda curva comparativa de temperatura con la m�nima desviaci�n de error con respecto a la primera curva de medici�n de temperatura.

2. 2.

   Procedimiento seg�n la reivindicaci�n 1, en donde los materiales de aglutinamiento hidr�ulico comprenden al menos un aglutinante hidr�ulico, caracterizado porque las curvas comparativas de temperatura del primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura se establecen en cada caso para una combinaci�n entre un primer radio prefijable del cuerpo DSV y un primer contenido prefijable de aglutinante hidr�ulico.

3. 3.

   Procedimiento seg�n la reivindicaci�n 2, caracterizado porque las curvas comparativas de temperatura del primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura se establecen a partir de las reacciones de fraguado exot�rmicas de al menos un aglutinante hidr�ulico.

4. 4.

   Procedimiento seg�n una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las curvas comparativas de temperatura del primer gran n�mero prefijable de curvas comparativas de temperatura se establecen mediante elementos finitos.

5. 5.

   Procedimiento seg�n una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque a la hora de establecer las curvas comparativas de temperatura se tienen en cuenta como par�metros la conductividad t�rmica de la zona de suelo (9), y/o la conductividad t�rmica del cuerpo DSV (8), y/o la capacidad de almacenamiento t�rmico de la zona de suelo (9), y/o la capacidad de almacenamiento t�rmico del cuerpo DSV (8), y/o la densidad aparente de los materiales de aglutinamiento hidr�ulico introducidos en la zona de suelo, y/o la temperatura del suelo, y/o la temperatura de los materiales de aglutinamiento hidr�ulico introducidos en la zona de suelo (9), y/o par�metros del suelo, en especial tipo de suelo, compacidad y/o consistencia.

6. 6.

   Procedimiento seg�n una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el aglutinante hidr�ulico comprende cemento, y el primer contenido prefijable de aglutinante hidr�ulico es un primer contenido de cemento.

7. 7.

   Procedimiento seg�n una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se prefija un primer margen de radios del cuerpo DSV (8), porque de entre el primer margen de radios se selecciona una cantidad prefijable de primeros radios parciales, porque se prefija un primer margen del contenido de aglutinante hidr�ulico, porque del primer margen del contenido de aglutinante hidr�ulico se selecciona una cantidad prefijable de primeros m�rgenes parciales, y porque se establecen las curvas comparativas de temperatura para combinaciones prefijables, en especial para todas ellas, entre primeros radios parciales y primeros m�rgenes parciales.

8. 8.

   Procedimiento seg�n una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se indica, junto con la primera curva comparativa de temperatura, el primer radio del cuerpo DSV (8) en el que se basa su establecimiento y el primer contenido de aglutinante hidr�ulico.

9. 9.

   Procedimiento seg�n una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque a la hora de establecer una segunda curva comparativa de temperatura se prefija un segundo margen de radios, porque el segundo margen de radios se prefija como intervalo prefijable alrededor del segundo radio en el que se basa el establecimiento de la segunda curva comparativa de temperatura, porque a partir del segundo margen de radios se selecciona una cantidad prefijable de segundos radios parciales, porque se prefija un segundo margen del contenido de aglutinante hidr�ulico, porque el segundo margen de intervalo prefijable se prefija como intervalo prefijable alrededor del segundo contenido de aglutinante hidr�ulico en el que se basa el establecimiento de la segunda curva comparativa de temperatura, porque a partir del segundo margen del contenido de aglutinante hidr�ulico se selecciona una cantidad prefijable de segundos m�rgenes parciales, y porque se establecen las curvas comparativas de temperatura para combinaciones prefijables, en especial para todas ellas, entre segundos radios parciales y segundos m�rgenes parciales.

   C�LCULO ITERATIVO Radio de columna y contenido de cemento m�nimos y m�ximos a esperar N�mero de pasos iterativos, p.ej. n=4

   Determinaci�n radio y contenido de cemento para el c�lculo 4* C�lculo radio 4* C�lculo contenido de cemento se obtienen 16 pares de

   c�lculo

   Aglutinante: introducci�n adicional de la composici�n qu�mica del aglutinante C�lculo micromec�nico del calor de hidrataci�n y, de este modo, de la afinidad qu�mica

   INPUT Parametros de suelo, densidad, capacidad almacen. calor, conductividad t�rmica Columna DSV, densidad, capacidad almacen. calor, conductividad t�rmica Aglutinante, calor latente, afinidad qu�mica (determinaci�n mediante calor�metro diferencial – duraci�n aprox. 3 d�as) Descripci�n modelo FE: n�mero de elementos para suelo y columna DSV C�lculo: temperatura inicial suelo, columna DSV, incrementos celulares, duraci�n de la simulaci�n

   PAR�METROS T�RMICOS DEL SUELO Suelo: Densidad en seco, h�medo => porosidad, contenido de agua, grado saturaci�n, capacidad almacen. t�rmico, conductividad t�rmica seg�n De Vries, resp. resultado de ensayos TU Viena

   PAR�METROS T�RMICOS COLUMNA DSV Densidad en h�medo, contenido de cemento, % de agua ==> establecimiento de la capacidad de almacen. t�rmico con base en la capacidad de almacen. t�rmico de las fases aisladas, conductividad t�rmica de suelo saturado de agua

   PAR�METROS INTRODUCIDOS ADICIONALES Debido a que ya se produce una hidrataci�n del cemento antes de que pueda determinarse la primera temperatura en la columna, �sta debe tenerse en cuenta en el programa => Dato introducido: temperatura en la instalaci�n de mezclado, duraci�n de montaje (tiempo proceso de mezclado – primer valor de medici�n) => c�lculo de un grado de hidrataci�n inicial, diferente seg�n el aglutinante

   hacia fig. 4B

   0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0