MX2014012064A - Sistema y metodos de prueba movil para la caracterizacion in situ de la rigidez dependiente de tension y de desviacion y de la capacidad de soporte de los suelos y los materiales geologicos. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema y los métodos de prueba móvil integrados para caracterizar la rigidez dependiente de la tensión o tirantez/desviación in situ y de la capacidad de soporte, que permite la prueba de las propiedades de ingeniería de los suelos y los materiales geológicos naturales, compactados, estabilizados, y reforzados. El sistema de prueba móvil y los métodos asociados (1) preparan la tierra para probar y (2) aplicar la carga estática o cíclica a una o más placas de soporte de las diversas geometrías ubicadas en la superficie de tierra o debajo de la superficie de tierra para determinar las relaciones de rigidez dependiente tanto de la tensión como de la desviación y la capacidad de soporte del suelo o del material geológico. Opcionalmente, el sistema de prueba móvil y los métodos asociados (3) aplican las condiciones de tensión de confinación de la tierra independientes de la carga de la placa de soporte.

Description

SISTEMA Y MÉTODOS DE PRUEBA MÓVIL PARA LA CARACTERIZACIÓN IN SITU DE LA RIGIDEZ DEPENDIENTE DE TENSIÓN Y DE DESVIACIÓN Y DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE LOS SUELOS Y DE LOS MATERIALES GEOLÓGICOS Referencia Cruzada a la Solicitud Relacionada Esta solicitud reclama el beneficio de la prioridad al Número de Solicitud de Patente Provisional Americana 61 /621 ,059 presentado el 6 de abril de 2012.

Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un aparato y con los metodos asociados para la prueba in situ de las propiedades de ingeniería de los suelos y de los materiales geológicos. Más específicamente, la presente invención se relaciona con un sistema de prueba móvil y con los métodos de prueba asociados que determinan in situ la rigidez y la capacidad de soporte de los suelos y de los materiales geológicos.

Antecedentes de la Invención La construcción de la infraestructura civil como pavimentos, rellenos, plataformas ferroviarias, campo de aviación, paredes, y edificios industriales y comerciales, requiere comúnmente una determinación de las propiedades de ingeniería del suelo para los propósitos de verificación y de diseño de la construcción. Estas propiedades incluyen la rigidez dependiente de la tensión estática o cíclica y la capacidad de soporte del suelo. Aunque se usan para el diseño, durante la construcción estos valores de parámetro no se miden regularmente como parte de los procesos de inspección de control de calidad y de garantía de calidad del campo debido a la carencia. del equipo y de los metodos de campo convenientes. Así, los procesos de construcción no se controlan en el campo para lograr los valores directamente medidos proporcionados en los documentos de diseño. En cambio, los procesos de construcción se basan en la medición indirecta (por ejemplo, relación de soporte de California (CBR, por sus siglas en inglés)), la densidad, el penetrómetro dinámico de cono y deflectómetro de impacto).

Recientemente, nuevos métodos de diseño para los sistemas de pavimentación, por ejemplo, requieren la selección de valores de rigidez dependiente de tensión de las capas de cimentación de pavimento para determinar el espesor de pavimento. La estabilización y el refuerzo del suelo a través de la compactación y/o la estabilización química y mecánica se usan para mejorar las propiedades in situ del suelo y de los materiales geológicos para lograr la rigidez in situ deseada. Los métodos de caracterización in situ se basan comúnmente en las mediciones antiguas de las relaciones de peso y de volumen. Sin embargo, los métodos anteriormente mencionados no caracterizan la rigidez dependiente de tensión y desviación estática o cíclica ni la capacidad de soporte.

Se conoce en la téenica determinar la rigidez dependiente de tensión estática o dinámica in situ usando los deflectómetros. Por ejemplo, el Número de Patente Americana 4, 1 16,041 de Tholen et al. divulga el uso de un peso de impacto para transmitir la energía de impacto a una placa de presión empotrada en la tierra. Otro ejemplo de la determinación de rigidez in situ es el Número de Patente Americana 6,604,432 de Hamblem et al. , que divulga el uso de un aparato portátil que determina el módulo de esquileo de la capa superficial para determinar la compactación de suelo.

Sin embargo, una desventaja de estos metodos de prueba convencionales es que (i) no proporcionan las mediciones bajo las condiciones estáticas, (ii) usan solamente una placa plana o un anillo para transmitir la carga a la tierra, (iii) son solamente conveniente para las condiciones del material seleccionado debido a los límites en los sistemas de detección , (iv) no proporciona la restricción del control de tensión alrededor del área de carga, y (v) no permite la prueba controlada de la tensión o de desviación.

Por lo tanto, existe una necesidad para las téenicas de medición mejoradas para determinar in situ las relaciones de la rigidez dependiente de tensión y de desviación y de la capacidad de soporte para una amplia gama de materiales y las condiciones asociadas con varios suelos y materiales geológicos.

Breve Descripción de la Invención La presente invención supera las limitaciones anteriormente descritas del estado de la teenica al proporcionar un aparato y los métodos asociados para la prueba in situ de las propiedades de ingeniería de los suelos y de los materiales geológicos naturales, compactados, estabilizados, y reforzados. Más específicamente, 5 la presente invención proporciona un sistema de prueba móvil integrado y los métodos de prueba asociados para la caracterización in situ de la rigidez dependiente de tensión y de desviación y de la capacidad de soporte de suelos y de materiales geológicos. 10 De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el sistema de prueba móvil (1 ) prepara la tierra para la prueba y (2) aplica la carga estática o cíclica a una o más placas de soporte de varias geometrías colocadas en la superficie de la tierra o debajo de la superficie de la tierra para determinar las ís relaciones de la rigidez dependiente de tensión y de desviación y de la capacidad de soporte del suelo o del material geológico. Opcionalmente, el sistema de prueba móvil (3) aplica las condiciones de tensión confinada a la tierra independientemente de la carga de placa de soporte. 20 De acuerdo con la modalidad preferida, el sistema de prueba móvil incluye un aparato de prueba montado en remolque que proporciona el peso de reacción, con las cajas de lastre complementarias y un sistema de anclaje por amarre para el peso de reacción adicional; un pistón hidráulico con el sistema de 25 control y un armazón de grúa para aplicar las cargas estáticas y cíclicas; una viga de referencia de montaje rápido para las mediciones de la posición de la placa de soporte y para la prueba controlada por desviación; un sistema movible de contrapeso para equilibrar el sistema de remolque antes de la carga de la placa de soporte; un arado integrado para preparar la tierra para la prueba; un sistema hidráulico o neumático de placa de confinación para controlar opcionalmente las tensiones de la tierra independientemente de las tensiones de la placa de soporte; y las placas de soporte de varias geometrías que inducen la magnitud de tensión controlada y la orientación de tensión en los materiales de prueba.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema de prueba móvil proporciona una reacción llana y equilibrada para maximizar la carga impartida de la reacción en la tierra. El sistema de remolque se nivela con los gatos hidráulicos de soporte y el balance anterior-posterior con al sistema movible de contrapeso. Los sensores de nivel integrados proporcionan la retroalimentación a un sistema de control hidráulico para automatizar el remolque de nivelación de remolque.

Según otro aspecto de la invención, la tierra se prepara para la prueba usando el sistema de arado integrado de remolque. El arado se acopla con la tierra para preparar una superficie plana libre de desechos a la profundidad deseada.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención, los montajes de placa de soporte se mueven debajo del pistón hidráulico y de la grúa por medio de una bandeja movible integrada con un montaje de contrapeso movible, y eleva la bandeja por medio del pistón hidráulico y la baja a la tierra para la prueba.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el montaje de placa de confinamiento unido a la bandeja movible se asegura a los pistones hidráulicos o neumáticos y se presiona sobre la tierra para proporcionar las condiciones de tensión controlada alrededor del perímetro de la placa de soporte. Un sistema de control proporciona una tensión de confinamiento constante durante la carga de la placa de soporte permitiendo la contracción o la expansión de la tierra como resultado del movimiento material alrededor de las placas de soporte y los cambios de volumen durante la carga como ocurre debido a la consolidación o a la dilatación de la tierra.

De acuerdo con aún otro aspecto de la invención , las placas de soporte se unen al montaje de pistón hidráulico usando una placa adaptadora y un conector común.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, las geometrías de la placa de soporte incluyen plana, cónica, esferica, cuña, frustocónica, piramidal, y formas cicloides. La forma de la placa de soporte se selecciona para alcanzar las orientaciones de tensión deseadas, es decir, vertical, horizontal, radial, tangencial, y circunferencial, en los materiales de prueba.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención, las placas de soporte se empujan sobre la superficie de tierra bajo condiciones de carga estáticas controladas mientras la posición de la placa de soporte se supervisa usando el montaje de viga de referencia. Las pruebas pueden automatizarse para controlar los acontecimientos de carga estática con base en la tensión de contacto deseada de la placa de soporte, las desviaciones, o el índice de desviación para simular varias condiciones de carga de cimentación y de pavimento.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, las placas de soporte se empujan sobre la superficie de tierra con la tensión de confinamiento que se aplica a la superficie de tierra por medio del montaje de placa de confinamiento que reacciona contra el remolque de prueba. Al realizar las pruebas de soporte de placa a múltiples tensiones de confinamiento de placa y tensiones de contacto de placa, puede determinarse una relación matemática entre la rigidez de tierra y la tensión de confinamiento, la tensión masiva, y/o la tensión octaedrica.

De acuerdo con aún otro aspecto de la invención, las pruebas se realizan al crear una cavidad en la tierra y al realizar la prueba debajo de la superficie.

Según otro aspecto más de la invención, las placas de soporte se empujan sobre la superficie de tierra bajo valores de tensión/desviación estática o cíclica controlada al supervisar la posición de la placa de soporte usando el montaje de viga de referencia.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, las muestras de suelo pueden recolectarse en las ubicaciones de prueba de la placa de soporte al usar el pistón y el montaje de grúa para empujar los aparatos de toma de muestra de tubo de pared delgada en el material de prueba.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el metodo asociado con el sistema de prueba móvil incluye un método para realizar las pruebas estáticas de la placa de soporte con o sin control de confinamiento. El método incluye (a) preparar la superficie de tierra usando el sistema de arado integrado; (b) colocar el montaje de placa sobre o en la tierra; y (c) aplicar las cargas controladas usando el sistema de control hidráulico, o las operaciones de prueba de desviación controlada usando la respuesta de deformación vertical durante la carga. Las operaciones de prueba de desviación controlada son posibles al aumentar o al disminuir la fuerza de descenso del pistón hidráulico en la placa de soporte para alcanzar la desviación deseada de la placa de soporte. Una vez que se alcanza el valor de desviación predeterminado, la fuerza del pistón se ajusta por consiguiente. Opcionalmente, el método incluye (d) aplicar el confinamiento de tierra controlado usando el sistema integrado de placa de confinamiento.

De acuerdo con aún otro aspecto de la invención, el método asociado con el sistema de prueba móvil incluye un método para realizar las pruebas cíclicas de la placa de soporte con o sin control de confinamiento. El metodo incluye (a) preparar la superficie de tierra usando el sistema de arado integrado; (b) colocar el montaje de placa sobre o en la tierra; y (c) aplicar ciclos controlados de carga-descarga (magnitud de tensión y duraciones de carga-descarga) usando el sistema de control hidráulico, o las operaciones de prueba de desviación controlada usando la respuesta de deformación vertical durante la carga. Opcionalmente, el método incluye (d) aplicar el confinamiento de tierra controlado usando el sistema integrado de placa de confinamiento.

Debido a lo anterior, por lo tanto, es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema de prueba móvil integrado para caracterizar in situ la rigidez dependiente de tensión o desviación y la capacidad de soporte de suelos y de materiales geológicos.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un sistema de prueba móvil que (1 ) prepare la tierra para la prueba y (2) aplique la carga estática o cíclica a una o más placas de soporte de varias geometrías colocadas en la superficie de tierra o debajo de la superficie de tierra para determinar in situ las relaciones de rigidez dependiente de tensión y de desviación y la capacidad de soporte del suelo o del material geológico. Opcionalmente, el sistema de prueba móvil (3) aplica las condiciones de tensión de tierra de confinamiento independientemente de la carga de la placa de soporte.

Aún otro objetivo de esta invención es proporcionar un sistema de prueba móvil que incluya un aparato de prueba montado en remolque que proporcione el peso de reacción, con cajas de lastre complementarias y un sistema de anclaje por amarre para el peso de reacción adicional; un pistón hidráulico con el sistema de control y un armazón de grúa para aplicar cargas estáticas y cíclicas; una viga de referencia de montaje rápido para las mediciones de la posición de la placa de soporte y la prueba de desviación controlada; un sistema movible de contrapeso para equilibrar el sistema de remolque antes de la carga de la placa de soporte; un arado integrado para preparar la tierra para la prueba; un sistema hidráulico o neumático de placa de confinamiento para controlar opcionalmente las tensiones de la tierra independientemente de las tensiones de la placa de soporte; y las placas de soporte de varias geometrías que inducen la magnitud de tensión controlada y la orientación de tensión en los materiales de prueba.

Otro objetivo de esta invención es proporcionar los métodos de prueba de caracterización ¡n situ del suelo y del material geológico para el uso con el sistema de prueba móvil integrado.

Más específicamente, un objetivo de la invención es proporcionar las téenicas de medición mejoradas para determinar in situ las relaciones de rigidez dependiente de tensión y de desviación y la capacidad de soporte para una amplia gama de materiales y de condiciones asociadas con varios suelos y materiales geológicos.

Por lo tanto, otro objetivo más de la invención es proporcionar un metodo para realizar las pruebas estáticas de soporte de placa con o sin control de confinamiento, y un método para realizar las pruebas cíclicas de soporte de placa con o sin control de confinamiento. Éstos y otros objetivos y ventajas juntos que llegarán a ser posteriormente evidentes residen en los detalles de la construcción y de la operación según lo más completamente descrito y reivindicado más adelante, haciendo referencia a los dibujos anexos que forman una parte del presente documento, donde los números de referencia similares se refieren a las partes similares en todo el documento. Los dibujos anexos se proponen para ilustrar la invención, pero no necesariamente están a escala. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de remolque móvil de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva de un montaje de arado integrado del sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 .

La figura 3(a) es una vista en perspectiva de un montaje de grúa/pistón, de un montaje de placa de soporte, y de un montaje de contrapeso movible del sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 .

La figura 3(b) es una vista en perspectiva ampliada del montaje de contrapeso movible y del montaje de placa de soporte mostrados en la figura 3(a) , y de un montaje de placa de confinamiento.

La figura 4(a) es una vista en perspectiva de varias geometrías de la placa de soporte asociadas con el montaje de la placa de soporte mostrado en las figuras 3(a) y 3(b).

La figura 4(b) es una vista en perspectiva ampliada del montaje de la placa de soporte mostrado en las figuras 3(a) y 3(b).

La figura 4(c) es una vista en perspectiva de un montaje de viga de referencia del sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 .

La figura 5(a) es una vista en perspectiva de una vista en perspectiva ampliada del lado superior del montaje de placa de confinamiento mostrado en la figura 3(b).

La figura 5(b) es una vista en perspectiva ampliada del lado inferior del montaje de placa de confinamiento mostrado en la figura 3(b).

La figura 6 es una vista en perspectiva de una placa de soporte curvada de 300 mm asociada con el montaje de viga de referencia mostrado en la figura 4(c).

La figura 7(a) es una vista en perspectiva de un sistema de amarre integrado para anclar el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 .

La figura 7(b) es una vista en perspectiva de los gatos de nivelación asociados con el sistema de amarre integrado mostrado en la figura 7(a).

La figura 7(c) es otra vista en perspectiva del sistema de amarre integrado para anclar el sistema de remolque móvil.

La figura 8(a) es una vista en perspectiva desde arriba del montaje de la placa de soporte mostrado en las figuras 3(a), 3(b), y 4(b) mostrado en combinación con un aro de pistón asociado con el pistón del montaje de pistón/grúa.

La figura 8(b) es una vista en perspectiva desde abajo del montaje de la placa de soporte mostrado en la figura 8(a) mostrado en combinación con el aro de pistón.

La figura 9 es una vista en perspectiva superior de una celula de carga relacionada con el montaje de placa de soporte y el pistón mostrados en las figuras 8(a) y 8(b).

La figura 10 es una vista en perspectiva de la célula de carga mostrada en la figura 9 en combinación con el montaje de placa de soporte y el pistón mostrados en las figuras 8(a) y 8(b).

La figura 1 1 (a) es una vista en perspectiva desde arriba del montaje de placa de soporte y del pistón mostrados en las figuras 8(a) y 8(b) en combinación con los trasductores de desplazamiento.

La figura 1 1 (b) es una vista en perspectiva ampliada de uno de los trasductores de desplazamiento mostrados en la figura 11 (a).

La figura 12 es un gráfico que representa los resultados de prueba obtenidos con el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 para una prueba de soporte de placa plana sin confinamiento.

Las figuras 13(a)-13(b) muestran las gráficas que representan los resultados de prueba obtenidos con el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 para una prueba de soporte de placa curvada sin confinamiento: la figura 13(a) es la carga contra deformación; y la figura 13(b) es la tensión de contacto de la placa contra deformación .

La figura 14 es una gráfica que representa los resultados de prueba obtenidos con el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 para una prueba de soporte de placa curvada con y sin confinamiento.

Las figuras 15(a)-15(b) muestran las gráficas que representan los resultados incrementales de la prueba estática obtenidos con el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 para una prueba de soporte de placa plana sin confinamiento: la figura 15(a) es la tensión contra respuesta de desviación; y la figura 15 (b) es la desviación contra respuesta de tiempo.

Las figuras 16(a)-16(c) muestran las gráficas que representan los resultados de prueba cíclica obtenidos con el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 para una prueba de soporte de placa plana sin confinamiento: la figura 16(a) es la desviación contra tiempo; la figura 16(b) es la tensión contra desviación; y la figura 16(c) es el módulo elástico y la desviación permanente contra el número de ciclos de carga.

La figura 17 es una vista en perspectiva de una grúa que se usa para colocar el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 .

Las figuras 18(a)-18(b) muestran las gráficas que representan los resultados de prueba obtenidos con el sistema de remolque móvil mostrado en la figura 1 : la figura 18(a) es el módulo elástico in situ contra tensión masiva para las pruebas realizadas y la figura 18(b) son las combinaciones de tensión de placa y tensión de confinamiento.

Descripción Detallada de la Invención Aunque las modalidades preferidas de la invención se explican detalladamente, debe entenderse que otras modalidades son posibles. Por consiguiente, no se propone que la invención se limite en su alcance a los detalles de construcción, y la disposición de los componentes se establece en la siguiente descripción o se ilustra en los dibujos. La invención puede tener otras modalidades y practicarse o realizarse de varias maneras. Tambien, en la descripción de las modalidades preferidas, puede recurrirse a la terminología específica en busca de la claridad. Debe entenderse que cada término específico incluye todos los equivalentes téenicos que operan de una manera similar para lograr un propósito similar. En lo posible, los componentes de los dibujos que son similares son identificados por medio de los mismos números de referencia.

Generalmente, la presente invención se dirige a un sistema de prueba móvil y a los metodos de prueba asociados que (1 ) preparan la tierra para la prueba y (2) aplican la carga estática o cíclica controlado a una o más placas de soporte de varias geometrías colocadas en la superficie de tierra o debajo de la superficie de tierra para determinar las relaciones de rigidez dependiente de tensión y de desviación y la capacidad de soporte. Opcionalmente, el sistema de prueba móvil y los métodos de prueba asociados (3) aplican las condiciones de tensión de confinamiento de tierra independientemente de la carga de la placa de soporte.

Haciendo referencia ahora específicamente a la figura 1 de los dibujos, un sistema de prueba móvil de acuerdo con una modalidad de la presente invención se designa generalmente por medio del número de referencia 101 . En esta modalidad , el sistema de prueba móvil 101 se configura como un remolque 95. El remolque 95 puede colocarse por medio de un vehículo remolcador, o puede sujetarse y colocarse usando una grúa 401 (consultar la figura 17). El remolque 95 incluye un pistón hidráulicos y un montaje de grúa 102 capaces de manejar las cargas verticales de hasta 40,000 libras (18144 kg) o más. El pistón hidráulico y el montaje de grúa 102 están conectados con una conexión de pernos y están reforzados con la tubería de acero y anclados a los miembros de canal laterales internos y externos de remolque 150. Consultar la figura 3.

Antes de la prueba, la superficie de la tierra que se probará se prepara para que sea plana y limpia de desechos sueltos, preferiblemente usando un montaje de arado integrado 104 ubicado delante del montaje de pistón hidráulico y de grúa 102. Las figuras 1 y 2 muestran el montaje de arado 104 que está integrado en la superficie inferior del remolque 95. El montaje de arado 104 incluye una aleta de arado 152 y un carro de arado 154. La aleta de arado 152 se coloca con una manivela para entrar en contacto con la tierra. El remolque 95 se hala hacia delante mientras la aleta de arado 152 entra en contacto con la tierra. Uno o más pasos de la aleta de arado 152 crean una superficie de tierra que está tanto limpia de desechos como plana para la prueba a la profundidad deseada. En la modalidad particular representada en las figuras 1 y 2, la anchura de la aleta de arado 152 es de 72 pulgadas (182.9 cm). Sin embargo, la anchura de la aleta de arado puede ser más estrecha o más ancha, dependiendo de la aplicación particular, y la aleta de arado u otro mecanismo de preparación de tierra puede no estar integrada con el sistema de prueba móvil.

Una vez que se ha preparado la superficie de tierra, el remolque 95 se nivela usando los gatos de soporte. Más específicamente, con el sistema de control hidráulico automatizado 106, los gatos de nivelación hidráulicos 103 ubicados en las cuatro esqumas y la punta de enganche del I8 remolque se usan para nivelar el remolque 95 para la prueba. Los gatos hidráulicos 103 se colocan para estar fuera de una zona de influencia desarrollada a partir de las pruebas de la placa de soporte. La zona de influencia es el área debajo y alrededor de la placa de soporte que está sometida a la desviación (la zona ocasionalmente tambien se conoce como lavabo de la desviación). El suelo alrededor de la periferia de la placa de soporte llega a deslizarse debajo de la placa, pero una menor cantidad con el aumento de la distancia radial desde el borde de la placa de soporte forma la cuenca de desviación. El punto de referencia para supervisar la desviación de la placa de soporte necesita estar fuera de esta zona de influencia.

Los gatos hidráulicos 103 se usan para levantar las ruedas del remolque de la tierra de tal manera que las cargas asociadas con las ruedas de remolque no afecten las mediciones de prueba.

Después, el remolque 95 se equilibra de adelante hacia atrás usando un montaje de contrapeso movible 105 integrado con una bandeja movible 205. La bandeja movible 205 mueve las placas de soporte 1 1 1 a la posición para conectarse con el pistón hidráulico. El montaje de contrapeso 105 proporciona el balance de peso para el remolque 95. Consultar las figuras 1 y 3A, 3B. El montaje de contrapeso 105 se coloca cerca de los ejes de remolque durante un modo de transporte para reducir al mínimo el peso de punta de enganche de remolque, y se asegura con pernos de acero desprendibles a través de un sistema de carriles guía y I9 de un sistema de frenos (no mostrados). Sin embargo, al prepararse para el uso de prueba, el montaje de contrapeso movible 105 se mueve al frente del remolque 95. El montaje de contrapeso 105 se tira hacia el frente 96 del remolque 95 despues de nivelarse usando una barra de tracción o un sistema motorizado eléctrico (no mostrado).

El montaje de contrapeso 105 se mueve al frente del remolque 95 para los propósitos de prueba debido a que el movimiento desplaza el centro de gravedad de la reacción de remolque a la región del montaje de pistón y de grúa 102. El término “reacción de remolque” se refiere al peso del remolque que contrarresta la fuerza dei ariete hidráulico en la placa de soporte. Al mover el contrapeso, la fuerza descendente en el ariete puede maximizarse.

El montaje de contrapeso 105 asociado con la modalidad de la invención representada en las figuras 1 y 3(a), 3(b) pesa aproximadamente 2500 libras (1 134 kg). Sin embargo, el montaje de contrapeso 105 puede ser más pesado o más ligero, dependiendo de la configuración particular de la aplicación y del remolque.

El montaje de contrapeso 105 también lleva el montaje de placa de soporte 1 10 mostrado en las figuras 3(a), 3(b), y 4(b). En la figura 3(b), el montaje de placa de soporte 1 10 se muestra en el montaje de contrapeso 105 con el montaje de contrapeso en la posición delantera. El montaje de placa de soporte 1 10 está comúnmente solo en esta posición delantera temporalmente, por ejemplo, cuando se cambia, es decir, recibiendo una diferente placa de soporte. Durante el transporte del remolque 95, el lado inferior del montaje de contrapeso 105 tambien se usa para llevar un montaje de placa de confinamiento 1 12 (discutido posteriormente) mostrado en las figuras 5(a) y 5(b).

El peso de reacción necesario para la prueba, comúnmente hasta 40,000 libras (18, 144 kg) de carga de reacción , se proporciona por el peso muerto del remolque móvil 95, y opcionalmente, por el peso de las cajas de lastre 108 y el peso asociado con los accesorios para un sistema de amarre que incluyen las anclas de amarre 109. Una modalidad del sistema de amarre para el peso agregado coloca las anclas de amarre 109 cerca del centro de gravedad a lo largo del montaje de pistón hidráulico y de grúa 102. Otra modalidad del sistema de amarre coloca las anclas de amarre 109 en las esqumas del remolque 95.

Para la prueba, el montaje de placa de soporte 1 10 se conecta con el pistón hidráulico (también denominado “ariete hidráulico") y el montaje de grúa 102, y se baja a la superficie de tierra. El montaje de pistón hidráulico y de grúa 102 incluye, tal como se muestra en las figuras 8(a) y 8(b), un pistón 201 y un aro de pistón 202.

El montaje de placa de soporte 1 10 incluye generalmente una placa adaptadora 161 , una placa de captura integrada 172, y una o más placas de soporte 1 1 1 . La placa de captura integrada 172 se acopla directamente con las placas de soporte 1 1 1 a traves de una pluralidad de barras de acero verticalmente orientadas (es decir, pernos) 301 aseguradas con los conectores roscados 302 (consultar, por ejemplo, las figuras 4(b), 6, y 10).

La figura 4(a) muestra cinco configuraciones de la placa de soporte de acero 1 1 1 A-E de tamaños que oscilan de 6 pulgadas (15.24 cm) de diámetro a 12 pulgadas (30.48 cm) de diámetro que tienen, respectivamente, una forma plana (1 1 1 A y 1 1 1 B) , la forma frustocónica truncada ( 1 1 1 C ) , una forma hemisférica parcial ( 1 1 1 D) , y una forma hemisférica ( 1 1 1 E ) . Generalmente, las geometrías de la placa de soporte pueden incluir plana, cónica, esférica, cuña, frustocónica, piramidal, y formas cicloides. La forma de la placa de soporte se selecciona para alcanzar las orientaciones de tensión deseadas, es decir, vertical, horizontal, radial, tangencial, y circunferencial, en los materiales de prueba.

La figura 4(b) muestra el montaje de placa de soporte 1 10 compuesto de un apilado de placas de acero gruesas de 1 pulgada (2.54 cm) de 12, 18, 24, y 30 pulgadas (30.48, 45.72, 60.96 y 76.2 cm) de diámetro, números de referencia 154, 156, 158, y 160, respectivamente. El montaje de placa dual de 12 pulgadas (30.48 cm) incluye una placa superior, es decir, la placa adaptadora 161 , para accionar como una guía para el pistón extendido 201 durante la prueba y como un enganche para el extremo del pistón a través del aro de pistón 202 (consultar la figura 13(b)). La placa adaptadora 161 incluye una ranura centrada que se ajusta alrededor del aro de pistón 202. El aro de pistón 202 se une directamente al extremo inferior del pistón hidráulico 201 . Nuevamente, consultar la figura 8(b).

El sistema de prueba móvil 101 es capaz de aplicar un 5 amplio intervalo de valores de tensión a la tierra. La tensión que el sistema de prueba móvil aplica a la tierra depende del tamaño y de la forma de la placa de soporte, y de la carga que se aplica a la misma. Por ejemplo, de acuerdo con la presente invención, para una placa de soporte de 12 pulgadas (30.48 cm) de ío diámetro, el valor de tensión que puede aplicarse oscila de aproximadamente 0 a aproximadamente 350 libras por pulgada cuadrada (0-2.413 MPa).

La figura 4(c) muestra el montaje de viga de referencia de instalación rápida 1 13. El montaje de viga de referencia 1 13 se 15 coloca delante del montaje de placa de soporte 1 10 (es decir, en la dirección hacia el frente 96 del remolque 95) y se usa para determinar la posición, es decir, la posición/movimiento vertical, como resultado de aplicar varias cargas estáticas o cíclicas a la placa de soporte. El montaje de viga de referencia 1 13 incluye 0 generalmente una viga de referencia 162 (figuras 4(c) y 6), los brazos de extensión de viga de referencia 1 17 (figura 6), y los sensores de desviación 174 (figura 6). Tai como se muestra en la figura 4(c), la viga de referencia 162 incluye a una viga de miembro trasversal 164 y los miembros extremos 166. 25 La viga de referencia 162 es suficientemente rígida para proporcionar un punto de referencia estable para unir los sensores de desviación 174 que miden la posición de la placa de soporte durante la carga. La viga de miembro trasversal 164 es suficientemente larga para estar fuera de la cuenca de desviación 5 de la prueba de la placa de soporte (en general aproximadamente 4 pies (1 .21 m) desde el borde de una placa de soporte). La viga de miembro trasversal 164 se une en cada extremo de la misma a los miembros extremos 166. Los sensores de desviación 174 se unen a los miembros de extensión 1 17 que se fijan a la viga de ío miembro trasversal 164. La posición de los sensores de desviación 174 (comúnmente, tres sensores separados a una distancia equidimensional desde el centro de la placa de soporte y/o uno en el centro de la placa) es ajustable en sentido vertical y horizontal. Una comparación de la desviación vertical en el centro 15 de la placa y en los bordes se usa para determinar el doblez de la placa para varios tamaños y cargas de la placa.

En general, si se desea, la prueba de los suelos y los materiales geológicos puede conducirse con el confinamiento de tierra proporcionado por una placa de confinamiento que se 20 presione sobre la tierra con un sistema de control hidráulico o neumático integrado que reacciona contra el remolque. El sistema de control hidráulico o neumático mantiene la tensión de confinamiento constante en contacto con la tierra durante la prueba y representa el movimiento de la tierra durante la carga de 25 la placa de soporte. Varias geometrías de la placa pueden usarse para controlar las magnitudes de tensión y las orientaciones en la interfase de la placa y de la tierra. Y, las pruebas de la placa de soporte pueden realizarse con ya sea las condiciones de tensión controlada para la carga estática o cíclico, o con las desviaciones controladas para la carga estática o cíclica.

Las operaciones de carga para la carga estática implican aplicar los incrementos cada vez mayores de la fuerza descendente en la placa de soporte a traves del pistón hidráulico y permitir un incremento específico dé la fuerza descendente que permanece constante hasta que haya ocurrido la deformación prácticamente completa. Entonces, se aplica el siguiente incremento de la carga, etcétera. Los incrementos de carga comúnmente se seleccionan con base en la tensión de contacto de placa deseada. El protocolo de carga estática se describe en American Association of State Highway and Transportation Officials ("AASHTO") T222, titulado “Nonrepetitive Static Píate Load Test of Soils and Flexible Pavement Componente for Use in Evaluation and Design of Airport and Highway Pavements”, cuya materia se incorpora expresamente por este medio por referencia como si se mencionará completamente en el presente documento en su totalidad.

Las pruebas cíclicas se conducen al aplicar un pulso de carga repetido (es decir, un acontecimiento de carga/descarga de corta duración). Durante la prueba , la tierra debajo de la placa de soporte se somete a las tensiones cíclicas. Una versión de laboratorio de una secuencia de prueba similar se describe en AASHTO T307, titulada “Determining the Resilient Modulus of Soils and Aggregate Materials”, cuya materia se incorpora expresamente por este medio por referencia como si se 5 mencionará completamente en ei presente documento en su totalidad . Para las pruebas estáticas y cíclicas, la fuerza aplicada puede oscilar de 0 a aproximadamente 40,000 libras (0-18144 kg).

Haciendo referencia a las figuras 5(a) y 5(b), un montaje de placa de confinamiento 1 12 que tiene una placa de confinamiento ío 171 aplica la tensión de confinamiento orientada verticalmente a la tierra alrededor del perímetro de la placa de soporte 1 1 1 . La tensión de confinamiento se controla comúnmente a entre 0 y 6 libras por pulgada cuadrada (0-0.041 M Pa), y hasta 15 libras por pulgada cuadrada (0.10 MPa), usando dos cilindros hidráulicos o 15 neumáticos 170, y puede aplicarse cada vez más durante una prueba para evaluar la influencia de la tensión de confinamiento en el suelo probado.

La parte superior de la placa de confinamiento 171 proporciona rigidez, y entra en contacto con los cilindros 170. El 20 lado inferior de la placa de confinamiento 171 incluye una placa inferior 173, que es circular (consultar la figura 5(b)). Solamente la placa inferior 173 está en contacto con la tierra durante la prueba. El diámetro de la placa inferior 173 es por lo general de aproximadamente 36 pulgadas (91 .44 cm), con una abertura en el 25 centro de la misma para recibir la placa de soporte 1 1 1 . Una almohadilla de goma puede usarse en el contacto de la placa inferior 173 y de la superficie de tierra para proporcionar una tensión de contacto uniforme en el terreno accidentado.

La figura 6 muestra una placa curvada 1 11 D de 75 mm de senoverso y 300 mm de diámetro en la posición de prueba en combinación con el montaje de viga de referencia 1 13. La placa curvada 1 1 1 D está conectada con la placa adaptadora 161 con la placa de captura integrada 172. La viga de referencia 162 está en posición para proporcionar el punto de referencia para la medición de la deformación de la piaca de soporte.

Consultar tambien las figuras 1 1 (a) y 1 1 (b), que muestran el montaje de placa de soporte 1 10 y el pistón 201 mostrados en las figuras 8(a) y 8(b) en combinación con una pluralidad de los sensores de desviación 174, aquí configurados como trasductores de desplazamiento de alambre de tracción . La figura 1 1 B es una vista ampliada de uno de los trasductores de desplazamiento 174 mostrados en la figura 1 1 (a).

Los tres o cuatro trasductores de desplazamiento de alambre de tracción 1 74 se colocan para determinar el movimiento vertical promedio de la placa de soporte, y el giro de la placa de soporte. Más específicamente, los trasductores 174 miden la desviación de la superficie de tierra (es decir, a través de la placa de soporte) en cada incremento de ia fuerza creciente aplicada por medio del pistón 201 . La placa de captura 172 no se fija rígidamente al aro de pistón 202. En cambio, la placa de captura 172 se configura para poder girar con la placa de soporte 1 1 1 , y, como tal, no está limitada al pistón 201 .

Más específicamente, los trasductores de desplazamiento 174 están conectados con la viga de referencia 162 y colocados sobre la placa de soporte 1 1 1 en un borde externo de la misma separados 120 grados de separación (consultar la figura 1 1 A) y en el centro (no mostrado) . Los trasductores de desplazamiento 174 proporcionan una señal de salida a un registrador de datos (no mostrado).

Una celula de carga 176 (consultar la figura 9) se coloca directamente en el centro de la placa de soporte circular 1 1 1 D (consultar la figura 10) y se acciona por medio de un botón de carga (no mostrado) unido al extremo de la barra de pistón hidráulico 201 .

Las figuras 7(a) , 7(b) , y 7(c) muestran una modalidad del sistema de amarre integrado 1 15 usado para alcanzar una carga de reacción vertical de aproximadamente 40,000 libras (18.144 kg). Un torniquete y una cadena o un cable 178 conectan el remolque 95 con una pieza pesada del material de construcción 180 colocado en cada lado del remolque 95. Al colocar los puntos de conexión en las anclas de amarre 109 en el remolque 95 en los lados superiores de la grúa 182 (consultar las figuras 1 y 3(a)), la fuerza descendente se maximiza Al colocar el equipo pesado 180 perpendicular al remolque 95 y a la grúa 182, la fuerza horizontal en la dirección longitudinal se reduce al mínimo. Como una alternativa al uso del equipo de construcción pesado, las anclas de tierra ya sea impulsadas o atornilladas pueden usarse en la ubicación de la grúa y/o en las esqumas del remolque.

Las pruebas de placa de soporte se realizan en incrementos de la carga vertical aplicada mientras se supervisa la posición de la placa de soporte con relación a la viga de referencia (donde la viga de referencia se coloca fuera de la cuenca de desviación) y el índice de movimiento de la placa de soporte. En otra modalidad del metodo de prueba, las pruebas similares pueden realizarse con la tensión de confinamiento aplicada a la tierra alrededor de la placa de soporte. De acuerdo con una modalidad de la invención, las pruebas cíclicas se realizan al impartir un pulso de carga a través de una duración de aproximadamente 1 a 60 segundos y al liberar la carga durante un tiempo de reposo de aproximadamente 1 a 60 segundos. Es decir, el ciclo de carga-descarga puede variar de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 60 segundos por ciclo. Las pruebas de carga cíclicas pueden realizarse en combinación con la placa de confinamiento hasta 10,000 ciclos o más para aplicar y liberar la carga. Los resultados para las pruebas se usan para calcular la rigidez dependiente de tensión in situ, el módulo elástico, y la capacidad de soporte de los suelos y de los materiales geológicos.

De acuerdo con otra modalidad de la invención, el sistema de prueba móvil y los métodos asociados facilitan la prueba subterránea. Con la prueba subterránea, la prueba se realiza en una excavación a una elevación debajo de la superficie de tierra. De acuerdo con AASHTO T222 ya mencionado, las pruebas realizadas en la superficie de tierra se denominan como “no confinadas”, mientras las pruebas realizadas debajo de la superficie de tierra se denominan como “confinadas”.

Los siguientes ejemplos ilustran otros aspectos de la invención.

Ejemplo I Las pruebas de la placa de soporte se realizaron usando el sistema de prueba móvil 101 de acuerdo con la presente invención en un sitio de prueba en lowa en una sección de prueba de control de seis pulgadas ( 15.24 cm) nominales de una base aglomerada de piedra caliza triturada que cubre una formación de arcilla pura. Las pruebas se condujeron usando una placa de soporte plana de 300 mm de diámetro sin una placa de confinamiento. Las pruebas de la placa de soporte se condujeron en la sección de control , y en una sección similar de la tierra reforzada con una malla de plástico Tensar® TX160. El refuerzo de malla de plástico está comercialmente disponible en Tensar I nternational Corporation de Alpharetta, Georgia. Los metodos de prueba usados y los métodos de su uso fueron coherentes con la divulgación proporcionada en el presente documento. La prueba se diseñó para comparar la carga contra las características de desviación de la sección de control con aquella de la sección de malla de plástico de acuerdo con la presente invención para determinar la rigidez de la tierra y la capacidad de soporte de la misma.

Los resultados presentados en la figura 12 muestran la deformación de tierra (es decir, según lo determinado por la desviación de la placa de soporte) asociada con cinco ciclos de carga-descarga repetidos entre 0 y 0.4 MPa para ambas secciones de prueba , y dos y cinco ciclos adicionales entre 0 y 0.75 MPa para la sección de control y la sección reforzada con malla de plástico, respectivamente. Las pruebas se condujeron al aumentar la carga de aplicación a un índice relativamente constante usando el sistema de control hidráulico. Los resultados de las curvas iniciales y de recarga se usan para determinar la rigidez calculada como la tensión de contacto de placa dividida por la deformación vertical (es decir, la desviación de placa medida en milímetros) y la capacidad de soporte en el punto de inflexión donde aumenta el índice de deformación. Según lo usado en el presente documento, el termino “rigidez” es igual al cambio en la tensión/cambio en la desviación . El primer ciclo de carga produce más desviación para un intervalo de tensión específico en comparación con los ciclos de carga subsecuentes.

Los resultados de las pruebas del ejemplo 1 demuestran el aumento en la capacidad de soporte que se obtiene a partir de la incorporación de la malla de plástico con relación a la sección de control sin malla de plástico. La capacidad de soporte de la sección de control fue de aproximadamente 0.62 MPa, mientras la capacidad de soporte de la sección de malla de plástico no se logró incluso a la tensión aplicada máxima para esta prueba (0.75 MPa). Despues de aplicar el ciclo de carga-descarga, la deformación permanente para la sección de control fue de aproximadamente 65 mm , y para la sección reforzada con malla de plástico fue solamente de aproximadamente 20 mm.

Ejemplo II En esta prueba, las pruebas de la placa de soporte se realizaron usando una placa curvada de 300 mm de diámetro (senoverso de 75 mm) tal como se muestra en las figuras 4A y 6. Las pruebas se realizaron usando el sistema de prueba móvil 101 de acuerdo con la presente invención en un sitio de prueba en lowa en una sección de prueba de control de seis pulgadas (15.24 cm) nominales de una base aglomerada de piedra caliza triturada que cubre una formación de arcilla pura. Las pruebas de la placa de soporte se condujeron en la sección de control y en una sección similar que tiene el refuerzo de malla de plástico Tensar® TX160.

Los resultados de la prueba se presentan en las figuras 13A y 13B. Para cada una de las pruebas, la placa de soporte curvada se asentó en la tierra para generar una indentación vertical igual a aproximadamente 20 mm. Los resultados de carga contra desviación (figura 13A) muestran una respuesta lineal cercana durante el ciclo de carga inicial para la sección de control hasta aproximadamente 17 kN , mientras para la sección reforzada con malla de plástico se observó una respuesta lineal cercana de hasta aproximadamente 29 K. La respuesta más rígida de la 5 sección reforzada con malla de plástico demuestra la resistencia a la deformación para las tensiones radialmente orientadas en la superficie de contacto de la placa curvada.

Trazar los resultados de las pruebas en la figura 13A como tensión contra carga, donde la tensión es la carga dividida por el ío área de contacto de la placa-tierra, demuestra que la capacidad de soporte de la sección de control es de aproximadamente 0.33 MPa, y de la sección de malla de plástico es de aproximadamente 0.56 MPa. Usar la placa de soporte curvada para esta prueba demostró el uso de la prueba de tensión orientada para estudiar 15 el mecanismo de refuerzo de la tierra.

Ejemplo III En este ejemplo, dos pruebas de la placa de soporte se realizaron usando la placa de soporte curvada de 300 mm de diámetro (senoverso de 38 mm). Usando el sistema de prueba 20 móvil 101 de acuerdo con ia presente invención, las pruebas se realizaron con y sin la placa de confinamiento, que proporciona el contacto controlado y uniforme con la tierra alrededor de la placa de soporte. En este ejemplo, el diámetro interno de la placa de confinamiento fue de 13 pulgadas (330 mm) y el diámetro externo 25 fue de 36 pulgadas (915 mm) . Una almohadilla de goma de durómetro de poco espesor de 0.5 pulgadas (1.27 cm) se usó para proporcionar la transferencia de tensión uniforme desde la parte inferior de la placa de confinamiento a la tierra.

La figura 14 muestra los resultados de desviación contra la tensión de contacto de !a placa para las pruebas realizadas en una sección de prueba controlada con un valor nominal de 12 pulgadas (30.48 cm) de piedra caliza triturada sobre una formación de arcilla pura blanda. Tal como se muestra en la figura 14, la prueba comparó el efecto sobre la desviación al aplicar una tensión de confinamiento nominal de 5.7 libras por pulgada cuadrada (0.03 M Pa) (tal como se indica por la lcyenda “-- -”) con aquel sin tensi ón de confinamiento (tal como se indica por la leyenda Comparando los resultados de las dos pruebas, la prueba con 5.7 libras por pulgada cuadrada (0.03 MPa) de la tensión de confinamiento vertical produjo una respuesta más ríg ida que la prueba sin tensión de confinamiento. La tensión de confinamiento para esta prueba representa la tensión que ría anticiparía debajo de la parte inferior de una capa de pavimento de concreto. El módulo de la reacción de formación para !a prueba sin confinamiento es de aproximadamente 44 libras por pulgada cúbica ( 1218 g/cm3).

Al comparar, con el confinamiento para simular la parte inferior de las condiciones de tensión de pavimento, el módulo de la reacción de formación aumenta a 82 libras por pulgada cúbica (2270 g/cm3).

Al realizar las pruebas de !a placa de soporte a múltiples tensiones de confinamiento de la placa y a las tensiones de contacto de la placa, puede calcularse una relación matemática entre la rigidez de tierra y el confinamiento. Generalmente, los cálculos que determinan el módulo de la reacción de formación, por ejemplo, se denominan en la teenica como cálculos de “rigidez o módulo dependiente de tensión de confinamiento”. Hay, por supuesto, diferentes fórmulas matemáticas que corresponden a varios métodos de prueba usados. Por ejemplo, AASHTO T307 ya mencionado es una prueba estándar de referencia, pero requiere la prueba especial en un ambiente de laboratorio en tamaños de muestras especiales.

La presente invención, sin embargo, es nueva en cuanto a que puede aplicar y controlar la tensión de confinamiento "in situ" en la tierra no alterada. Consultar, por ejemplo, la figura 18, que muestra el módulo elástico in situ que resulta de una secuencia de prueba cíclica con varias combinaciones de tensión de placa y de tensión de placa de confinamiento. Los resultados de la secuencia de prueba representados en la figura 18 pueden presentarse como una relación matemática entre la tensión de placa, la tensión masiva, y el módulo elástico in situ. Para esta prueba, el módulo elástico in situ se calculó como la relación de la tensión cíclica dividida por el desplazamiento recuperable (durante la descarga) usando la sig uiente ecuación : - - donde Mr = módulo elástico in situ, 6C es la desviación recuperable durante la porción de descarga del ciclo, v es el 5 relación Poisson (asumida como 0.4), Dsr es la tensión cíclica, r es el radio de la placa y f es el factor de forma seleccionado como 2 si se asume una distribución uniforme de tensión debajo de una placa rígida circular.

Un modelo de tensión masiva se usó para generar los valores de ío los parámetros modelo de acuerdo con la siguiente fórmula: Mr = kl(apc + kacCjkZ donde Mr = módulo elástico in situ, como antes en la ecuación para calcular el módulo elástico in situ, donde k1 y k2 son los parámetros empíricos sR = la tensión de contacto de 15 placa cíclica máxima, oc = tensión de confinamiento de placa, y k = coeficiente de presión de tierra latera!. La figura 18 muestra los resultados de las pruebas el valor promedio Mr para los últimos 5 ciclos de una secuencia de 20 ciclos para cada combinación de tensión de placa y de tensión de confinamiento. 20 Ejemplo IV En otra prueba usando el sistema de prueba móvil 101 de acuerdo con la presente invención, una placa de soporte plana de 12 pulgadas (30.48 cm) de diámetro sin confinamiento se usó para determinar el módulo estático in situ de la reacción de la 25 formación de acuerdo con la prueba estándar anterior AASHTO 3f> T222. Las pruebas se realizaron aumentando cada vez más la tensión de contacto de !a placa y manteniendo la tensión de contacto mientras se supervisa la desviación promedio de la placa. Para un incremento de tensión específico, una vez que el índice de movimiento de la placa fue igual a 0.001 pulgadas/minuto (0.42 mm/s) durante tres minutos consecutivos, se aplicó el siguiente incremento de la tensión.

Los resultados en las figuras 15(a)-15(b) , respectivamente, muestran la gráfica de tensión de contacto de la placa contra la desviación vertical y la gráfica de la desviación vertical contra el tiempo. El material probado en este ejemplo fue uno nominal de 12 pulgadas (30.48 cm) de las cenizas volantes hidratadas recuperadas condensadas soportadas por una formación de arena limosa con un valor CBR de aproximadamente 8. El refuerzo de malla de plástico TX 160 se colocó en la superficie de la formación antes de la colocación y de la ccmpactación del material de cenizas volantes recuperadas. El módulo sin corregir de la reacción de formación para esta prueba se calculó como 140 libras por pulgada cúbica ( 1 107 g/cm3), y a una tensión de contacto de la placa de 100 libras por pulgada cuadrada (0.68 MPa) la desviación máxima de ¡a placa fue de 0.722 pulgadas (1 .83 cm). Despues de descargar la placa, la desviación permanente final se determinó como 0.645 pulgadas (1 .63 cm). Ejemplo V En aún otra prueba, el sistema de prueba móvil 101 de acuerdo con la presente invención se usó para determinar la desviación permanente in situ y el módulo elástico de la tierra. Las figuras 16(a)-16(c) muestran las relaciones determinadas de una prueba de tensión cíclica controlada con 40 ciclos de carga-descargan. La figura 16(a) muestra la relación entre la deformación y el tiempo, y destaca la tensión contra el tiempo y la desviación (es decir, deformación) contra el tiempo para algunos ciclos de carga representativos.

En esta prueba, la tensión de contacto de placa aplicada máxima para la placa plana de 12 pulgadas (30.48 cm) fue de aproximadamente 100 libras por pulgada cuadrada (0.68 MPa) y la tensión aplicada m ínimo durante la descarga fue de aproximadamente 2 libras por pulgada cuadrada (0.01 MPa). La duración del ciclo de carga-descarga se estableció a aproximadamente 50 segundos para esta prueba.

La figura 16(b) muestra la tensión de contacto de la placa contra la relación de desviación. Se captura el comportamiento de carga-descarga como los bucles de histéresis que demuestran la desviación cada vez mayor con el aumento del número de ciclos de carga-descarga y el aumento en la rigidez después de completar el primer ciclo de carga-descarga. Los resultados muestran que la desviación permanente aumentó de cero a aproximadamente 0.31 pulgadas (0.78 cm) después del primer ciclo de carga-descarga y aumentó a 0.42 pulgadas (1 .06 cm) después del último ciclo de carga- escarga.

La figura 16(c) muestra que ía relación entre la desviación permanente y el número de c e os de carga-descarga, y la relación entre el módulo elástico (calculado en función de la tensión aplicada dividida por la desviación recuperable) y el número de ciclos de carga descarga. El módulo elástico in situ para esta prueba fue de aproximadamente 14 ,000 libras por pulgada cuadrada (96.52 M Pa).

Los resultados de los ejemplos anteriormente descritos l-V muestran que las ventajas asociadas con ia presente invención con relación al estado de la teenica incluyen, entre otras cosas, la colección de datos en tiempo real y el cálculo del módulo elástico, el soporte de formación , y la capacidad de soporte. Importantemente, la información ya mencionada entonces puede usarse para la acción correctiva, el control de calidad , y la garantía de calidad a través del proceso de construcción de cimientos. Además, el equipo puede simular las condiciones de tensión de la construcción final/posterior en el punto de la prueba a través de la aplicación activa del confinamiento superficial y de la geometría de la placa.

La presente invención es ventajosa debido a que integra la movilidad, una herramienta de preparación de tierra, el peso propio, el lastre, y las conexiones de ancla de amarre para desarrollar el peso de reacción, y las tensiones o las desviaciones controladas de ia tierra a partir de las placas de soporte y del sistema de placa de confinamiento. Las pruebas pueden realizarse para evaluar la relación estática de tensión-desviación y los comportamientos cíclicos de tensión-deformación (es decir, desviación) y la capacidad de soporte en función del confinamiento de tierra.

Los sistemas de cimentación a los cuales varias modalidades de la presente invención serían aplicables incluyen, pero no se limitan a, campos de aviación, y caminos y carreteras pavimentadas y sin pavimentar, edificios residenciales y comerciales, instalaciones de almacenamiento e intermodales, sistemas ferroviarios, y similares.

No se propone que la presente invención este limitada a las modalidades específicas descritas en el presente documento. Lo anterior se considera como ilustrativo solamente de los principios de la invención. Por ejemplo, aunque el sistema de prueba móvil y los métodos de prueba asociados se hayan descrito como configurados para el uso en las aplicaciones de construcción de cimientos descritas en el presente documento, el sistema de prueba móvil y los métodos de prueba podrían emplearse en otros servicios en los cuales varias características de la invención serían beneficiosas.

Además, puesto que numerosas modificaciones y cambios serían fácilmente evidentes para los expertos en la téenica, no se desea limitar la invención a la construcción exacta y a la operación mostrada y descrita, y, por consiguiente, puede hacerse referencia a todas las modificaciones y equivalentes convenientes, que se ubican dentro de! alcance de la invención.

Claims (28)

REIVINDICACIONES

1 . Un sistema de prueba móvil para determinar las propiedades de un suelo o de un material geológico, que comprende: un componente que prepara la tierra que contiene el suelo o el material geológico para la prueba; y un componente que aplica la carga estático o cíclico a una o más placas de soporte de varias geometrías colocadas en una superficie de tierra o debajo de la superficie de tierra para determinar las relaciones de rigidez dependiente de tensión y de desviación y la capacidad dei suelo o del material geológico.

2. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 1 , que adicionalmente comprende un sistema con los gatos de elevación hidráulicos colocados para estar fuera de una cuenca de desviación de una prueba de la placa de soporte.

3. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 2, donde el sistema de prueba móvil se configura como un remolque, y donde una reacción de la prueba de la placa de soporte es un peso del remolque.

4. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 3, donde la reacción de las pruebas de la placa de soporte se aumenta en las cajas que contienen el lastre unidas al remolque.

5. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 3, donde la reacción de las pruebas de la placa de soporte se aumenta usando un sistema de amarre colocado en combinación con por lo menos uno de un montaje de grúa y de las esqumas del remolque. 5

6. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 5, donde el sistema de amarre usa el material de construcción como una fuente de reacción .

7. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 5, donde el sistema de amarre usa las anclas de ío tierra perforadas o impulsadas como una fuente de reacción.

8. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 3, donde el remolque es movible con una grúa usando las conexiones de aricia cerca de las esquinas del remolque. 15

9. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 1 , donde el sistema se equilibra hacia adelante y hacia atrás por medio de un montaje de contrapeso movible.

10. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 9, donde el montaje de contrapeso (i) se usa como 20 una bandeja para un montaje de la placa de soporte y (ii) para el cambio de placa, se desliza bajo e! componente que aplica la carga estática o cíclica a las placas de soporte.

1 1 . El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 9, donde el montaje de ¡a placa de soporte incluye 25 un adaptador de recolección para varias geometrías y montajes de la placa.

12. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 9, donde el montaje de contrapeso se asegura en el lugar usando un sistema de frenos y ios pernos de bloqueo.

13. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 1 1 , donde el montaje de la placa de soporte incluye una placa de soporte que tiene una forma que es plana , cónica, esferica, cuña, frustocónica, piramidal, o cicloide.

14. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 1 , donde el dispositivo que prepara el suelo o el material geológico para la prueba es un sistema de arado integrado.

15. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 1 , que adicionalmente comprende un sistema integrado de placa de confinamiento para proporcionar la tensión uniforme y constante a ¡a tierra adyacente a la prueba de placa de soporte principal.

16. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 15, donde el sistema integrado de placa de confinamiento se asegura a un montaje de contrapeso que balancea el sistema.

17. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 16, donde el sistema integrado de placa de confinamiento se presiona sobre la tierra usando los cilindros neumáticos o hidráulicos bajo condiciones controladas.

18. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 1 , que adicionalmente comp rende una viga de referencia independiente y de posición ajustable para proporcionar la medición de la posición vertical de un montaje de placa de soporte colocado sobre o en la tierra.

19. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 13, donde la forma de la placa de soporte se selecciona para alcanzar una orientación de tensión en el suelo o el material geológico que es por lo menos una de vertical, horizontal, radial, tangencia!, y circunferencial.

20. Un metodo para realizar una prueba estática de la placa de soporte de un suelo o de un materia! geológico, que comprende las siguientes etapas: (a) preparar una superficie de tierra usando un sistema de arado integrado; (b) colocar un montaje de la placa de soporte sobre o en la tierra; y (c) aplicar las cargas controladas usando un sistema de control hidráulico o las mediciones de desviación controlada usando una respuesta de deformación vertical durante la carga.

21 . El método de acuerdo con la reivindicación 20, que adicionalmente comprende, antes de la etapa (c) , una etapa de aplicar el confinamiento de tierra controlado usando un sistema integrado de placa de confinamiento.

22. Un método para realizar la prueba de soporte de placa cíclica de un suelo o de un material geológico, que comprende las siguientes etapas: (a) preparar una superficie de tierra usando un sistema de arado integrado; (b) colocar un montaje de placa de soporte sobre o en la tierra; y (c) aplicar los ciclos controlados de carga-descarga usando un sistema de control hidráulico o las mediciones de desviación controlada usando la respuesta de deformación vertical durante la carga.

23. El metodo de acuerdo con la reivindicación 22, que adicionalmente comprende, antes de la etapa (c) , una etapa de aplicar el confinamiento de tierra controlado usando un sistema integrado de placa de confinamiento.

24. El método de acuerdo con la reivindicación 23, donde los resultados de tensión y de deformación se usan para determinar un módulo elástico in situ de la tierra en función de la tensión aplicada de la placa de soporte, la deformación recuperable de la placa de soporte , y una cantidad de ciclos de carga-descarga.

25. El método de acuerdo con la reivindicación 23, donde un módulo elástico in sita dependiente de la tensión de confinamiento se determina en función de la tensión de confinamiento aplicada, !a tensión de la placa de soporte, la deformación recuperable de !a placa de soporte, y la cantidad de ciclos de carga-descarga.

26. El sistema de prueba móvil de acuerdo con la reivindicación 1 , que adicionalmente comprende un componente que aplica las condiciones de tensión de confinamiento de tierra independientemente de la placa de soporte.

27. Un sistema de prueba móvil configurado como un remolque para determinar las propiedades de un suelo o de un material geológico, que comprende: un pistón hidráulico con un sistema de control y un armazón de grúa para aplicar las cargas estáticas y cíclicas a la tierra que contienen el suelo o el material geológico; una viga de referencia para las mediciones de la posición de la placa de soporte y la prueba de desviación controlada; un sistema de contrapeso movible para equilibrar el remolque antes de la carga de la placa de soporte; un arado integrado para preparar la tierra para la prueba; un sistema hidráulico o neumático de la placa de confinamiento para controlar las tensiones de la tierra independientemente de las tensiones de la placa de soporte; y una placa de soporte que induce la magnitud de la tensión controlada y la orientación de tensión en el suelo o el material geológico.

28. Un sistema de prueba móvil para determinar las propiedades de un suelo o de un material geológico, que comprende: un componente que aplica la carga estática o cíclica a una o más placas de soporte de varias geometrías colocadas en una superficie de tierra preparada o debajo de la superficie de tierra para determinar las relaciones de rigidez dependiente de tensión y de desviación y capacidad de soporte del suelo o del material geológico.