APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Els dipòsits de relaves presenten característiques geotècniques que els fan susceptibles de patir falla per liqüefacció, de manera que les implicacions de risc d'aquest tret només s'han apreciat en la seva totalitat recentment. Per això, és d'interès actual estudiar les possibles tècniques de remediació dels dipòsits existents, centrant-se en les possibilitats de tractament dels relaves mitjançant injeccions per permeació. La tesi comença presentant una visió general dels mètodes de maneig de residus i de les propietats geotècniques dels dipòsits. A més, es presta especial atenció a la permeabilitat mitjançant l'equació proposada per Chapuis i Aubertin (2003) i avaluada a partir d'una base de dades de propietats de relaves proporcionada per l'Institut Geològic i Miner d'Espanya. En conseqüència, es recalibra l'equació original i es verifica utilitzant els valors de permeabilitat d'altres estudis publicats. A continuació, es revisen els possibles mètodes de tractament del terreny adaptats als relaves, dividits en tres grans categories: densificació, consolidació i tractaments químics. A continuació, es determina que el mètode d'injecció per permeació és el més adequat. A través de l'avaluació de dos productes de sílice col·loïdal MP320 i MP325, aplicades a un cas basat en la presa de Merriespruit, s'obtenen els resultats de factor de seguretat, temps d'execució i cost total d'operació. A partir dels resultats obtinguts, es pot obrir la porta a futurs estudis aplicats a la remediació de dipòsits de relaves mitjançant tractament d'injecció per permeació.

La ruta 04 es uno de los corredores logísticos más importantes de Bolivia. La carretera tiene como paso obligatorio por El Sillar, con geología compleja y compuesta de rocas blandas característico de esta zona tropical. Las pizarras grises a negras muestran horizontes de meteorización a partir de las rocas frescas (roca meteorizada y suelo residual), enriquecidos piritas. El proceso de meteorización con reducción progresiva de la rigidez de la roca y de la resistencia a la tracción, parece ligado a la aplicación de ciclos de humectación y secado. El material meteorizado mantiene un cierto grado de estructura, del que se sigue un comportamiento frágil, observado en deslizamientos, de tipología rotacional y traslacional, que aparecen en respuesta rápida a las precipitaciones y se desarrollan en condiciones no drenadas. Se ha realizado un conjunto de ensayos de laboratorio y los resultados muestran una descripción adecuada del proceso mecánico de desestructuración, y químico por la oxidación de las microminerales de piritas, que reaccionan con la presencia del agua y el oxígeno generando óxidos férricos y ácidos. La pirita expuesta al oxígeno, con la presencia de agua, reflejada en su contenido de humedad natural (agua infiltrada), genera oxidaciones con expansiones debido a la alteración de los microcristales, así como la migración o lixiviación de minerales móviles debido ácido sulfúrico. Se presenta también una descripción mineralógica y estructural (fábrica y cementación), una calificación cualitativa y cuantitativa del grado de meteorización. Los resultados permiten conocer la fábrica y los elementos de la degradación de la cementación, la rápida respuesta de colapsos ante lluvias intensas y la valoración cuantitativa de este último involucrado en los deslizamientos de esta zona. Así mismo se presentan calibraciones del comportamiento empleado un modelo elastoplástico avanzado (C-CASM) en el programa Plaxis.

Debido a límites de propiedad o requerimientos arquitectónicos, algunas edificaciones disponen la ubicación de las columnas de manera excéntrica respecto al centro de gravedad de la cimentación. Esto ocasiona momentos flectores elevados, lo que conlleva a una distribución de cargas distinta sobre el terreno. Para estabilizar el momento generado se suele utilizar vigas de equilibrio auxiliares que se conectan a encepados centrados que forman parte de la misma edificación. Sin embargo no se considera la posibilidad de que el mismo cabezal medianero pueda compensar esta excentricidad por sí mismo, redistribuyendo las cargas entre sus pilotes y ocasionando que uno de sus pilotes trabaje a tracción. A partir de un caso real, se analiza una edificación predeterminada cimentada en pilotes cuyas columnas laterales se encuentran de manera excéntrica sobre los encepados de medianería. Se estudia los efectos que tiene sobre la cimentación la utilización de una viga de centrado auxiliar con dimensiones variables, hasta llegar al caso de la no existencia de ésta. Se compara este caso real con otros perfiles geotécnicos, analizando los desplazamientos, rotaciones y distorsiones angulares ocasionados. Posteriormente, se realiza la normalización de todos los parámetros estudiados, considerando como principal variable de estudio la relación entre la rigidez a flexión de la viga de centrado y la rigidez del grupo de pilotes. Con los resultados obtenidos se definen rangos de relaciones de rigideces que pueden ser útiles para lograr una armonización entre el diseño geotécnico y estructural.

Estudio experimental de efectos osmóticos en las arcillas de Texcoco (México). Los efectos osmóticos son los debidos al intercambio catiónico en el agua presente en las arcillas. las arcillas objeto de estudio se caracterizan por su alto contenido de agua y gran salinidad natural. Se explorará su comportamiento edométrico antes y después de su lavado con agua destilada, simulando así el efecto de exposición al agua de lluvia.

A large triaxial testing cell (for specimens of 30 cm diameter) has been recently commissioned for the laboratory of geotechnical engineering. The student will help in the set-up and proofing of this unique apparatus and will perform triaxial test in gravels with and without fines, eventually reinforced with geogrids.

Jet grout is a very popular soil improvement technique. Jet grout treatments are build adding single columns. Column diameter is then a basic parameter of any treatment. Column diameter results from a complex interaction of injection parameters and soil properties and remains difficult to predict or measure. The thesis examines several column diameter analytical prediction methods and compares them with results from a well documented case history. It does also address evaluation in situ, with particular attention to resistivity methods.

Geotechnical performance of a structure is generally governed by spatial average soil properties. The Spanish typical method to geotechnical design uses global factors to minimize the ground resistance, however on June 2016 comes into force Eurocode 7 that uses partial reduction factors. In Eurocode the characteristic soil value is defined as “a cautious estimate of the value affecting the occurrence of the limit state”. In addition it is stated that the selection of this value should be based on, among other factors, “the extent of the zone of ground governing the behaviour of the geotechnical structure at the limit state being considered”. This thesis is divided in three parts. The first one, is based on the introduction of Eurocode 7 and the design of footings and piles using EC7 and, is shown the characteristic values selection method using this normative. The second one, is based on the geotechnical structure calculus using the Technical Code of the Edification – which uses reduction global factors – and with the Eurocode 7 with the National Spanish Annex. At the third one, a statistical method is presented to assess the characteristic value in an objective way and useful in the geotechnics world's. This method is based on the arithmetic mean, the variance and the scale of fluctuation.

This work addresses the deep penetration of structures in clays; particularly the Cone penetration test. CPT is one of the most widely used in situ method to characterize soil properties. A large number of correlations have been obtained using a multitude of techniques; however, there is still a large spread between the proposals. The research has been carried out by large deformation calculations employing the Particle Finite Element method. In this method, the domain is discretized with a set of particles; the interaction between them is computed in a nite element mesh with low order elements and a lagrangian description of the domain. This mesh is created frequently; adaptive remeshing strategies and techniques to recover the boundary are used. In this work, an explicit integration scheme for hyperelastic-based nite strains elasto-plasticity is proposed. One step update equations are obtained from the large deformation multiplicative elasto-plasticity theory, where an exponential variation of the plastic deformation gradient is assumed. In addition, the material tangent matrix is presented and has the same formal structure as the usual small strains elastoplastic tangent matrix. Routines to alleviate the main drawbacks of explicit methods are outlined, suh as a yield drift correction scheme and an adaptive substepping method. Several examples of typical geotechnical tests are presented, showing the robustness and accuracy of the proposal. Results of the simulation of the cone penetration in undrained clay are reported. A parametric study in total stresses is carried out for materials obeying a Tresca yield criterion. The variables investigated are the rigidity index and the roughness at the interface of the soil and the structure. Details on the stress state and the incremental displacements pro les are presented. Finally, the drained penetration on soils obeing a Modi ed Cam Clay model elasto-plastic behavior is assessed and the stress state and the stress path are commented.

Simulation of an evaporation test in a soil column have been carried out to characterize the properties of the topsoil of the El Cabril Radioactive Waste Disposal Facility and the evaporation process. The conceptual model considers unsaturated liquid flow, vapour flows and heat flows of a sample of 14 cm. of the vegetal soil. Vapour fluxes become the main water flow mechanism under very dry condition. Water leaves the column as vapour only at the top of the column, due to the difference of relative humidity and temperature between the column and the laboratory. Very dry conditions necessitate the modification of the retention curve to represent oven dry condition and it has been calculated considering the experimental values obtained by CIEMAT (Villar et al. 2012). The model has been calibrated with the experimental data obtaining the values of the parameters of the constitutive laws and of the boundary conditions, suggesting that it can be used to assess the behavior of the soil under evaporation conditions. Finally, an abnormal behavior of the sample during the test has been displayed due to a bigger value of β.

Durante las obras de construcción de la plataforma de la nueva Línea de Alta Velocidad Barcelona – Frontera Francesa, a su paso por los términos municipales de Mollet del Vallés – Montmeló – Montornés del Vallés y debido a la solución adoptada, se requirió la utilización de Jet Grouting en diferentes puntos del trazado. En el presente trabajo se expone el estudio del tratamiento del terreno mediante la técnica de Jet Grouting llevado a cabo con el objetivo de poder solucionar los problemas derivados de la construcción del falso túnel. No obstante, también se llevaron a cabo los mismos tratamientos en el falso túnel destinado al ancho ibérico (no explicado en este trabajo). El principal problema que se presenta es el efecto barrera causado por la construcción del falso túnel mediante pantallas. Este problema se soluciona dejando pasos libres de agua mediante la utilización de pantallas más cortas. Para evitar un levantamiento de fondo y añadir un cierto empuje pasivo en la clava de la pantalla, se hizo necesaria la utilización de Jet Grouting.La técnica de Jet Grouting, ampliamente conocida y utilizada en la ingeniería civil para la mejora del terreno ante situaciones geotécnicas difíciles, cuyo resultado final es un cambio del suelo original por una mezcla de parte de éste, lechada de cemento (Grout) y aire, en nuestro caso particular, mediante la inyección de chorros (Jet) a presión que lo erosionan mientras se mezcla “in situ”, ofreció, tras un análisis y exhaustivo estudio tanto del terreno como del proyecto del tratamiento, la solución más adecuada. El presente estudio describe y analiza la información disponible tanto de la geología del área de actuación como del tratamiento ejecutado, de sus características y control durante y tras su ejecución. El empleo de la técnica descrita permitió que se solucionaran los problemas anteriormente mencionados, aunque tal como se explica en las siguientes páginas no fue tan fácil obtener los buenos resultados que se pensaba a priori.

X-ray computed tomography (CT) provides nondestructive three-dimensional visualization and characterization, creating images that map the variation of X-ray attenuation within objects, which relates closely to bulk density. In this work it was considered interesting to use this technique as a tool for geotechnical inspection sample. CT scans of soil samples of Castelló d'Empúries (close to Figueres, Spain) were quantitatively evaluated to determine wet bulk density. The CT scans performed over Castello soil samples were obtained as part of a larger experimental program related to the Soft Soil Project (Arroyo et al., 2012). This project had as a main objective the evaluation of sample disturbance produced by various sampling methods. A state-of-art of X-ray computed tomography applied to geosciences was perfomed. It was found that X-ray attenuation depends on the bulk density of the sample, its porosity, water content and chemical composition in a complex way. Therefore, experimental calibration was necessary to unambiguosly determine the wet bulk density of the Castello soil from the CAT values. A complementary experimental campaign using several reconstituted soils was performed for that purpose. Once the calibration was established it was applied to the CT scans of the Castello soil samples to obtain detailed profiles of wet bulk density for the tube samples and specific values for the lab test specimens. For the late wet bulk density values had been previously obtained from lab procedures. It was the possible to check the quality of the results obtained from CT scan analysis. Very good agreement was attained between both measurements. This means that the calibration and the post-process of the CT scan data were successful. Specimen quality classification results of the Soft Soil Project were reviewed, since the initial results were unreliable. The reviewing process included the sample disturbance criterion applied (Lunne et al. 1997) and all the laboratory tests results. The newly obtained CAT density was useful to identify some mistakes in the original test interpretation. After correcting then, the results were re-analyzed. A new quality classification for the specimens was obtained and it was checked for consistency against the results of the laboratory tests. This study confirms the applicability of the Lunne criteria of sample quality well away from the geotechnical setting for which they were originally proposed. The CT scan images and the sample quality assessment results indicate that, for the Castello soil, there is no advantage in using Osterberg piston-type samplers instead of simpler pushed Shelby tubes.

Dado las crecientes necesidades del la movilidad de la población, el Plan Estratégico de Infraestructuras del Transporte prevé la ejecución del denominado “Eje Atlántico de Velocidad”, que tiene por objeto conectar las capitales de provincia gallegas entre sí, entre otros. El presente proyecto es uno de los asignados por el Ministerio de Fomento en la Línea de Alta Velocidad Vigo – Pontevedra. Este proyecto mencionado se denomina “Eje Atlántico de Alta Velocidad. Tramo Vilaboa–Pontevedra”. Dicho tramo tiene una longitud de 28 kilómetros, y el proyecto objeto de estudio es el último de los 5 subtramos en los que se ha subdividido este tramo. El proyecto consta de varias obras singulares. Por un lado, cabe destacar el viaducto sobre el río Ulló, de O Marco y sobre la línea de ferrocarril actual, con unas longitudes respectivas de 209, 485 y 72 metros. Por otra parte, en el proyecto también están incluídos dos túneles, de Fonte Quente y Canaval, de 700 y 400 metros respectivamente. El presente proyecto se configura como un proyecto modificado que pretende proporcionar una solución alternativa de ejecución al túnel de Fonte Quente. El objetivo básico de este proyecto ha sido el estudio de la alternativa de excavación de dicho túnel mediante una tuneladora de tipo escudo, en lugar de utilizar el Nuevo Método Austriaco del proyecto original. Para la realización de la nueva modificación, se parte de la hipótesis de que el Contratista posee una máquina tuneladora adecuada y puede ofrecer un precio competitivo. Posteriormente, se ha redactado el proyecto modificado en base a las nuevas necesidades y mediciones, reproduciendo los documentos principales pero únicamente los anejos que se modifican del proyecto original. Los anejos incluidos en el presente proyecto y, por tanto, modificados con respecto al original, son el anejo de Túneles, el de Plan de Obra, el de Prespuesto para conocimiento de la Administración y el Estudio de Seguridad y Salud. Finalmente, se ha elaborado un presupuesto estimado del nuevo coste de la ejecución del proyecto con la solución alternativa planteada en base a los nuevos planos. Dicho presupuesto aumenta ligeramente con respecto al del presupuesto original.

En primer lugar se pretende ilustrar como el concepto de fatiga puede servir para dar un tratamiento unificado a distintas metodologías existentes para el cálculo de los efectos de cargas cíclicas en geotecnia. Para ello se usan dos métodos de orígenes y aplicación distinta: el método NGI para cimentaciones superficiales y el método Leblanc para pilotes cargados lateralmente. En segundo lugar se trata de explorar los resultados que ambos métodos proporcionan cuando se aplican no a secuencias de carga ideales, sino a secuencias realistas, representativas de las que se obtienen en los cálculos estructurales de las turbinas de eólica marina. Para conseguir este segundo objetivo es necesario un procedimiento para tratar sistemáticamente las secuencias de carga irregulares y convertirlas en ciclos equivalentes.

En el presente trabajo se expone el estudio del tratamiento del terreno mediante la técnica de Jet Grouting llevado a cabo con el objetivo de obtener un paralelepípedo de terreno mejorado donde poder empotrar la tuneladora averiada y poder realizar una actuación de reparación de la cabeza de corte con garantías suficientes en cuanto a la estabilidad e impermeabilidad del terreno para poder trabajar en condiciones atmosféricas.

En el presente estudio se determina la parametrización geotécnica y el modelo constitutivo óptimos a emplear en la modelización numérica, mediante el programa PLAXIS 2D v.9.0, de una excavación apantallada, a partir de la comparación sistemática con los datos de auscultación registrados.

Esta tesina tiene como objetivo probar las capacidades de un modelo constitutivo elasto-plástico para suelos cementados para reproducir el comportamiento de las arcillas tratadas con cemento. El modelo constitutivo elegido es típico de los propuestos para arcillas naturales en los últimos años. Estos modelos están ya disponibles en programas de elementos finitos de uso generalizado en ingeniería (Plaxis); sin embargo, su aplicación no es común por las dificultades que plantea la inicialización y calibración de sus parámetros y variables de estado.

El objetivo principal de esta tesina es la caracterización hidráulico-mecánico de los neumáticos fuera de uso troceados para su uso en obra civil. Para ello se ha realizado una amplia campaña de ensayos en el laboratorio de ingeniería del terreno de la Universidad Politécnica de Cataluña, en el marco de dos proyectos financiados por el Ministerio de Medio Ambiente: “Rellenos de NFU troceados: propiedades mecánicas y aplicaciones en obra”, y “Uso de NFU troceados en capas drenantes en vertederos”.

The main aim of this thesis was to interpret the natural anisotropy of a soil using new experimental transducers called bender and extender elements in a Triaxial Cell Apparatus. Firstly a specimen had to be prepared with a desired relative density using a technique called Pluviation. Secondly a tricky procedure had to be overtaken in order to install and protrude the transducers in the sample properly. The third step was to set up the Triaxial Cell Apparatus and apply an isotropic pressure to the soil sample. That done, a good interpretation of the signal waves passing through the sample in either vertical or horizontal directions had to be well understood. The final step is to apply some wave formulae in order to asses some results. All the data obtained was then compared with recent research done by Dr Tarek Sadek (Bristol, 2007) as a PhD student at the University of Bristol. The degree of anisotropy, the elastic shear and constrained modulus in the field of very small strains were the data studied and compared in detail. One of the most important difficulties encountered was to set up properly the whole device bearing in mind that for the horizontal transducers there was no space already done so a new development needed to be invented. Some big troubles were created but thanks to some advice from my supervisors and from the technician they were overtaken. Another issue found was how to interpret wave output data because first of all its signal some times was particularly not clear and secondly because there was not an objective method to assess it without doubt. Therefore, some wave theory has been explained by the author as well as some improvements to try to achieve the best interpretation with the minimum subjectivity.