La encuesta GPR mapea los vacíos debajo del aliviadero de una presa
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La encuesta GPR mapea los vacíos debajo del aliviadero de una presa

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aliviadero es "una estructura utilizada para proporcionar la liberación controlada de agua de una presa o dique río abajo, generalmente en el lecho del río represado" (Wikipedia, vea la imagen de arriba). Estas estructuras soportan varios grados de desgaste por el flujo de agua y, por lo tanto, deben inspeccionarse periódicamente para verificar su integridad estructural y seguridad.

KGS Group, con sede en Manitoba, Canadá, ofrece inspecciones de aliviaderos, entre otros servicios de inspección de ingeniería. Un proyecto de inspección reciente completado para el propietario de una represa en Manitoba involucró una investigación de un vertedero para evaluar la condición de la estructura después de una inundación récord a principios de año. El objetivo de la inspección era buscar problemas que pudieran afectar el desempeño y la seguridad de la estructura, e identificar qué problemas debían abordarse como parte de un plan de rehabilitación.

Como parte de esta investigación, se completó un estudio GPR del vertedero para identificar vacíos potenciales; áreas donde puede haber habido una pérdida de material granular en el manto de drenaje debajo de la losa de concreto del aliviadero (ver Figura 1).

Figura 1
La pendiente del aliviadero. Las juntas visibles en la losa de concreto son áreas donde el agua puede infiltrarse y lavar el material granular de soporte.

Los datos de GPR se recolectaron en la pendiente del aliviadero con un sistema NOGGIN® 500 GPR con GPS externo para posicionamiento (Figura 2).

Figura 2
NOGGIN® 500 SmartCart utilizado para el estudio de inspección del aliviadero. Se agregó un GPS externo para posicionar los datos GPR.

Se recolectó una cuadrícula de aproximadamente 30 metros x 70 metros (2100 metros cuadrados) en las direcciones X e Y a través del aliviadero. Se recogieron un total de unos 2,500 metros de datos con una muestra cada 2 centímetros, para un total de 125,000 puntos de muestra únicos en el aliviadero. Se utilizó un GPS externo para el posicionamiento; las trayectorias de las líneas topográficas GPR se muestran en Figura 3.

Figura 3
Imagen de Google Earth que muestra la ubicación de las líneas NOGGIN® 500 GPR en el aliviadero.

Los datos se procesaron en cortes de profundidad usando el EKKO_ProjectTM Módulo SliceView-Lines. El corte de profundidad a 35-40 cm, muy por debajo de la losa de hormigón, muestra reflexiones de gran amplitud, en su mayoría situadas cerca y a lo largo de las juntas de hormigón (Figura 4).

Figura 4
El corte de profundidad a 35-40 cm por debajo de la superficie de la losa de hormigón muestra reflectores rojos de gran amplitud. Algunos probablemente estén asociados con la estructura de las juntas (ver Figura 1), pero otros, lejos de las juntas, se interpretan como posibles vacíos debajo de la losa.

Se cree que la causa de algunas de estas respuestas es la estructura de las juntas, que difiere en las juntas en comparación con el centro de las losas de hormigón (Figura 5). Se analizaron con más detalle otros reflejos de gran amplitud, lejos de las articulaciones, para tratar de comprender qué los está causando. Figura 5 muestra una sección transversal con una respuesta de gran amplitud que se interpretó como un posible vacío debajo de la losa de hormigón. Los vacíos en los aliviaderos se forman comúnmente por la infiltración del agua debajo del concreto y el lavado de los materiales granulares.

Figura 5
La línea GPR que cruza una losa de hormigón y 2 juntas muestra la estructura de las losas; datos sin procesar (arriba) y datos interpretados (abajo). A una profundidad de 35 a 40 cm y desde posiciones horizontales de 35 a 40 metros, adyacentes a una junta, son visibles respuestas de gran amplitud, lo que indica un cambio en la reflectividad en la parte inferior de la losa de hormigón. Este tipo de respuesta es consistente con un vacío. Áreas como esta se convirtieron en objetivos para que los núcleos validaran la interpretación.

Con base en los cortes de profundidad y las secciones transversales del GPR, se identificaron 10 ubicaciones a lo largo del aliviadero para el programa de extracción de testigos geotécnicos y la inspección visual. El día de la extracción de núcleos, se volvió a utilizar el sistema NOGGIN® 500, esta vez para recolectar cuadrículas más pequeñas alrededor de cada lugar de extracción de muestras propuesto para evitar perforaciones a través de la barra de refuerzo de acero en la losa de hormigón (Figura 6).

Figura 6
Se recolectaron cuadrículas más pequeñas en cada ubicación de extracción de núcleos para mapear la barra de refuerzo, de modo que pudieran evitarse al extraer el núcleo de la losa de hormigón.

La mayoría de los núcleos fueron para verificar la estructura de las juntas, pero dos se perforaron específicamente en respuestas GPR de alta amplitud (Figura 7).

Figura 7
La misma imagen que la Figura 5 pero mostrando las ubicaciones de 10 núcleos (puntos negros). Se indican los resultados de los 2 núcleos, perforados específicamente en respuestas GPR de alta amplitud.

La encuesta GPR en el aliviadero resultó ser muy exitosa. Se confirmó que los dos núcleos perforados en anomalías GPR eran áreas problemáticas debajo de la losa del aliviadero:

1. Será necesario remediar un vacío de 5 cm que parecía tener aproximadamente 5 metros de ancho, y
2. Un área de agua estancada, debido a una capa de hielo, significa que será necesario mejorar la capa de drenaje debajo de la losa.

Actualmente, KGS Group todavía se encuentra en la fase de diseño detallado del proyecto y desarrollará un plan de remediación y medidas para proteger contra futuras formaciones de vacíos.

Historia cortesía de Jonathan McInnis, KGS Group, Winnipeg, Canadá.

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