uso de la resonancia magnÉtica nuclear de superficie (snmr) para determinar la causa de un...
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DETERMINACIÓN DE LA CAUSA DE UN DESLIZAMIENTODE LADERA, EL CASO DE LA FONT DEL MOLLA
(ELS CORTALS D’ENCAMP), PRINCIPADO DE ANDORRA
COMPARACIÓN ENTRE ENSAYOS DE TRAZADOR E INFILTROMETRÍAS Y EL USO DE LA RESONANCIA
MAGNÉTICA NUCLEAR DE SUPERFICIE (SNMR)
Valentí TURU1,2,3, M Carmen GUTIÉRREZ1,2 y Xavier ROS1,3
1 Fundació Marcel Chevalier
2 Igeotest SL1
3 Geo3 SL
Av. Prícep Benlloch 72, AD 500, Andorra la Vella, Principat d’Andorra
Deslizamiento(Horitzó 8, 2005) Dispositivo de inducción Ruido electro magnético Magnetometro Equipo SNMR ligero
El deslizamiento
Deslizamiento acontecido entre el 12 y el 13 de Febrero 2004
Inestabilidad de tipo rotacional con flujo denso (debris flow)
Presencia de agua freática en superficie (fuentes y pequeños humedales)
Terrenos afectados: Till glaciar basicamente y algo de substrato rocoso
Parámetros del Till glaciar: Phi = 41º, Cu = 12 KPa; d ≈ 2 KN/m3
Volúmen de material mobilizado de 2.300 m3
Afectación de un muro de gravedad situado por encima del deslizamiento
Copons (2005)
La zona de flujo
3
1
0
2
Zona de arranque
Pizarras del Silúrico
Agregados confragmentos depizarras
4
5
5
6
3
Zona de afectación
Actuación de urgencia al pie del muromediante la construcción de una escollera
Visión desde la coronación del muro
7
Secuencia del deslizamiento
Aumento de la presión intersticial
Formación de los primeros levees
Sifonamiento y lavado de finos. Primera formación de levees
Deslizamiento rotacional
Perdida de cohesión y deslizamiento principal
Segunda generación de levees
Afectación al muro de mamposteria
Segundo deslizamiento del relleno de obra al pié del muro
Depósito de objetos banales en la parte alta de los levees
¿Qué antecedentes hay?
1995- Datación 14C a 15 m de profundidad con edad moderna (post bomb)
1997- Auscultación de un muro de hormigón que sostiene la CS220
Evidencias de cicatrices anteriores (de menor magnitud) en la zona
Nivel freático aflorante
Nivel freático aflorante
Muro auscultado
Cicatrices de antiguos deslizamientos
Antena MRS
Cicatriz actual
Datación AMS
¿Qué ocasiona un alto piezométrico?
Los datos meteorológicos no muestran registros anómalos de forma anterior al deslizamiento del terreno. El registro de temperaturas muestran estar por encima del año anterior pero eso no implicó un mayor deshielo (recordar que el río estaba seco por aquel entonces).
El registro de la precipitación es muy modesto, siendo inexistente en Febrero de aquel año
¿Qué se observa en la auscultación?
La auscultación del muro de hormigón que sostiene la CS220 muestra una respuesta clara a la rotura de la red de aguas potables, incluso muestra un retroceso de la deformación una vez acontecido el deslizamiento, indicando una clara correspondencia causa-efecto
Muro descalzado y sin drenaje(imagen anterior a la edificación)
Hipótesis de trabajoEntre el 2 de diciembre 2003 y el 12 de febrero 2004 transita el frente de infiltración en medio poroso y a presión atmosférica. El muro de hormigón actúa como reservorio en no dejar drenar el agua
Para ello el flujode agua tuvoque viajar a unavelocidad de unmetro por día. El análisi retrospectivode estabilidad indicaque dos metros dediferéncia del NF laVertiente tiene FS<1
si la hipótesis es cierta ….1. Influencia de las aguas pluviales en la fuente
2. Mezcla de las aguas de la red de abastecimiento con las freáticas
3. La permeabilidad del medio ha de ser baja, ya que:
• V = K * i
• V ≈ 1 m/día• i ≈ gradiente topográfico (26º)
• K ≈ 2 m/día
si la hipótesis es cierta ….1. Influencia de las aguas pluviales en la fuente
4/3/04 Lab. Biotop Font A Font B Unitats Conductivitat 635 430 µS/cm
Nitrats 1 0,9 mg/l Nitrtits 0,007 0,009 mg/l Amonis 0,01 0,02 mg/l
pH 7,94 8,30 - Clorurs >20 >20 mg/l Sulfats 58 100 mg/l
La mayor parte de las aguas subterráneas del País muestran valores inferiores a los 5 mg/l de clorurosy las fuentes que presentan valores por encima de los 5 mg/l corresponden a aguas influenciadas porlos fundentes utilizados por carreteras en invierno
(95% NaCl y 5% SO4-2 )
si la hipótesis es cierta ….2. Mezcla de las aguas de la red con las freáticas
Uso de trazadores naturales (radioactivo y estables):
tritio (3H), deuterio (2H) y oxíeno 18 (18O)
AC =(AA)x + (AB)(1-x)
Si hay mezcla con aguas recientes el valordel isótopo conservativo queda alterado.En el caso del isótopo radioactivo no ya queAB => 0
Altura Fuente UT Años d18O dD Reca rga 1498 Dalla ire 10,4 25,5 -10,9 -76 2379 1488 Mollà 10,2 25,5 -11,4 -73,7 2173 msn m Siste ma pistón o/oo o/oo msn m
si la hipótesis es cierta ….3. La permeabilidad del medio ha de ser baja (K ≈ 2 m/día)
Ensayo de inyección
V ≈ 1,6 m/día
Por tanto K ≈ 3,2 m/día
si la hipótesis es cierta ….
Resultado: fc entre 0,43 y 2 m/día
3. La permeabilidad del medio ha de ser baja (K ≈ 2 m/día)
K ≤ 2 m/día
Ensayos de infiltración enZona No Saturada:cuando ft -> fc ≥ K
fcfc
ft
La resonancia magnética ….
NMR (H+): Absorbe energía a una determinadaFrecuencia igual a 2πfh (Plank)
a) Número atómico impar crea (por revolución)Un campo magnético (Mo)
b) En presencia de un campo magnéticoestático como el terrestre Mo se orienta (Bo)
c) Si se crea un nuevo campo magnético (B1)según la forma de la antena escojida seproducirá una nutación de Mo manteniendosu precesión a la frecuencia de Larmor (fL)
d) Cuando cesa B1 el vector Mo vuelve a suPosición original (paralelo a Bo) liberandoenergía
La magnitud de la señal es proporcional alcontenido de agua en el subsuelo, mientrasque el tiempo de decaimiento está relacionadocon la permeabilidad del medio
Es preciso conocer la resistividad eléctrica del medio para efectuar la inversión en MRS
Kalenov 500
Resistivímetro
La imagen resistiva del subsuelo
Inversión del sondeo de resonáncia magnética
Datos de porosidad y de conductividad hidráulica de la Zona Saturada
Resonancia magnética nuclear
K ≈ 2 m/día
Substrato
Transición
Till (morrena lateral)n = 9 %
1,92 m/día
K = 0,26 m/día
0,16 m/día
El sondeo MRS ha identificado una capa de mayor permeabilidad y coincidente con la esperada
Conclusiones1. Las analíticas isotópicas han sido muy útiles para determinar el orígen
del agua e identificar la existencia de la mezcla de aguas
2. Las infiltrometrías són rapidas de ejecutar y poco costosas pero se necesita del contacto directo con la capa de interés hidrogeológico
3. El método NMR no precisa de disponer del contacto directo con la capa a ensayar, tal como ocurre con otros métodos directos como el de las infiltrometrías o piezómetros y sondeos perforados
4. El uso de la NMR integra los parámetros hidrogeológicos de los materiales arealmente, distinguiendo capas a diversas profundidades. En el caso de las infiltrometrías u otros métodos directos los datos son puntuales y se precisa de un elevado número de ensayos para obtener un dato estadísticamente representativo, lo que encarece la prospección.
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