Pruebas de laboratorio estáticas con piezómetros de cuerda vibrante para verificar la confiabilidPruebas de laboratorio estáticas con piezómetros de cuerda vibrante para verificar la confiabilidad de su funcionamiento en prácticas operacionales de terrenoad de su funcionamiento en prácticas operacionales de terreno

Abstract

El monitoreo y la instrumentación en obras civiles son esenciales para garantizar la estabilidad y nivel de seguridad de las estructuras. En los depósitos de relaves, por su complejidad, se requiere supervisión constante para asegurar la contención de grandes volúmenes de desechos mineros. En este contexto, los piezómetros de cuerda vibrante desempeñan un rol crucial, proporcionando datos sobre la presión de poros y niveles freáticos de manera automatizada, eliminando la necesidad de acceso constante al terreno y facilitando la evaluación de la integridad y estabilidad.

El objetivo de esta tesis es verificar la confiabilidad de los piezómetros de cuerda vibrante, en términos de exactitud y precisión, mediante pruebas que simulan distintas condiciones operacionales: (1) variaciones en las condiciones de saturación del sensor, (2) entornos con flujo laminar y, (3) exposición a presiones altas en cámara triaxial (539,4 kPa). Los ensayos fueron realizados en el Laboratorio de Sólidos, Medios Particulados y Estructuras, y en el Laboratorio de Fluidodinámica y Procesos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

Para cumplir este objetivo, se modificó una celda de cámara triaxial para alojar un piezómetro, asegurando un sistema hermético para prevenir fugas de presión. Asimismo, se configuró un contenedor de acrílico para montar un canal con una bomba de impulsión, arena pobremente graduada y grava, recreando un sistema de recirculación de agua que simula un dren en régimen permanente. Adicionalmente, se adaptó otro contenedor de acrílico para instalar piezómetros en arena de relaves y arena pobremente graduada, con el propósito de analizar los cambios en las condiciones de saturación y comparar estos resultados con el impacto de la presión atmosférica.

Los resultados indican que los piezómetros de cuerda vibrante son instrumentos altamente precisos, aunque su exactitud puede verse limitada por distintos factores, como las condiciones de instalación o las características del entorno en el que se utilizan. Se observó que, en el interior de la cámara triaxial, los sensores son muy exactos bajo confinamiento isotrópico. Además, la temperatura y presión atmosférica influyen significativamente en las mediciones. Se recomienda no instalar estos sensores en zonas donde existan fluctuaciones del nivel freático, ya que los ciclos de saturación y desaturación pueden afectar la respuesta de los piezómetros. Finalmente, se logró verificar la hipótesis planteada, demostrando que es posible evaluar la confiabilidad de estos piezómetros mediante un método sistemático en laboratorio, replicando condiciones similares a las del terreno y contribuyendo a optimizar la toma de mediciones en diversas prácticas operacionales.