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Geotechnical analysis of large volcanic landslides: The La Orotava events on Tenerife,Canary IslandsHürlimann, Marcel 20 December 1999 (has links)
Los grandes deslizamientos volcánicos son uno de los procesos geológicos más devastadores y pueden representar un importante peligro para la población de las zonas volcánicas. Este tipo de deslizamientos puede sobrepasar volúmenes de decenas o incluso centenares de kilómetros cúbicos. En Tenerife, siete grandes deslizamientos han afectado durante los últimos ~6 millones de años la morfología subaérea y submarina de la isla.En este estudio se ha realizado un extenso análisis de los eventos que han formado el valle de "La Orotava" en la parte Norte de Tenerife. El estudio incluye una investigación de campo, ensayos de laboratorio y análisis de estabilidad. En el laboratorio, las propiedades mecánicas de un suelo residual han sido investigadas mediante cortes directos y ensayos triaxiales. Durante el análisis de estabilidad, los resultados de los ensayos de laboratorio han sido incorporados a diferentes tipos de modelos de estabilidad. Finalmente, las condiciones mecánicas de los modelos dos y tres dimensionales han sido estudiados mediante el método de equilibrio límite y métodos de elementos finitos.Los resultados de los análisis revelan que la estabilidad de las laderas volcánicas puede ser reducida debido a diversos factores, como geológicos, morfológicos, climáticos y volcánicos. Los suelos residuales - bastante comunes en Tenerife - pueden haber actuado como superficie de rotura a causa de su débil comportamiento mecánico. Por otra parte, los estrechos y profundos barrancos han definido los límites laterales de los deslizamientos. Además de ello, los acantilados, el clima húmedo y especialmente la constante intrusión de diques, han llevado la ladera a condiciones de estabilidad críticas. Finalmente, una aceleración sísmica causada por un seísmo fuerte y cercano provocó muy probablemente el deslizamiento catastrófico.En Tenerife, se ha observado una relación temporal entre los colapsos de caldera y los grandes deslizamientos, lo que permite suponer que los fuertes terremotos asociados a los colapsos de caldera hayan provocado los deslizamientos. / Large volcanic landslides are one of the most hazardous of geological processes. They have occurred about once every 25 years during the last 500 years, and are a serious risk for the population due to their great volume and mobility. In spite of their destructive potential there are few comprehensive studies analysing large landslides on volcano flanks, and the mechanisms of such mass movements are not yet resolved. Within the last few years, several hypotheses concerning the potential causes of volcanic landslides have been proposed including processes such as dike intrusion, volcanic spreading, hydrothermal alteration, seismic shocks and caldera collapse events.Tenerife exhibits three large subaerial valleys originated by giant flank failures with ages ranging from Upper Pliocene to Middle Pleistocene. The northern submarine flank of the island is characterised by a voluminous apron of landslide debris. The La Orotava valley has been selected for analysis due to the amount of available data concerning its structure and evolution, and has been used as a test site to validate new assumptions that could be applied to other volcanic areas. The site investigation has revealed that the present morphology of the La Orotava valley was formed by two different failures: one in the western sector and the other in the eastern sector. The mechanical stability of the preslide volcano flank was strongly reduced by geologic, morphologic, climatic and volcanological factors which play a fundamental role in the initiation of the landslides. Widespread residual soils (paleosols) might have acted as potential slip surfaces, while deep erosive canyons probably evolved into the lateral limits of the failures. A high coastal cliff and a humid climate have also contributed to the critical stability conditions. The location of the landslide amphitheatre is perpendicular to the active Dorsal rift zone and adjacent to the Las Cañadas caldera, both important influences on the stability of the volcano slopes. On Tenerife, the relationship between large volcanic landslides and vertical caldera collapses is supported by a temporal coincidence of at least two failures with caldera collapse events.The mechanical behaviour of a residual soil sampled in the La Orotava valley has been analysed. Red coloured residual soils are generally located at the top of phonolitic pyroclastic deposits and are proposed as potential slip surfaces due to their very weak behaviour and their flat, homogeneous characteristics. They represent the only planar surface within the succession making up the volcano slopes. Their weak mechanical behaviour is characterised by volumetric collapse during shearing, a substantial reduction of shear strength for high normal stresses, and a significant increase of pore water pressure during undrained loading. The last feature is fundamental to the stability of volcano flanks since it strongly reduces the soil strength. Earthquakes, common processes in active volcanic areas, and saturated conditions can generate high excess pore pressures indicating the importance of regional climate and seismicity. The stability analysis has considered three different mechanisms: 1) ground acceleration due to seismicity - including both tectonic earthquakes and volcano-tectonic seismic shocks produced by caldera collapse; 2) horizontal stress due to dike intrusion, and; 3) vertical shear stress due to caldera collapse. The results indicate that ground acceleration principally decreases the mechanical stability of volcano flanks, enabling failure. Horizontal stresses due to dike intrusion can also influence slope stability, but preferably act as a preparing factor destabilising the slope, and not as a final triggering mechanism. The 3D numerical simulations show the significant effect of deeply incised canyons creating high shear stress at their base. Applying the results to the La Orotava events, the following scenario is assumed: First, deep narrow canyons, weak residual soils, humid climate, coastal cliff and persistent dike intrusion have significantly reduced the mechanical stability of the volcano slope and determined the limits of the failing mass. Then, seismicity generated by the caldera collapse episode at the end of the Guajara cycle at ~0.56 Ma triggered the catastrophic landslides.The results of the mobility analysis show the important influence of water on the runout distances of landslides. Subaqueous drag forces reduce the velocity, while hydroplaning effects strongly increase the runout distance. For Tenerife, the model indicates that a sliding mass can advance great distances, tens of kilometres away from the island, at water depths exceeding 3000 m, as can be observed in the bathymetric data.
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Análisis de la susceptibilidad del terreno a la formación de deslizamientos superficiales y grandes deslizamientos mediante el uso de sistemas de información geográfica. Aplicación a la cuenca alta del río Llobregat.Santacana Quintas, Núria 03 July 2001 (has links)
El treball presentat en aquesta memòria aplica la tecnologia dels Sistemes de Información Geogràfica (SIG) a l'evaluació de la susceptibilitat del terreny a lliscaments i a la seva representació cartogràfica. Amb aquesta perspectiva s'han dut a terme dos procedimients diferents d'estimació de la susceptibilitat, aplicats cadascun a un fenomen diferent: els lliscaments usperficials i grans lliscaments de tipus traslacional. L'anàlisi de susceptibilitat d'un vessant natural a la ruptura per lliscaments superficial a escala regional, s'ha realitzat mitjançant tractament estadístic multivariant de tipus discriminant. L'objectiu principal de l'anàlisi ha estat la captura automàtica de la major part dels factors relacionats amb aquests lliscamnets, derivats d'un Model Digital d'Elevacions (MDE). El reste de factors no derivats del MDE, així com l'inventari de lliscaments superficials, han estat capturats pel camí tradicional, mitjantçant fotointerpretació, reconiexement de camp i posterior digitalització. El procedimient d'anàlisi s'ha relatizat en format raster (malla regular) i ha considerat les zones de ruptura dels lliscaments com puntsx que al ser convertits en format raster ha estat definits com a cel·les amb trencades o inestables. El reste de cel·les s'han considerat sense trencades o estables. Per al tractament estadístic s'ha obtingut una mostra aleatòria amb la meitat de les cel·les amb trencades i un número similar de cel·les sense. Les cel·les no utilitzades per al tractament estadístic han estat utilitzades per a validar els resultats del mateix i la predicció del mapa final.Els factors utilitzats están relacionats amb la geometria i situació del vessant, la conca, la vegetació i usos del sòl, la presència de formació superficial i el gruix d'aquesta. El tractament estadístic s'ha dut a terme dins el paquet estadístic SPSS i consta dels següent pasos (Baeza, 1994): test de normalitat de les variables, anàlisi de dependència, anàlisi de contrast entre poblacions, selecció de les variables explicatives,i anàlisi discriminant i selecció de la millor funció discriminant. L'anàlisi s'ha dut a terme en dues zones de la conca alta del riu Llobregat (Pirineus Orientals, Barcelona) i una tercera zona de condicions climatològiques i orogràfiques diferents en la conca baixa del riu Deba (Guipúzcoa, País Vasc).Els resultats han mostrat una bona classificació de les cel·les de les mostres utilitzades, així com una correcta predicció per a les dues zones dels Pirineus Orientals. El métode presentat és útil per a grans àrees, és ràpid gràcies a la captura automàtica de la major part dels factors, és un mètode objectiu i permet reproduir els resultats. El principal inconvenient és al seva dependència a un MDE precís i amb la ressolució adient. S'han realitzat anàlisis de sensibilitat per abordar diferents aspectes en una de les zones dels Pirineus Orientals, així com anàlisis amb un tamany de cel·la superior per deduir la influència del tamany de cel·la en els resultats.Per una altra banda, la present memòria ha tractat l'anàlisi determinístic del càlcul del factor de seguretat cel·la cel·la d'un gran lliscament de tipus traslacional, basat en la consideració del talús infinit. L'anàlisi s'ha aplicat a la unitat inferior del lliscament de Vallcebre situat a la conca alta del riu Llobregat (Pirineus Orientals). Les dades de instrumentació i d'auscultació del lliscament, disponibles des de 1987, s'han fet servir per a l'anàlisi i per a validar els resultats. L'anàlisi realitzat cosnta dels següents pasos: introducció de les dades en el SIG, generació de les superficies de trencada i piezomètriques, creació dels parámetres derivats d'aquestes superfícies, càlcul del factor de seguretat i validació. / El trabajo presentado aplica un Sistema de Información Geográfica (SIG) a la evaluación de la susceptibilidad del terreno a deslizamientos y su cartografía. Se han llevado a cabo dos procedimientos distintos según el fenómeno estudiado: deslizamientos superficiales y grandes deslizamientos traslacionales.El análisis de susceptibilidad de una ladera a la rotura por deslizamientos superficiales a escala regional, se ha realizado mediante tratamiento estadístico multivariante (discriminante). El objetivo principal ha sido la captura automática de la mayor parte de los factores relacionados con estos deslizamientos, derivados de un Modelo Digital de Elevaciones. El resto de factores no derivados y el inventario de deslizamientos han sido obtenidos de forma tradicional (fotointerpretación, reconocimiento de campo y digitalización). El procedimiento, realizado en formato raster, ha considerado las zonas de rotura de deslizamientos como celdas definidas inestables. El resto de celdas se han considerado estables. Para el tratamiento estadístico se ha obtenido una muestra aleatoria con la mitad de las celdas con roturas y un número similar de celdas sin ellas. Las celdas restantes han servido para validar los resultados y el mapa.Los factores utilizados representan la geometría de la ladera, cuenca vertiente, vegetación, presencia de formación superficial y espesor de ésta. El tratamiento estadístico se ha realizado en el paquete estadístico SPSS mediante los siguientes pasos: test de normalidad, análisis de dependencia, análisis de contraste entre poblaciones, selección de las variables explicativas, análisis discriminante y selección de la función discriminante. El análisis se ha llevado a cabo en dos zonas de la cuenca alta del río Llobregat (Pirineo Oriental, Barcelona)y una tercera zona de condiciones climatológicas y orográficas distintas en la cuenca baja del río Deba (Guipúzcoa).Los resultados han mostrado una buena clasificación de las celdas de las muestras utilizadas, así como una correcta predicción de las roturas para las dos zonas del Pirineo Oriental. El método presentado es útil para grandes áreas y rápido gracias a la captura automática de la mayor parte de los factores. Es un método objetivo y permite reproducir los resultados. Su principal inconveniente es la dependencia de un MDE preciso y con resolución adecuada. Se han realizado análisis de sensibilidad para observar el comportamiento de distintos parámetros y un análisis con un tamaño de celda superior.También, se ha abordado el análisis determinístico del cálculo del factor de seguridad celda a celda de un gran deslizamiento de tipo traslacional, basado en la consideración de talud infinito. El análisis se ha aplicado en la unidad inferior del deslizamiento de Vallcebre (Pirineo Oriental, Barcelona). Los datos de instrumentación y auscultación del deslizamiento, disponibles desde 1996, se han utilizado para el análisis y para validar sus resultados. El análisis consta de los pasos siguientes: introducción de los datos en el SIG, generación de las superficies (rotura y piezométricas), creación de los parámetros derivados de estas superficies, cálculo del factor de seguridad y validación / In this work are presented two GIS- aided procedures for landslide susceptibility assessmentand mapping: a method for shallow landslide susceptibility mapping at a regional scale and a method for analysis of the stability of a large traslational slide based on the assumption of an infinite slope.The shallow landslide susceptibility assessment is performed by means of multivariate statistical techniques (discriminant analysis). The aim of this work has been the automatic capture of most of the parameters related to the occurrence of shallow slope failures, from the digital elevation model (DEM). The factors non-derived from DEM and the landslide inventory have been obtained by means of photo-interpretation, fieldwork and digitalization.The procedure has been made using raster format and considers rupture zones of landslides as points which have been rasterized and defined as unstables cells. The rest of cells have been defined as stables. For the statistical analysis a random sample has been extracted, that includes a 50% of unstable cells and a similar number of stable ones. The results and the susceptibility map have been validated taking cells that were not used for the analysis.The factors used represent the slope and watershed characteristics, land use and presence and thickness of surficial deposits. The statistical analysis has been performed with SPSS with the following steps: test of normal distribution of variables, dependency analysis, contrast analysis between populations, selection of the most significant variables, discriminant analysis and selection of the discriminant function. The methodology has been tested in two areas in the Eastern Pyreneen region and in a third area with different climate and different geomorfological and geological setting in Guipuzcoa (Basque Country).The results have shown a satisfactory classification of cells of used samples and a correct prediction of the susceptibility of the two pyrenean zones. The main advantage of the presented procedure is the rapidity provided by the automatic capture of most of factors from DEM. The capability of covering large areas, the objectivity and the reproductibility of the results are clear advantages in front of traditional methods. The main drawback is that, at present, not all the regions have DEM available and with enough resolution to cope with small landslide sizes. A sensitivity analysis has been carried out in order to know the behaviour of some parameters.The stability analysis of a tanslational slide has been carried out in the lower unit of the Vallcebre slide (Eastern Pyrenees). The deterministic analysis is based in the infinite slope model applied at each individual cell. The records of the landslide monitoring network available since 1996 have been used in the analysis and its validation. The method has proceeded through the following steps: introduction of the parameters into the GIS, generation of both rupture and piezometric surfaces by means of interpolation, calculation of factor of safety and validation of the results.Even though this landslide may be considered as a heavily instrumented one, it soon became evident that the number of available points from which interpolate, was inadequate. It has been necessary to include additional information from field observations and from geological, geomorphological and hydrogeological interpretation of the landslide. The resultant map with cells having safety factors above and below the unity is difficult to interpret. For this reason the unbalanced forces acting at each landslide cells have been calculated, in order to obtain both the global and the longitudinal cross-sections safety factor. Latest results have been
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Start of sediment mtion and resuspension in turbulent flows: applications of zero-mean flow grid stirred turbulence on sediment studiesMedina Enriquez, Pablo 17 July 2002 (has links)
The objectives of the thesis were, on the one hand, to test the possibilities of a well-known experimental configuration (oscillating grid mixing box), used to study stratified fluids in turbulent flows with zero-mean, on the study of sediment transport, and to find out what aspects involved in this phenomena could be explored from this new perspective. On the other hand, compare a well-established criterion, such as Shields parameter, with the local turbulent energy ( ), as well as to compare the differences between zero-mean and sheared induced lift-off.Verification and adjustments to the parameterizations given in the bibliography for the r.m.s. turbulent velocity, , generated by an oscillating grid were done as well as the calibration of the different mixing boxes and grids to be used through a series of experiments. This gave a clear view of the behaviour of the flow in all the mixing boxes used. A special experimental configuration was designed and performed for the first time, and measurements were taken to get to know the flow properties in the region between the grid and the bottom (solid boundary). Experiments were performed with actual sediment with different characteristics, for instance, different sediment sizes (from clay to medium sands) including samples made of single sediment size and samples extracted from the seabed. An experiment to compare the sediment behaviour under a sheared flow (recirculation tank) and under a no-sheared flow (oscillating grid mixing box) was designed and performed. The present work concluded that the experimental configuration used could be employed in further works to investigate aspects of sediment transport under a turbulent flow with great accuracy. This experimental configuration, in combination with techniques of image analysis, greatly improves the capabilities of the grid stirred experimental configurations, mainly on the study of sediment behaviour. The flow behaviour, between the grid and the free surface, and between the grid and the bottom, is, in general terms, the same. Other important contributions of the present work are the measurements taken near the boundary. Vortices do not distort before impingement. After vortex impingement, no constant mean flow is distinguished. The former enhanced the idea that these experimental configurations are suitable for studying the behaviour of a sediment bed under the influence of a turbulent flow. A smaller magnitude of than of was required to start sediment motion, through comparing the theoretical critical friction velocity, (Critical Shields Parameter), needed to start sediment motion with the measured critical for different sediment sizes. The results obtained show the importance that the time span between extraction and analysis has on the measured value of , and that cohesiveness of sediment play a more important role than sediment size hampering the erosion processes that cause sediment lift off from the sediment bed. Under the same circumstances, a turbulent flow is more efficient than eroding the sediment bed, since it does not depend on the roughness of the sediment bed. It was possible to measure sediment velocities during lift-off and settling, using grid stirred experimental configurations in conjunction with image analysis techniques. It is even possible to determine the sediment size (size mode), even in the range of clays and silts, with an error as small as 6 or 8 percent. It was possible to quantify the sediment flux at a given turbulence intensity. Velocity fluctuations are about the same in the three directions and in a random way above the sediment bed, meaning no preferential direction of stresses. The former hampers the process of particle imbrication making it easier to dislocate the particles from the bed.
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Estudio numérico-experimental de la dinámica de la zona cercana a la costaMosso Aranda, Octavio Cesar 07 July 2004 (has links)
En la actualidad, las decisiones en la ingeniería de costas y la gestión costera se apoyan, cada vez más, en los modelos numéricos predictivos de los procesos costeros, que por otra parte, se basan en modelos conceptuales simplificados que no reproducen de manera adecuada todos los procesos físicos relacionados en la dinámica costera. Buena parte de este problema se debe a la gran cantidad de incertidumbres que a día de hoy siguen existiendo en lo referente a la complejidad de la hidrodinámica, la transferencia de energía del oleaje a distintas escalas hidrodinámicas, la interacción de los flujos con el fondo marino y el transporte de sedimento y evolución del fondo resultantes. A pesar de esto y de su creciente demanda, raramente estos modelos se comparan (y validan) con datos de campo reales tomados en la zona de interés. Sin la adecuada calibración, la utilización de los resultados del modelado numérico de los procesos hidromorfodinámicos y de evolución costera a situaciones reales es, como mínimo, ambiguo y en ciertos casos podría ser hasta contraproducente. Para mejorar los planteamientos conceptuales de los modelos, es necesario realizar medidas de campo para mejorar el conocimiento de los procesos hidromorfodinámicos y que a su vez, sirvan para validar las predicciones numéricas. Dado que la mayor parte de los datos de campo disponibles se han tomado en playas en Estados Unidos, su utilidad para calibrar modelos en playas de otras partes del mundo es limitada. Para cubrir esta carencia, recientemente se han realizado importantes esfuerzos de investigación en este campo en Europa. En ésta tesis se presentan tres campañas de campo a nivel Europeo encaminadas, por una parte, a mejorar el conocimiento de los procesos físicos hidrodinámicos (Delta'93 y Delta'96 en el Delta del Ebro), y por otra, a la obtención de información esencial para la simulación numérica de los procesos morfodinámicos (Egmond, Holanda). El análisis de los datos obtenidos de las campañas Delta'93 y Delta'96 se ha centrado en la separación de las distintas escalas hidrodinámicas presentes en la zona cercana a la costa, la cuantificación de la transferencia de energía del oleaje a dichas escalas, la caracterización de la estructura vertical de las corrientes inducidas por la rotura del oleaje, la fricción con el fondo y la evolución batimétrica resultante. Los datos obtenidos de la campaña de Egmond se han utilizado para la calibración y validación del campo de oleaje, corrientes inducidas por la rotura y la evolución del perfil de playa predichas por un modelo hidromorfodinámico desarrollado en el LIM-UPC.
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Valorització d'escòries d'incineració de residus sòlids urbans en capes granulars del ferm. Aplicació al tram experimental de TagamanentIzquierdo Ramonet, Maria 28 February 2005 (has links)
Les escòries són el subproducte més abundant que s'obté en el procés d'incineració de residus sòlids urbans; constitueixen al voltant del 90 % en pes del producte sòlid resultant de la combustió. La producció anual a Catalunya és d'unes 150000 tones d'escòries, generades en set plantes incineradores localitzades a Tarragona, Mataró, Sant Adrià de Besòs, Montcada i Reixac, Malla, Girona i Vielha. El seu destí final és l'abocament, juntament amb la utilització puntual en petites obres menors d'àmbit local i de manera poc regulada. Pel seu caràcter a primera vista inert i l'aspecte granular es considera que les escòries es podrien utilitzar en l'àmbit de la construcció. En aquest estudi es pretén avaluar la viabilitat de la valorització de les escòries d'incineració de residus sòlids urbans produïdes a Catalunya en capes granulars de ferms de carreteres, com a substitut d'àrids naturals. La valoració de la idoneïtat de les escòries ha de tenir en compte l'adequació a les normatives tècniques que regeixen aquesta possible aplicació: l'Ordre de 15 de febrer de 1996, sobre valorització d'escòries del Departament de Medi Ambient i l'article 510 sobre tot-u del PG-3 (2004). Més enllà de les prescripcions, tanmateix, s'ha considerat necessària una caracterització de les escòries des de diverses perspectives per tenir un coneixement integral del material que permeti gestionar-lo correctament. Finalment l'estudi es completa amb un tram experimental de camp a Tagamanent, amb l'objectiu de contrastar els resultats obtinguts al laboratori i al camp.A les escòries hi coexisteixen tres paragènesis: els constituents preexistents (preincineració) com el vidre domèstic; els productes de fusió (sinincineració), característics de les escòries i equiparables a una roca ultrabàsica, i la paragènesi postincineració, constituïda per productes de neoformació que es formen a causa de l'elevada reactivitat del residu en sortir del forn i posen de manifest que la mineralogia de les escòries és dinàmica. Les proporcions entre les tipologies de materials són diferents i variables segons la mida de partícula considerada; aquesta particularitat és la clau de l'heterogeneïtat de les escòries.Les escòries tenen una granulometria contínua, poden assolir alts graus de compactació i capacitats portants molt notables, comparables a les que mostren àrids naturals, mentre que són lleugerament menys denses, més poroses i més fràgils que aquests. Cal destacar l'escassa sensibilitat a l'aigua i l'elevada estabilitat volumètrica.Si bé s'han determinat els continguts de més de 50 elements a les escòries, el principal component és el SiO2 (45 %). La resta d'elements majoritaris són Ca, Fe, Al, Na, C, Mg i K, comuns a materials naturals. Entre els minoritaris, alguns també són comuns en àrids naturals com S, Ti, Ba i Mn, però en canvi les escòries estan molt enriquides en Cu, Zn i Pb. Pel seu interès ambiental destaquen els baixos continguts en Ni, Co, As, Se, Mo, Cd i Hg.El comportament ambiental de les escòries s'ha avaluat mitjançant els tests de laboratori DIN 38414, CEN 12457, NEN 7341 i els sots experimentals del tram de camp de Tagamanent. Els tests CEN permeten fer previsions realistes i ajustades de la fracció lixiviable de les escòries en un marc temporal relativament limitat. Les lixiviacions més elevades són les d'elements que constitueixen sals solubles; les de la resta d'elements són més baixes. L'aplicació del Decret de materials de construcció holandès indica que Cu, Mo, Se, Sb, Cl- i SO42- són els constituents potencialment conflictius a les escòries, amb immissions que farien necessàries algunes mesures de protecció en la valorització. La resta d'elements no han de suposar cap problema ambiental.Addicionalment es proposen algunes recomanacions sobre mesures correctores que incideixen tant sobre la millora de la qualitat del material com en el possible escenari d'aplicació, i es fa un breu comentari sobre aspectes metodològics de l'estudi de les escòries.
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Metodología para la modelación hidrogeológica de medios fracturadosMartínez Landa, Lurdes 14 March 2005 (has links)
Los medios fracturados de baja permeabilidad (MFBP) pueden definirse como una matriz impermeable atravesada por una cantidad mayor o menor de fracturas conductivas. La experiencia indica que la mayor parte del flujo circula solo por unas pocas de estas fracturas, característica que marca el comportamiento del medio. Por esto, es necesario caracterizar estas fracturas para comprender el sistema.Desgraciadamente, no existe una metodología ampliamente aceptada para ello, en este contexto el objetivo de esta tesis es triple:1. Definir una metodología para modelar este tipo de medios 2. Explicar cómo la modelación explícita de las principales fracturas ayuda a explicar el efecto escala.3. Aplicar esta metodología a dos casos reales: FEBEX en Grimsel y Mina Ratones en Cáceres.La tesis está formada por tres artículos independientes pero complementarios, que se describen a continuación.En el primero se presenta la metodología para identificar las fracturas hidráulicamente más importantes. El método se basa en la interpretación de los ensayos de interferencia, y se apoya en los datos de geología, geofísica y ensayos hidráulicos. La metodología se ha aplicado en la caracterización hidrogeológica del bloque granítico que rodea al experimento FEBEX, en Suiza. La caracterización de este medio comienza por la identificación geométrica de las fracturas, basada en datos geológicos y geofísicos. Los ensayos hidráulicos de sondeo único ayudan a descartar aquellas fracturas no transmisivas, pero las conectividades entre puntos y la extensión de las fracturas se realiza mediante ensayos de interferencia. La geometría resultante se reproduce con un modelo 3D, donde los planos de fractura se representan con elementos 2D incluidos en la matriz 3D (matriz más fracturación menor). Los parámetros hidráulicos se obtienen de la interpretación conjunta de todos los ensayos de interferencia con modelos numéricos 3D, utilizando técnicas de calibración y ajustando todas las medidas simultáneamente. Siguiendo la misma metodología se ha podido reproducir los niveles en estacionario e incluso cuantificar el flujo de agua hacia la zona experimental de la galería FEBEX.Una característica de los MFBP es que al aumentar el volumen de roca ensayado, la conductividad hidráulica equivalente obtenida aumenta. En el entorno de la galería FEBEX se han llevado a cabo diferentes tipos de ensayos hidráulicos (pulsos, recuperación, interferencia, etc.). Estos ensayos se han interpretado utilizando métodos convencionales, en los que se asume que el medio es homogéneo, y las conductividades hidráulicas obtenidas como resultado muestran un efecto de escala (aumentan en órdenes de magnitud con el volumen de roca ensayado). El objetivo de este trabajo es mostrar que este efecto de escala refleja las limitaciones de la conductividad hidráulica equivalente derivada de la interpretación de los ensayos con modelos homogéneos. Para alcanzar este objetivo se ha utilizado la metodología descrita en el artículo anterior. En resumen, el modelo final es coherente con todas las medidas tomadas a diferentes escalas. La mayor parte de los ensayos a pequeña escala se han realizado en intervalos situados en matriz, esto hace que la conductividad hidráulica equivalente promedio sea pequeña. Al aumentar la escala el ensayo afecta a más fracturas, con lo que aumenta la conectividad del sistema haciendo que la conductividad hidráulica equivalente aumente. Finalmente, la metodología propuesta se aplica a la caracterización hidráulica de la mina de uranio "Los Ratones". Para verificar que la caracterización hidráulica ha sido satisfactoria, se ha realizado la predicción a ciegas de un bombeo a gran escala desde la mina. Los resultados obtenidos con esta simulación muestran unos buenos ajustes de los puntos de observación al bombeo desde la mina. Esto confirma la robustez y fiabilidad del modelo, y por lo tanto de la metodología utilizada. / Low permeability fractured media (LFFM) can be viewed as consisting of a virtually impervious matrix transversed by more or less conductive fractures. Experience dictates that a few of these concentrate most of the flow, this controlling the overall behaviour of the medium. Therefore, they need to be characterized for proper understanding of the system. Unfortunately, no widely accepted methodology is available to this end. In this context the objective of this thesis is three fold: 1. Define a methodology to model this type of media. 2. Explain how the explicit modeling of hydraulically dominant fracture helps in explaining scale effects.3. Apply the methodology to two real case studies: the FEBEX at Grimsel and the Ratones mine.The thesis consists of three independent but complementary papers. They are described below.First, I present a methodology to identify the most significant water conductive fractures. The method is based on the interpretation of cross-hole tests, and is supported by geology, geophysics and hydraulic data. This methodology has been applied to the hydrogeological characterization of a granitic block within FEBEX experiment, Switzerland. Characterising this medium starts by achieving a geometrical identification of the fractures, which demands mainly geological and geophysical data. Single borehole hydraulic tests help in neglecting those transmissive fractures, but the only means to assess the connectivity between points and the fractures extent consists of conducting cross-hole tests. The resulting geometry is later implemented into a 3D finite element mesh, where the fractures are simulated as 2D elements that are embedded into a 3D porous media that includes the effect of minor fractures. Hydraulic parameters have been obtained from the joint interpretation of cross-hole tests with 3D numerical models, using automatic calibration techniques and adjusting all the measurements simultaneously. This methodology has proved capable of reproducing steady state heads, and also of quantifying groundwater flow to the experimental area of the FEBEX tunnel.Different types of hydraulic tests (pulse, recovery, cross-hole and tunnel inflow measurements) have been performed in low permeability fractured granite around the FEBEX tunnel in Grimsel (Switzerland). We have interpreted the tests using conventional methods that treat the medium as a homogeneous one. Results display scale effects. Hydraulic conductivities increase, by orders of magnitude, with the volume of rock tested (from pulse to cross-hole tests). The objective of our work is to show that this scale effect is apparent. It reflects the limitations of the equivalent hydraulic conductivity derived from the homogeneous model interpretation of the tests.For this purpose, we have used the methodology described in the first paper. In summary, the final model is consistent with all the relevant measurements, taken at different support scales. This provides some insight into the issue of scale effects, which has been a topic of debate in the literature. In essence, the majority of small scale tests are performed in matrix intervals. Thus, any averaging of these values would suggest relatively small effective permeability. Yet large scale permeability of the rock is controlled by a few fractures, which provide high connectivity to the system, but are intersected by few testing intervals. As a result, large scale permeability is qualitatively different and quantitatively larger than small scale permeability.Finally, the proposed methodology is applied to the hydraulic characterization of the "Los Ratones" uranium mine. To verify that the site characterization is satisfactory, a blind-prediction has been carried out with the data recorded during a large-scale pumping test from the mine. The results obtained with this simulation show a good response to the mine pumping, so that both the robustness and reliability of the model are confirmed.
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