ESTUDIO DEL EFECTO DE MEJORA DEL TERRENO CON INYECCIONES POR TUBO MANGUITO EN UN TERRAPL\u00c9N FERROVIARIO A PARTIR DEL AN\u00c1LISIS DE LOS M\u00d3DULOS DIN\u00c1MICOS UTILIZANDO EL M\u00c9TODO S\u00cdSMICO DE POZO CROSS-HOLE<\/strong><\/h4>\n\n\n\nJoaquin Dorronsoro1 & Christian Merino1<\/p>\n\n\n\n
1Orbis Terrarum Projects. Departamento de Geof\u00edsica Aplicada.<\/p>\n\n\n\n
Resumen<\/h4>\n\n\n\n
En el presente proyecto se llevaron a cabo ensayos de s\u00edsmica en pozo Cross-Hole, con el fin de investigar la eficacia de un tratamiento de inyecciones por tubo manguito de un terrapl\u00e9n que experimentaba asientos en el norte de Espa\u00f1a. Se realizaron seis sondeos y, se evalu\u00f3\u00b4 el comportamiento din\u00e1mico a partir de la estimaci\u00f3n de los m\u00f3dulos dina \u00b4micos y del coeficiente de Poisson antes y despu\u00e9s de la ejecuci\u00f3n de las inyecciones que se realiza-ron como soluci\u00f3n geot\u00e9cnica a su patolog\u00eda. Se determino\u00b4 que el m\u00e9todo empleado resulto\u00b4 positivo y se precis\u00f3\u00b4 que el tratamiento se mostr\u00f3 m\u00e1s efectivo a profundidad. El relleno de terrapl\u00e9n se caracteriz\u00f3\u00b4 tras las inyecciones con una ligera disminuci\u00f3n del coeficiente de Poiss\u00f3n <\/em>\u03bd <\/em>del 4,0 %, los m\u00f3dulos din\u00e1micos (G<\/em>0<\/sub>, E<\/em>0<\/sub> y K<\/em>0<\/sub>) se duplicaron y, las veloci-dades VP<\/sub> y VS<\/sub> se incrementaron en un 53,0 % y 90,0 %. Para el Cuaternario coluvial se registraron descensos del coeficiente de Poisson del 2,0 %, los m\u00f3dulos din\u00e1micos (G, E y K) triplicaron sus valores y las velocidades s\u00edsmicas VP<\/sub> y VS<\/sub> mejoraron en un 69,0 % y 75,0 %.<\/em><\/p>\n\n\n\nI. INTRODUCCI\u00d3N<\/h4>\n\n\n\n
El m\u00e9todo de s\u00edsmica en pozo Cross-Hole se basa en provocar una se\u00f1al s\u00edsmica en un sondeo. Se registran ondas P y S mediante un ge\u00f3fono triaxial que se sit\u00faa en un sondeo pr\u00f3ximo. El punto donde se produce la se\u00f1al y el punto donde se localiza el receptor se deben encontrar a la misma profundidad. Este proceso se repite desplazando tanto la fuente como el ge\u00f3fono a peque\u00f1os intervalos a lo largo de los dos sondeos, generalmente, desde la boca hasta el fondo.
La se\u00f1al s\u00edsmica genera tanto ondas compresionales como de cizalla; estas \u00faltimas se deben controlar cambiando su polaridad para facilitar la identificaci\u00f3n de sus primeras llegadas en los sismogramas.
El an\u00e1lisis y el procesado se limita a determinar los valores de las velocidades VP y VS del terreno a cada profundidad de ensayo. Esto mediante el cociente entre la distancia emisor-receptor y el tiempo invertido de las primeras llegadas de los trenes de onda. Su mayor dificultad se centra en la correcta identificaci\u00f3n de las primeras llegadas de las ondas S.<\/p>\n\n\n\n
El procesado de la se\u00f1al asume que la transmisi\u00f3n de las ondas es directa, es decir, sin sufrir refracciones o reflexiones, de manera que, resulta necesario que los dos sondeos se localicen muy pr\u00f3ximos entre s\u00ed. La distancia m\u00e1xima recomendable es del orden de cinco (5) metros (Standard, 2004), en funci\u00f3n de la normativa de referencia ASTM D 4428\/D 4428M.<\/p>\n\n\n\n
En el presente estudio se llevaron a cabo dos campa\u00f1as de mediciones de s\u00edsmica de pozo Cross-Hole: una previa a las inyecciones y otra posterior a su ejecuci\u00f3n. Se perforaron seis (6) sondeos con el fin de investigar la eficiencia del tratamiento de inyecciones mediante la comparaci\u00f3n de los m\u00f3dulos din\u00e1micos de un terrapl\u00e9n que experimentaba asientos al norte de Espa\u00f1a.<\/p>\n\n\n\n
II. METODOLOG\u00cdA<\/h4>\n\n\n\n
Para que la generaci\u00f3n, transmisi\u00f3n y registro de ondas resultaran efectivos, se requiri\u00f3 que la ejecuci\u00f3n y cementaci\u00f3n de los sondeos fuese de alta calidad. Por esto, se cumplieron las recomendaciones generales de la norma ASTM D 4428\/D 4428M (Standard, 2004):
\u2022 Tras la perforaci\u00f3n del sondeo se realiz\u00f3 la instalaci\u00f3n de tuber\u00eda ciega de PVC de alta presi\u00f3n y di\u00e1metro \u00fatil de tuber\u00eda 3\u201d, con inyecci\u00f3n de lechada de cemento del espacio entre la perforaci\u00f3n y la tuber\u00eda, e instalar un tap\u00f3n de fondo.
\u2022 La inyecci\u00f3n de la lechada se emple\u00f3 para la toma de datos en la campa\u00f1a s\u00edsmica fue un sismografo PASI modelo GEA24 de 24 canales.
Las componentes que se utilizaron para la ejecucio\u00b4n de las campan\u02dcas se ex-presan a continuacio\u00b4n.<\/p>\n\n\n\n
\u2022 1 ge\u00f3fono triaxial de GFA-60 en el interior del sondeo receptor.
\u2022 1 Fuente de emisi\u00f3n electromec\u00e1nica de energ\u00eda CHE-50 en el sondeo emisor.
\u2022 Medidas cada 1 m de profundidad con 4 disparos ortogonales por me-dida.<\/p>\n\n\n\n
Se expresa en la tabla 1, un resumen de los sondeos, su separaci\u00f3n y la profundidad m\u00e1xima de los ensayos relizados.<\/p>\n\n\n\n
Tabla 1: Datos de los ensayos realizados.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/Captura-de-pantalla-2026-04-14-112253.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-23.png\")
<\/figure>\n\n\n\n (a) Abril 2019 (b) Diciembre 2019 <\/p>\n\n\n\n
Figura 1: <\/strong>Ejecuci\u00f3n del Cross-Hole CH-01 por Orbis Terrarum antes y despu\u00e9s de las inyecciones.<\/em><\/p>\n\n\n\nSe procesaron los datos haciendo uso del software ReflexWin con el que se obtuvieron los sismogramas, se calcula-ron las velocidades de las ondas primarias y secundarias y, se determinaron los par\u00e1metros el\u00e1sticos a partir de las ex-presiones que se presentan en la tabla 2.<\/p>\n\n\n\n
Tabla 2: <\/strong>Expresiones utilizadas para el c\u00e1lculo de los m\u00f3dulos d\u00ednamicos. Modificado de <\/em>Jia y Jia<\/em><\/a> (<\/em>2018<\/em><\/a>)<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/Captura-de-pantalla-2026-04-14-112725.png\")
<\/figure>\n\n\n\nPosteriormente, se bosquejaron las propiedades medidas del terreno con el software Surfer en su versio\u00b4n 14.<\/p>\n\n\n\n
Para el c\u00e1lculo de los m\u00f3dulos din\u00e1micos, no as\u00ed para el coeficiente de Poisson \u03bd<\/em>, se precisaron datos de densidad. Por esto, se utilizaron como valores previos a la inyecci\u00f3n (abril) los descritos por los ensayos directos del estudio geot\u00e9cnico y, posterior a las inyecciones (diciembre), se consider\u00f3 un incremento del 10 % de las densidades originales como consecuencia de la inyecci\u00f3n de la lechada de cemento. De esta manera, se consideraron los siguientes valores de densidad aparente para las unidades geot\u00e9cnicas supuestas:<\/p>\n\n\n\nCH-01:<\/p>\n\n\n\n
Relleno de terrapl\u00e9n:<\/p>\n\n\n\n
\n- \u03c1<\/em>abril<\/sub><\/em> <\/em>= 2170 \u2212 <\/em>1980 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n\n\n\n
- \u03c1diciembre<\/sub> <\/em>= 2387 \u2212 <\/em>2178 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Cuaternario coluvial:<\/p>\n\n\n\n
\n- \u03c1<\/em>abril<\/sub><\/em> <\/em>= 2070 \u2212 <\/em>2011 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n\n\n\n
- \u03c1<\/em>diciembre<\/sub><\/em> <\/em>= 2277 \u2212 <\/em>2212 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
CH-02:<\/p>\n\n\n\n
Relleno de terrapl\u00e9n:<\/p>\n\n\n\n
\n- \u03c1<\/em>abril<\/sub><\/em> <\/em>= 2070 \u2212 <\/em>2160 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n\n\n\n
- \u03c1diciembre<\/sub> <\/em>= 2277 \u2212 <\/em>2376 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Cuaternario coluvial:<\/p>\n\n\n\n
\n- \u03c1<\/em>abril<\/sub><\/em> <\/em>= 2070 \u2212 <\/em>2011 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n\n\n\n
- \u03c1<\/em>diciembre<\/sub><\/em> <\/em>= 2277 \u2212 <\/em>2212 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
CH-03:<\/p>\n\n\n\n
Relleno de terrapl\u00e9n:<\/p>\n\n\n\n
\n- \u03c1<\/em>abril<\/sub><\/em> <\/em>= 2140 \u2212 <\/em>2170 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n\n\n\n
- \u03c1<\/em>diciembre<\/sub><\/em> <\/em>= 2354 \u2212 <\/em>2387 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Relleno de vertedero:<\/p>\n\n\n\n
\n- \u03c1<\/em>abril<\/sub><\/em>= 2070 \u2212 <\/em>2110 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n\n\n\n
- \u03c1<\/em>diciembre<\/sub><\/em>= 2277\u2212 <\/em>2321 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
Cuaternario coluvial:<\/p>\n\n\n\n
\n- \u03c1<\/em>abril<\/sub><\/em>= 2110 kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n\n\n\n
- \u03c1<\/em>diciembre<\/sub><\/em>= 2321kg<\/em>\/m<\/em>3<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-24.png\")
<\/figure>\n\n\n\nFigura 2: <\/strong>Perfil longitudinal del terrapl\u00e9n donde se localizo\u00b4 el CH-01.<\/em><\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-25.png\")
<\/figure>\n\n\n\nFigura 3: <\/strong>Perfil longitudinal del terrapl\u00e9n donde se localizo\u00b4 el CH-02.<\/em><\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-26.png\")
<\/figure>\n\n\n\nFigura 4: <\/strong>Perfil longitudinal del terrapl\u00e9n donde se localiz\u00f3 el CH-03.<\/em><\/p>\n\n\n\nIII. RESULTADOS<\/h4>\n\n\n\n
Velocidades <\/strong>s\u00edsmicas<\/strong><\/p>\n\n\n\nSe presenta a continuacio\u00b4n en la figu-ra 5<\/a> cuatro perfiles en los que se repre-sentan las distintas velocidades medidas, tanto antes de las inyecciones (VP<\/sub> <\/em>y VS<\/sub><\/em> Abril) como despu\u00e9s de ellas (VP<\/sub><\/em> y VS<\/sub><\/em> Diciembre).<\/p>\n\n\n\nCabe destacar que los datos brutos obtenidos en el ensayo CH-01 son n\u00edtidos, y en diciembre, en el CH-02 y CH-03 se evidenciaron dificultades para identificar las primeras llegadas de las ondas S<\/em>. Esto se debe habitualmente al desplazamiento del encamisado por las inyeccio-nes realizadas, las cuales llegaron a ob-turar los sondeos CH-02 (a 15 m de pro-fundidad) y CH-03 (a 7,20 m de profun-didad).<\/p>\n\n\n\nAl comparar los resultados obtenidos de los registros de velocidades de ambas campan\u02dcas se evidencio\u00b4 un aumento sig-<\/p>\n\n\n\n
Abril) como despue\u00b4s de ellas (VP<\/sub><\/em> <\/em>y VS<\/sub><\/em> <\/em>Di-<\/p>\n\n\n\nciembre).<\/p>\n\n\n\n
Cabe destacar que los datos brutos obtenidos en el ensayo CH-01 son n\u00b4\u0131ti-dos, y en diciembre, en el CH-02 y CH-03 se evidenciaron dificultades para identi-ficar las primeras llegadas de las ondas S<\/em>. Esto se debe habitualmente al desplazamiento del encamisado por las inyecciones realizadas, las cuales llegaron a obturar los sondeos CH-02 (a 15m de profundidad) y CH-03 (a 7,20 m de profundidad).<\/p>\n\n\n\nAl comparar los resultados obtenidos de los registros de velocidades de ambas campa\u00f1as se evidencio un aumento significativo en los tres ensayos ejecutados. Dicho incremento se atribuye al efecto de mejora generad por la inyecci\u00f3n de la lechada. Gracias a esto, el terrapl\u00e9n en cuesti\u00f3n increment\u00f3 su compacidad y rigidez y, por tanto se redujo el tiempo de transmisi\u00f3n de las perturbaciones a trav\u00e9s de su paso por el material.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-27.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-28.png\")
<\/figure>\n\n\n\nFigura 5: Comparaci\u00f3n de las velocidades VP y VS de los pozos de abril a diciembre.<\/p>\n\n\n\n
A continuaci\u00f3n, se presentan los valores porcentuales correspondientes a la mejora de las velocidades entre ambas campa\u00f1as (abril-diciembre) en funci\u00f3n de las profundidades registradas (ver fi-gura 6). En t\u00e9rminos generales, el CH-01 obtuvo una mejora aproximada del 50 %, mientras que el CH-02 del 60 % y, final-mente, el CH-03 fue el ensayo en el que se registraron mayores mejoras porcentuales (media 70 %). Cabe destacar que este \u00faltimo represent\u00f3 un mayor aumento debido que los datos de esta investigaci\u00f3n abarcaron \u00fanicamente 7,20 metros por una obturaci\u00f3n del sondeo.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\n(a) VP<\/em><\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-31.png\")
<\/figure>\n\n\n\n(b) Vs<\/p>\n\n\n\n
Figura 6: <\/strong>Valores porcentuales correspondientes a la mejora de las velocidades VP<\/sub> y VS<\/sub>.<\/em><\/p>\n\n\n\nSe observa que entre uno y tres metros se distingue un aumento significativo y, posteriormente, un descenso en la mejora de las velocidades s\u00edsmicas VP y VS. Esto se atribuye a que en las zonas de tratamientos m\u00e1s cercanas a la superficie del terrapl\u00e9n la inyecci\u00f3n de la lechada no resulto\u00b4 tan efectiva como se observa en profundidad, pues se limitan m\u00e1s las presiones del tratamiento para no romper el terreno y, evitar posibles fugas de la mezcla. Por otra parte, se denota el contacto terrapl\u00e9n terreno natural a los 11 metros como consecuencia de la disminuci\u00f3n paulatina de la densidad para el CH-02 y, por el mismo motivo para el primer ensayo a los 14 metros.
Tal y como se muestra en los perfiles de velocidad y en las gr\u00e1ficas de mejora (figuras 5 y 6), se logra apreciar durante los primeros tres metros aumentos del 20 % y 30 % para los ensayos CH-01\/CH-02 y 90 % para el CH-03 de la VS<\/sub><\/em>. As\u00b4\u0131, posteriormente a la inyecci\u00f3n de la lechada la velocidad de la onda de cizalla VS<\/sub> <\/em>alcanzo\u00b4 los 300 m\/s que seg\u00fan Kul-<\/a>hawy y Mayne<\/a> (1990<\/a>) puede atribuirse a un perfil de suelo duro o denso (medianamente r\u00edgido).<\/p>\n\n\n\nEntre los tres y los ocho metros se es-timaron aumentos del 20 %, 40 % y 70 % de la VS<\/sub> <\/em>en los ensayos ejecutados. La velocidad de la onda de cizalla alcanzo\u00b4 los 500 m\/s lo cual se correlaciona con un perfil de suelo muy duro o muy den-so\/roca blanda.<\/p>\n\n\n\nFinalmente, a partir de los 11 metros para el CH-02 y 14 metros para el CH-01, donde se localiza el contacto terrapl\u00e9n con el terreno natural, se determinaron aumentos del 60 % y 80 % de la velocidad VS<\/sub> <\/em>para ambos ensayos. Se alcanzan valores iniciales de 500 m\/s y llegan hasta 700 m\/s lo cual puede asociarse a un perfil de roca blanda.<\/p>\n\n\n\nModulos din\u00e1micos<\/strong><\/p>\n\n\n\nA partir de los datos obtenidos, se calcularon los m\u00f3dulos de deformaci\u00f3n din\u00e1mica (G<\/em>0<\/sub>, E<\/em>0<\/sub>, K<\/em>0<\/sub> y el coeficiente \u03bd<\/em>) con el fin de caracterizar el comporta-miento el\u00e1stico del terrapl\u00e9n para un rango de muy baja deformabilidad (< <\/em>10\u2212<\/em>4 %).<\/p>\n\n\n\nSe presentan a continuaci\u00f3n las variaciones de los m\u00f3dulos el\u00e1sticos obtenidos en funci\u00f3n de la profundidad de cada sondeo (ver figuras 7<\/a> y 8<\/a>).<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-32.png\")
<\/figure>\n\n\n\n (a) E<\/em> Abril (GPa) (b) E<\/em> Diciembre (GPa)<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-33.png\")
<\/figure>\n\n\n\n (c) G<\/em> Abril (GPa) (b) G<\/em> Diciembre (GPa)<\/p>\n\n\n\nFigura 7: <\/strong>Variaci\u00f3n del m\u00f3dulo de Young (E) y de rigidez (G) antes y despu\u00e9s de las inyecciones<\/em>.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-34.png\")
<\/figure>\n\n\n\n (a) K<\/em> Abril (GPa) (b) K<\/em> Diciembre (GPa)<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/image-35.png\")
<\/figure>\n\n\n\n (c) v Abril (d)v K<\/em> Diciembre<\/p>\n\n\n\nFigura 8: <\/strong>Variaci\u00f3n del m\u00f3dulo de Bulk (K) y del coeficiente de Poisson (\u03bd) tanto antes como despu\u00e9s de las inyecciones.<\/em><\/p>\n\n\n\nAl igual que en la secci\u00f3n anterior, se evidencia un incremento general de los m\u00f3dulos din\u00e1micos calculados. Se observa que en los ensayos de la primera campa\u00f1a no se caracteriza una tendencia clara respecto a los valores obtenidos, debido a la naturaleza anisotr\u00f3pica y a la heterogeneidad de la composici\u00f3n del material del terrapl\u00e9n. Consecuentemente posterior a la inyecci\u00f3n de la lechada se observa una distribuci\u00f3n uniforme y un aumento gradual de la rigidez y compacidad de las unidades tratadas. Gracias a esto, se comprueba que el tratamiento por inyecciones de tubo manguito resulto ser, en t\u00e9rminos generales, eficiente como soluci\u00f3n geot\u00e9cnica sin que en este documento se valore si es suficiente para el fin buscado.
Al evaluar los valores de los m\u00f3dulos din\u00e1micos posterior al tratamiento, se evidencia la mayor efectividad de la campa\u00f1a entre los 3 y 14 metros para el en-sayo CH-01 y para los 11 metros en el CH-02; esto en comparaci\u00f3n a los primeros metros para el relleno de terrapl\u00e9n en el que se destaca la poca variabilidad de las propiedades el\u00e1sticas del material que compone el terreno.
No se observan variaciones significativas del coeficiente de Poisson (\u03bd). Los valores de este par\u00e1metro var\u00edan entre 0,32 y 0,44 sin una tendencia clara y, al considerar los valores obtenidos y los propuestos por Boiero y Rosales (2016), el material presente se relaciona con un sustrato denso tanto antes como despu\u00e9s de la inyecci\u00f3n lechada.<\/p>\n\n\n\n
IV. CONCLUSIONES <\/h4>\n\n\n\n
El m\u00e9todo s\u00edsmico cross-hole result\u00f3 ser una tecnica eficiente para caracterizar el efecto de las inyecciones por tubo manguito de un terrapl\u00e9n ferroviario que presentaba asientos. Adem\u00e1s, se manifest\u00f3 como un m\u00e9todo efectivo que ofrece informaci\u00f3n fiable sobre las velocidades de las ondas primarias y secundarias.
El relleno de terrapl\u00e9n se caracteriz\u00f3 tras las inyecciones con una ligera disminuci\u00f3n del coeficiente de Poiss\u00f3n \u03bd del 4,0 %, los m\u00f3dulos din\u00e1micos (G, E y K) se duplicaron y, las velocidades VP y VS se incrementaron en un 53,0 % y 90,0 %.
Para el Cuaternario coluvial se registraron descensos del coeficiente de Poiss\u00f3n \u03bd del 2,0 %, los m\u00f3dulos din\u00e1micos (G, E y K) triplicaron sus valores y las velocidades s\u00edsmicas VP y VS mejoraron en un 69,0 % y 75,0 %. Estos resultados se resumen en la tabla que se expresa a continuaci\u00f3n (ver tabla 3).
Tabla 3: Porcentaje de mejora de las propiedades el\u00e1sticas de cada unidad geot\u00e9cnica<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/orbisterrarum.es\/wp-content\/uploads\/2026\/04\/Captura-de-pantalla-2026-04-14-130732.png\")
<\/figure>\n\n\n\nSe recomienda para futuros estudios con relaci\u00f3n al tratamiento por inyecciones, la ejecuci\u00f3n de ensayos de densidad tanto antes como despu\u00e9s del tratamiento, para as\u00ed reducir la incertidumbre con respecto al c\u00e1lculo de los m\u00f3dulos din\u00e1micos. Adem\u00e1s, resulta importante reflejar la importancia de un correcto cementado del anillo anular de los sondeos.<\/p>\n\n\n\n
Por otra parte, cabe resaltar la importancia de la utilizaci\u00f3n del m\u00e9todo ejecutado para la estimaci\u00f3n de las velocidades primarias y secundarias. A partir de la aplicaci\u00f3n de ensayos cross-hole se consigue una muy buena resoluci\u00f3n por intervalo medido y se garantiza en contraste a la s\u00edsmica de refracci\u00f3n convencional que, la onda directa se perciba por el ge\u00f3fono antes que la onda refractada. Por otra parte, en comparaci\u00f3n a m\u00e9todos como el ReMi, permite obtener registros sin depender de la presencia de ruido ambiental, pues la implementaci\u00f3n de una fuente artificial para el an\u00e1lisis espectral de la t\u00e9cnica de microtremores limita la banda de frecuencias y por tanto dificulta su procesamiento e interpretaci\u00f3n. No obstante, la t\u00e9cnica combinada de ReMi m\u00e1s s\u00edsmica de refracci\u00f3n es tambi\u00e9n muy \u00fatil cuando la rigidez aumenta en profundidad y no hay un estrato duro en superficie; adem\u00e1s, este m\u00e9todo combinado permitir\u00eda ahorrar costes por no necesitar de sondeos. <\/p>\n\n\n\n
REFERENCIAS
Boiero, A. y Rosales, C. (2016). Estimaci\u00f3n de par\u00e1metros el\u00e1sticos para el c\u00e1lculo de asentamientos inmediatos en suelos friccionantes y cohesivos. Bolet\u00edn T\u00e9cnico Sociedad Venezolana de Geo-tecnia (SVDG), pp. 1\u20137.
Jia, J. y Jia (2018). Soil dynamics and foun-dation modeling. Springer.
Konkov, A., Oshkin, A., Ragozin, N., Ig-natev, V., y Ermakov, R. (2017). Cross-hole seismic testing on pressure and shear waves-an example of effective usage of the method. En 23rd European Meeting of Environmental and Enginee-ring Geophysics, volumen 2017, pp. 1\u20135. European Association of Geoscientists & Engineers.
Kulhawy, F. H. y Mayne, P. W. (1990). Manual on estimating soil properties for foundation design. Technical report, Electric Power Research Inst., Pa-lo Alto, CA (USA); Cornell University, Ithaca.
Sirles, P. C. y Viksne, A. (1990). Site-specific shear wave velocity determina-tions for geotechnical engineering applications. Geotechnical and enviromen-tal geophysics, 3:121\u2013131.<\/p>\n\n\n\n
Standard, A. (2004). D4428\/d4428m-07,
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Troncoso, J. (1979). Cross-hole and down-hole vs by mechanical impulse. Journal of the geotechnical engineering division-asce, 105(1):118\u2013118.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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I. INTRODUCCI\u00d3N<\/h4>\n\n\n\n
El m\u00e9todo de s\u00edsmica en pozo Cross-Hole se basa en provocar una se\u00f1al s\u00edsmica en un sondeo. Se registran ondas P y S mediante un ge\u00f3fono triaxial que se sit\u00faa en un sondeo pr\u00f3ximo. El punto donde se produce la se\u00f1al y el punto donde se localiza el receptor se deben encontrar a la misma profundidad. Este proceso se repite desplazando tanto la fuente como el ge\u00f3fono a peque\u00f1os intervalos a lo largo de los dos sondeos, generalmente, desde la boca hasta el fondo.
La se\u00f1al s\u00edsmica genera tanto ondas compresionales como de cizalla; estas \u00faltimas se deben controlar cambiando su polaridad para facilitar la identificaci\u00f3n de sus primeras llegadas en los sismogramas.
El an\u00e1lisis y el procesado se limita a determinar los valores de las velocidades VP y VS del terreno a cada profundidad de ensayo. Esto mediante el cociente entre la distancia emisor-receptor y el tiempo invertido de las primeras llegadas de los trenes de onda. Su mayor dificultad se centra en la correcta identificaci\u00f3n de las primeras llegadas de las ondas S.<\/p>\n\n\n\n
El procesado de la se\u00f1al asume que la transmisi\u00f3n de las ondas es directa, es decir, sin sufrir refracciones o reflexiones, de manera que, resulta necesario que los dos sondeos se localicen muy pr\u00f3ximos entre s\u00ed. La distancia m\u00e1xima recomendable es del orden de cinco (5) metros (Standard, 2004), en funci\u00f3n de la normativa de referencia ASTM D 4428\/D 4428M.<\/p>\n\n\n\n
En el presente estudio se llevaron a cabo dos campa\u00f1as de mediciones de s\u00edsmica de pozo Cross-Hole: una previa a las inyecciones y otra posterior a su ejecuci\u00f3n. Se perforaron seis (6) sondeos con el fin de investigar la eficiencia del tratamiento de inyecciones mediante la comparaci\u00f3n de los m\u00f3dulos din\u00e1micos de un terrapl\u00e9n que experimentaba asientos al norte de Espa\u00f1a.<\/p>\n\n\n\n
II. METODOLOG\u00cdA<\/h4>\n\n\n\n
Para que la generaci\u00f3n, transmisi\u00f3n y registro de ondas resultaran efectivos, se requiri\u00f3 que la ejecuci\u00f3n y cementaci\u00f3n de los sondeos fuese de alta calidad. Por esto, se cumplieron las recomendaciones generales de la norma ASTM D 4428\/D 4428M (Standard, 2004):
\u2022 Tras la perforaci\u00f3n del sondeo se realiz\u00f3 la instalaci\u00f3n de tuber\u00eda ciega de PVC de alta presi\u00f3n y di\u00e1metro \u00fatil de tuber\u00eda 3\u201d, con inyecci\u00f3n de lechada de cemento del espacio entre la perforaci\u00f3n y la tuber\u00eda, e instalar un tap\u00f3n de fondo.
\u2022 La inyecci\u00f3n de la lechada se emple\u00f3 para la toma de datos en la campa\u00f1a s\u00edsmica fue un sismografo PASI modelo GEA24 de 24 canales.
Las componentes que se utilizaron para la ejecucio\u00b4n de las campan\u02dcas se ex-presan a continuacio\u00b4n.<\/p>\n\n\n\n
\u2022 1 ge\u00f3fono triaxial de GFA-60 en el interior del sondeo receptor.
\u2022 1 Fuente de emisi\u00f3n electromec\u00e1nica de energ\u00eda CHE-50 en el sondeo emisor.
\u2022 Medidas cada 1 m de profundidad con 4 disparos ortogonales por me-dida.<\/p>\n\n\n\n
Se expresa en la tabla 1, un resumen de los sondeos, su separaci\u00f3n y la profundidad m\u00e1xima de los ensayos relizados.<\/p>\n\n\n\n
Tabla 1: Datos de los ensayos realizados.<\/p>\n\n\n\n (a) Abril 2019 (b) Diciembre 2019 <\/p>\n\n\n\n Figura 1: <\/strong>Ejecuci\u00f3n del Cross-Hole CH-01 por Orbis Terrarum antes y despu\u00e9s de las inyecciones.<\/em><\/p>\n\n\n\n Se procesaron los datos haciendo uso del software ReflexWin con el que se obtuvieron los sismogramas, se calcula-ron las velocidades de las ondas primarias y secundarias y, se determinaron los par\u00e1metros el\u00e1sticos a partir de las ex-presiones que se presentan en la tabla 2.<\/p>\n\n\n\n Tabla 2: <\/strong>Expresiones utilizadas para el c\u00e1lculo de los m\u00f3dulos d\u00ednamicos. Modificado de <\/em>Jia y Jia<\/em><\/a> (<\/em>2018<\/em><\/a>)<\/p>\n\n\n\n Posteriormente, se bosquejaron las propiedades medidas del terreno con el software Surfer en su versio\u00b4n 14.<\/p>\n\n\n\n Para el c\u00e1lculo de los m\u00f3dulos din\u00e1micos, no as\u00ed para el coeficiente de Poisson \u03bd<\/em>, se precisaron datos de densidad. Por esto, se utilizaron como valores previos a la inyecci\u00f3n (abril) los descritos por los ensayos directos del estudio geot\u00e9cnico y, posterior a las inyecciones (diciembre), se consider\u00f3 un incremento del 10 % de las densidades originales como consecuencia de la inyecci\u00f3n de la lechada de cemento. De esta manera, se consideraron los siguientes valores de densidad aparente para las unidades geot\u00e9cnicas supuestas:<\/p>\n\n\n\n CH-01:<\/p>\n\n\n\n Relleno de terrapl\u00e9n:<\/p>\n\n\n\n Cuaternario coluvial:<\/p>\n\n\n\n CH-02:<\/p>\n\n\n\n Relleno de terrapl\u00e9n:<\/p>\n\n\n\n Cuaternario coluvial:<\/p>\n\n\n\n CH-03:<\/p>\n\n\n\n Relleno de terrapl\u00e9n:<\/p>\n\n\n\n Relleno de vertedero:<\/p>\n\n\n\n Cuaternario coluvial:<\/p>\n\n\n\n Figura 2: <\/strong>Perfil longitudinal del terrapl\u00e9n donde se localizo\u00b4 el CH-01.<\/em><\/p>\n\n\n\n Figura 3: <\/strong>Perfil longitudinal del terrapl\u00e9n donde se localizo\u00b4 el CH-02.<\/em><\/p>\n\n\n\n Figura 4: <\/strong>Perfil longitudinal del terrapl\u00e9n donde se localiz\u00f3 el CH-03.<\/em><\/p>\n\n\n\n Velocidades <\/strong>s\u00edsmicas<\/strong><\/p>\n\n\n\n Se presenta a continuacio\u00b4n en la figu-ra 5<\/a> cuatro perfiles en los que se repre-sentan las distintas velocidades medidas, tanto antes de las inyecciones (VP<\/sub> <\/em>y VS<\/sub><\/em> Abril) como despu\u00e9s de ellas (VP<\/sub><\/em> y VS<\/sub><\/em> Diciembre).<\/p>\n\n\n\n Cabe destacar que los datos brutos obtenidos en el ensayo CH-01 son n\u00edtidos, y en diciembre, en el CH-02 y CH-03 se evidenciaron dificultades para identificar las primeras llegadas de las ondas S<\/em>. Esto se debe habitualmente al desplazamiento del encamisado por las inyeccio-nes realizadas, las cuales llegaron a ob-turar los sondeos CH-02 (a 15 m de pro-fundidad) y CH-03 (a 7,20 m de profun-didad).<\/p>\n\n\n\n Al comparar los resultados obtenidos de los registros de velocidades de ambas campan\u02dcas se evidencio\u00b4 un aumento sig-<\/p>\n\n\n\n Abril) como despue\u00b4s de ellas (VP<\/sub><\/em> <\/em>y VS<\/sub><\/em> <\/em>Di-<\/p>\n\n\n\n ciembre).<\/p>\n\n\n\n Cabe destacar que los datos brutos obtenidos en el ensayo CH-01 son n\u00b4\u0131ti-dos, y en diciembre, en el CH-02 y CH-03 se evidenciaron dificultades para identi-ficar las primeras llegadas de las ondas S<\/em>. Esto se debe habitualmente al desplazamiento del encamisado por las inyecciones realizadas, las cuales llegaron a obturar los sondeos CH-02 (a 15m de profundidad) y CH-03 (a 7,20 m de profundidad).<\/p>\n\n\n\n Al comparar los resultados obtenidos de los registros de velocidades de ambas campa\u00f1as se evidencio un aumento significativo en los tres ensayos ejecutados. Dicho incremento se atribuye al efecto de mejora generad por la inyecci\u00f3n de la lechada. Gracias a esto, el terrapl\u00e9n en cuesti\u00f3n increment\u00f3 su compacidad y rigidez y, por tanto se redujo el tiempo de transmisi\u00f3n de las perturbaciones a trav\u00e9s de su paso por el material.<\/p>\n\n\n\n Figura 5: Comparaci\u00f3n de las velocidades VP y VS de los pozos de abril a diciembre.<\/p>\n\n\n\n A continuaci\u00f3n, se presentan los valores porcentuales correspondientes a la mejora de las velocidades entre ambas campa\u00f1as (abril-diciembre) en funci\u00f3n de las profundidades registradas (ver fi-gura 6). En t\u00e9rminos generales, el CH-01 obtuvo una mejora aproximada del 50 %, mientras que el CH-02 del 60 % y, final-mente, el CH-03 fue el ensayo en el que se registraron mayores mejoras porcentuales (media 70 %). Cabe destacar que este \u00faltimo represent\u00f3 un mayor aumento debido que los datos de esta investigaci\u00f3n abarcaron \u00fanicamente 7,20 metros por una obturaci\u00f3n del sondeo.<\/p>\n\n\n\n (a) VP<\/em><\/p>\n\n\n\n (b) Vs<\/p>\n\n\n\n Figura 6: <\/strong>Valores porcentuales correspondientes a la mejora de las velocidades VP<\/sub> y VS<\/sub>.<\/em><\/p>\n\n\n\n Se observa que entre uno y tres metros se distingue un aumento significativo y, posteriormente, un descenso en la mejora de las velocidades s\u00edsmicas VP y VS. Esto se atribuye a que en las zonas de tratamientos m\u00e1s cercanas a la superficie del terrapl\u00e9n la inyecci\u00f3n de la lechada no resulto\u00b4 tan efectiva como se observa en profundidad, pues se limitan m\u00e1s las presiones del tratamiento para no romper el terreno y, evitar posibles fugas de la mezcla. Por otra parte, se denota el contacto terrapl\u00e9n terreno natural a los 11 metros como consecuencia de la disminuci\u00f3n paulatina de la densidad para el CH-02 y, por el mismo motivo para el primer ensayo a los 14 metros. Entre los tres y los ocho metros se es-timaron aumentos del 20 %, 40 % y 70 % de la VS<\/sub> <\/em>en los ensayos ejecutados. La velocidad de la onda de cizalla alcanzo\u00b4 los 500 m\/s lo cual se correlaciona con un perfil de suelo muy duro o muy den-so\/roca blanda.<\/p>\n\n\n\n Finalmente, a partir de los 11 metros para el CH-02 y 14 metros para el CH-01, donde se localiza el contacto terrapl\u00e9n con el terreno natural, se determinaron aumentos del 60 % y 80 % de la velocidad VS<\/sub> <\/em>para ambos ensayos. Se alcanzan valores iniciales de 500 m\/s y llegan hasta 700 m\/s lo cual puede asociarse a un perfil de roca blanda.<\/p>\n\n\n\n Modulos din\u00e1micos<\/strong><\/p>\n\n\n\n A partir de los datos obtenidos, se calcularon los m\u00f3dulos de deformaci\u00f3n din\u00e1mica (G<\/em>0<\/sub>, E<\/em>0<\/sub>, K<\/em>0<\/sub> y el coeficiente \u03bd<\/em>) con el fin de caracterizar el comporta-miento el\u00e1stico del terrapl\u00e9n para un rango de muy baja deformabilidad (< <\/em>10\u2212<\/em>4 %).<\/p>\n\n\n\n Se presentan a continuaci\u00f3n las variaciones de los m\u00f3dulos el\u00e1sticos obtenidos en funci\u00f3n de la profundidad de cada sondeo (ver figuras 7<\/a> y 8<\/a>).<\/p>\n\n\n\n (a) E<\/em> Abril (GPa) (b) E<\/em> Diciembre (GPa)<\/p>\n\n\n\n (c) G<\/em> Abril (GPa) (b) G<\/em> Diciembre (GPa)<\/p>\n\n\n\n Figura 7: <\/strong>Variaci\u00f3n del m\u00f3dulo de Young (E) y de rigidez (G) antes y despu\u00e9s de las inyecciones<\/em>.<\/p>\n\n\n\n (a) K<\/em> Abril (GPa) (b) K<\/em> Diciembre (GPa)<\/p>\n\n\n\n (c) v Abril (d)v K<\/em> Diciembre<\/p>\n\n\n\n Figura 8: <\/strong>Variaci\u00f3n del m\u00f3dulo de Bulk (K) y del coeficiente de Poisson (\u03bd) tanto antes como despu\u00e9s de las inyecciones.<\/em><\/p>\n\n\n\n Al igual que en la secci\u00f3n anterior, se evidencia un incremento general de los m\u00f3dulos din\u00e1micos calculados. Se observa que en los ensayos de la primera campa\u00f1a no se caracteriza una tendencia clara respecto a los valores obtenidos, debido a la naturaleza anisotr\u00f3pica y a la heterogeneidad de la composici\u00f3n del material del terrapl\u00e9n. Consecuentemente posterior a la inyecci\u00f3n de la lechada se observa una distribuci\u00f3n uniforme y un aumento gradual de la rigidez y compacidad de las unidades tratadas. Gracias a esto, se comprueba que el tratamiento por inyecciones de tubo manguito resulto ser, en t\u00e9rminos generales, eficiente como soluci\u00f3n geot\u00e9cnica sin que en este documento se valore si es suficiente para el fin buscado. El m\u00e9todo s\u00edsmico cross-hole result\u00f3 ser una tecnica eficiente para caracterizar el efecto de las inyecciones por tubo manguito de un terrapl\u00e9n ferroviario que presentaba asientos. Adem\u00e1s, se manifest\u00f3 como un m\u00e9todo efectivo que ofrece informaci\u00f3n fiable sobre las velocidades de las ondas primarias y secundarias. Se recomienda para futuros estudios con relaci\u00f3n al tratamiento por inyecciones, la ejecuci\u00f3n de ensayos de densidad tanto antes como despu\u00e9s del tratamiento, para as\u00ed reducir la incertidumbre con respecto al c\u00e1lculo de los m\u00f3dulos din\u00e1micos. Adem\u00e1s, resulta importante reflejar la importancia de un correcto cementado del anillo anular de los sondeos.<\/p>\n\n\n\n Por otra parte, cabe resaltar la importancia de la utilizaci\u00f3n del m\u00e9todo ejecutado para la estimaci\u00f3n de las velocidades primarias y secundarias. A partir de la aplicaci\u00f3n de ensayos cross-hole se consigue una muy buena resoluci\u00f3n por intervalo medido y se garantiza en contraste a la s\u00edsmica de refracci\u00f3n convencional que, la onda directa se perciba por el ge\u00f3fono antes que la onda refractada. Por otra parte, en comparaci\u00f3n a m\u00e9todos como el ReMi, permite obtener registros sin depender de la presencia de ruido ambiental, pues la implementaci\u00f3n de una fuente artificial para el an\u00e1lisis espectral de la t\u00e9cnica de microtremores limita la banda de frecuencias y por tanto dificulta su procesamiento e interpretaci\u00f3n. No obstante, la t\u00e9cnica combinada de ReMi m\u00e1s s\u00edsmica de refracci\u00f3n es tambi\u00e9n muy \u00fatil cuando la rigidez aumenta en profundidad y no hay un estrato duro en superficie; adem\u00e1s, este m\u00e9todo combinado permitir\u00eda ahorrar costes por no necesitar de sondeos. <\/p>\n\n\n\n REFERENCIAS Standard, A. (2004). D4428\/d4428m-07, El Departamento de Geof\u00edsica Aplicada de Orbis Terrarum ha desarrollado un art\u00edculo t\u00e9cnico donde analiza los resultados de un estudio mediante ensayos Cross Hole en […]<\/p>","protected":false},"author":3,"featured_media":2231,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[16],"tags":[],"class_list":["post-2738","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-publicaciones"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2738","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2738"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2738\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2757,"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2738\/revisions\/2757"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2231"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2738"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2738"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/orbisterrarum.es\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2738"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n\n
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<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\nIII. RESULTADOS<\/h4>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Tal y como se muestra en los perfiles de velocidad y en las gr\u00e1ficas de mejora (figuras 5 y 6), se logra apreciar durante los primeros tres metros aumentos del 20 % y 30 % para los ensayos CH-01\/CH-02 y 90 % para el CH-03 de la VS<\/sub><\/em>. As\u00b4\u0131, posteriormente a la inyecci\u00f3n de la lechada la velocidad de la onda de cizalla VS<\/sub> <\/em>alcanzo\u00b4 los 300 m\/s que seg\u00fan Kul-<\/a>hawy y Mayne<\/a> (1990<\/a>) puede atribuirse a un perfil de suelo duro o denso (medianamente r\u00edgido).<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Al evaluar los valores de los m\u00f3dulos din\u00e1micos posterior al tratamiento, se evidencia la mayor efectividad de la campa\u00f1a entre los 3 y 14 metros para el en-sayo CH-01 y para los 11 metros en el CH-02; esto en comparaci\u00f3n a los primeros metros para el relleno de terrapl\u00e9n en el que se destaca la poca variabilidad de las propiedades el\u00e1sticas del material que compone el terreno.
No se observan variaciones significativas del coeficiente de Poisson (\u03bd). Los valores de este par\u00e1metro var\u00edan entre 0,32 y 0,44 sin una tendencia clara y, al considerar los valores obtenidos y los propuestos por Boiero y Rosales (2016), el material presente se relaciona con un sustrato denso tanto antes como despu\u00e9s de la inyecci\u00f3n lechada.<\/p>\n\n\n\nIV. CONCLUSIONES <\/h4>\n\n\n\n
El relleno de terrapl\u00e9n se caracteriz\u00f3 tras las inyecciones con una ligera disminuci\u00f3n del coeficiente de Poiss\u00f3n \u03bd del 4,0 %, los m\u00f3dulos din\u00e1micos (G, E y K) se duplicaron y, las velocidades VP y VS se incrementaron en un 53,0 % y 90,0 %.
Para el Cuaternario coluvial se registraron descensos del coeficiente de Poiss\u00f3n \u03bd del 2,0 %, los m\u00f3dulos din\u00e1micos (G, E y K) triplicaron sus valores y las velocidades s\u00edsmicas VP y VS mejoraron en un 69,0 % y 75,0 %. Estos resultados se resumen en la tabla que se expresa a continuaci\u00f3n (ver tabla 3).
Tabla 3: Porcentaje de mejora de las propiedades el\u00e1sticas de cada unidad geot\u00e9cnica<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
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