MONITOREO DE MOVIMIENTO DE SUELOS Y DEFORMACIÓN ESTRUCTURAL MEDIANTE EL SENSEO DISTRIBUIDO CON FIBRA ÓPTICA

Un túnel de 27 km de extensión fue realizado a través de una región montañosa. El material excavado se dispuso en un área cercana de 20 ha de extensión y fue trasladado hasta allí en una cinta transportadora de 2 km y por camión.

El extenso trabajo de preparación incluyó la reubicación de un arroyo y la construcción de la estructura de contención, que se integrará con la región en los próximos años. El monitoreo del movimiento del suelo durante y después de la construcción fue crucial debido a los desafíos geológicos e hidrogeológicos.

El arroyo en la base del valle existente fue desviado para correr a lo largo del fondo del “nuevo” valle, formado a partir del material excavado, lo que requirió un muro de contención reforzado de 25 m de altura con pendientes de hasta 75°.

Se utilizaron técnicas geodésicas convencionales, una estación total y objetivos birréflex para medir el desplazamiento de la superficie de la estructura reforzada. Se implementó la detección distribuida mediante el uso de fibra óptica geotécnica para proporcionar información sobre la evolución de la tensión interna de la estructura.

La unidad interrogadora (basada en el análisis de dominio de frecuencia óptica de Brillouin, BOFDA) proporcionó un seguimiento continuo de la estructura durante y después de la construcción. Al detectar el movimiento del suelo y la erosión a largo plazo, el sistema informa sobre los cambios de temperatura y deformación y cumple con la precisión de medición de deformación requerida de 100 με.

Los cables sensores de fibra óptica se conectaron a las geomallas mediante anclajes y se desplegaron en
cuatro secciones transversales de la estructura, a diferentes niveles de altura.

La longitud del cable de detección de tensión se pretensó para detectar la tensión; se usó el mismo cable
de detección sin tensión para proporcionar compensación de temperatura.

En cada nivel, un bucle de cable sensor de fibra óptica de aproximadamente 2,5 km detecta la tensión en el
camino de ida y la temperatura en el retorno, proporcionando una compensación de temperatura para las
mediciones de tensión.

Los cables sensores de fibra óptica se conectaron a las geomallas mediante anclajes y se desplegaron en
cuatro secciones transversales de la estructura, a diferentes niveles de altura.

Las mediciones se realizaron semanalmente durante la fase de construcción para capturar el desarrollo de
la deformación en las geomallas. Asimismo, se estableció un plan de gestión de seguridad en el cual se
definieron las acciones a tomar si se superaban los umbrales de medición.

Ninguno de los valores límites fueron superados. La tensión se desarrolló en tres fases distintas (Figura 4),
como se observa en el nivel 2, sección transversal 1 (Figura 5).
La fase A corresponde al período de construcción de la estructura de contención. La carga aumentó a
medida que se añadían más capas de tierra. El peso extra dio como resultado una tensión positiva de hasta
un 0,4 %, la mayor parte observada en la sección más cercana a la superficie.
Como era de esperar, después de la construcción, se produjo el asentamiento del terreno como se ve en las fases B.
Luego de unos años, todas las lecturas de tensión aumentaron repentinamente en la fase C (Figura 4). Una
investigación reveló que, para que puedan transitar camiones más grandes, la carretera se había
ensanchado con tierra adicional (Figura 6).
El aumento de la tensión coincidió con la realización de los trabajos y la sección afectada se observó de
cerca para poder tomar las medidas adecuadas si el desarrollo de la tensión no se estabilizaba.
Posteriormente, la deformación revirtió a una fase de asentamiento (Figura 4 – Sección B – Años 2018/2019).
La evolución de la deformación del nivel 3, sección transversal 2, refleja la continua deformación por
asentamiento en todos los niveles durante los cuatro años posteriores a la construcción. La deformación
más alta ocurre a la mitad del nivel 3 (alrededor del 1%) y la más baja en la parte trasera de la estructura.

CONCLUSIONES:

Los riesgos geológicos se pueden monitorear y mitigar, lo que reduce el riesgo de falla estructural.

La detección mediante fibra óptica distribuida contribuye a la seguridad de la construcción al detectar
eventos de tensión anticipados e inesperados. Dichos sistemas de monitoreo aumentan la seguridad,
permiten una construcción más eficiente y pueden incorporarse a programas de mantenimiento basados
en condiciones. La detección mediante fibra óptica es una valiosa herramienta de monitoreo que
complementa los métodos convencionales.