El ensayo Lugeon. Procedimiento e interpretación

El ensayo Lugeon es el ensayo de permeabilidad para macizos rocosos más empleado en la actualidad en la ingeniería geotécnica.

Muy utilizado en las cerradas y vasos de embalses u otras balsas de agua y también en túneles u otras obras subterráneas.

El test Lugeon se realiza en el interior de sondeos geotécnicos y permite calcular de forma más o menos cuantitativa la permeabilidad in situ de un macizo rocoso fracturado.

Debe su nombre en homenaje al geólogo suizo Maurice Lugeon, el cual formuló por primera vez el método en 1933. Inicialmente se diseño para medir la permeabilidad del terreno en proyectos de presa, principalmente para inyecciones de cemento pero posteriormente se amplió a otras ramas de la geotecnia.

Cabe indicar que en suelos el ensayo más idóneo a realizar es el ensayo de permeabilidad Lefranc ya sea en su variante de carga constante para suelos más permeables o de carga variable para los suelos con una permeabilidad mas reducida.

Procedimiento prueba Lugeon

El ensayo consiste básicamente en inyectar agua a una presión constante de 1 MPa (10 kp/cm²) en un tramo obturando de sondeo durante 10 minutos.

Normalmente se ensayan tramos de 5 m los cuales se aíslan del resto de la perforación mediante obturadores.

Durante el trascurso del ensayo se va midiendo la admisión de agua.

La presión se va aplicando en escalones de carga y descarga de 0, 1, 2, 5 y 10 kp/cm² y en cada escalón debe mantenerse la presión 10 minutos debiendo alcanzarse siempre la presión de 10 kp/cm² salvo en rocas blandas o superficiales en las que podría producirse la fracturación hidráulica.

El test proporciona unos resultados en unidades Lugeon que se corresponden con 1 litro de agua que se absorba por metro de sondeo y por minuto de ensayo.

Una unidad Lugeon equivale a una permeabilidad de 10^-5 cm/s.

Resultados ensayos Lugeon

A continuación se presenta la clasificación de macizos rocosos en función de su permeabilidad en unidades Lugeon según Olalla y Sopeña, 1991.

Tipo de macizo rocoso	Unidades Lugeon	Presión (kp/cm2)
Muy impermeable	0-1	10
Poco permeable	1-3	10
Permeable	>3	10
	1.5-6	5
Muy permeable	>3	10
	>6	5

Interpretación ensayo Lugeon

Como es posible adivinar la prueba de Lugeon permite determinar, además de la permeabilidad del terreno, el grado de fracturación del macizo rocoso y su comportamiento.

Por ejemplo, a continuación se presentan cuatro gráficas de presión-caudal con distintos comportamientos de la prueba de Lugeon (Gómez Laa y Foyo, 1979).

Como puede verse, además de determinar la permeabilidad del tramo ensayado, las gráficas del test nos permiten conocer el comportamiento de las fisuras y el régimen del agua.

Más detalladamente pueden presentarse 5 tipos de comportamiento, los cuales habrá que estudiar con detenimiento, pues en ensayos reales de campo podrían darse comportamientos mixtos:

Flujo laminar

El flujo laminar se produce cuando los resultados de permeabilidad del ensayo son aproximadamente iguales e independientemente de la presión aplicada y si estamos en la rama de carga o descarga del ensayo.

Flujo turbulento

El flujo turbulento tiene lugar cuando con la presión mas alta se obtiene el menor valor de permeabilidad y con las presiones más bajas, tanto en carga como en descarga, los mayores resultados de permeabilidad Lugeon y más o menos del mismo valor.

Dilatación de diaclasas

Se produce cuando con la mayor presión se obtiene un valor de permeabilidad significativamente más elevado al resto de presiones. El resto de valores Lugeon son significativamente similares.

Se interpreta, como el encabezado indica, con una apertura de fracturas del tipo elástico. Es decir, que una vez finalizado el ensayo vuelve a cerrarse la fractura. Si durante la descarga, se obtuvieran valores de permeabilidad elevados sería síntoma de una apertura permanente de las fisuras o limpieza de las mismas.

Lavado de diaclasas

El lavado de diaclasas se lleva a cabo cuando se produce un incremento de la permeabilidad con el aumento de la presión del ensayo y sigue aumentando dicha permeabilidad aunque se produzca la reducción de la presión durante la descarga.

Se produce un lavado del material que rellena las fisuras y, es por tanto, una llamada de atención de que la presión utilizada en el ensayo es demasiado elevada.

Llenado de vacíos

Se trata del caso contrario al lavado de diaclasas, cuando las unidades de permeabilidad Lugeon decrecen conforme avanza el ensayo, tanto en la carga como en la descarga de la prueba.

 

Resumiendo, es un ensayo muy útil, rápido y económico para determinar la permeabilidad de macizos rocosos fracturados.

No obstante, aunque proporciona medidas cualitativas de forma inmediata y presentan numerosas ventajas frente a los ensayos de laboratorio sobre testigos de sondeo cabe comentar que su fiabilidad es cuestionable y en muchas ocasiones pueden estar mal ejecutados.

Si se requiere conocer en detalle los parámetros de permeabilidad del terreno saturado es recomendable recurrir a ensayos de bombeo. Son, sin duda, el método más fiable, eso sí, son más costosos y requieren de varios días para su ejecución.

Los ensayos de bombeo extraen un volumen de agua apreciable de la formación a estudio, por ello ensayan un área bastante amplia, siendo mucho mas representativos que los ensayos Lefranc o Lugeon que se centran en secciones muy pequeñas dentro de un sondeo.

Imagen principal tomada de https://www.youtube.com/watch?v=e0vdsKMqvUwyoutube.es