Análisis de la variabilidad inherente de algunos perfiles de suelo de la formación Sabana de Bogotá basado en la teoría de campos aleatorios

Abstract

La variación espacial de las propiedades medidas de los suelos se debe principalmente a tres causas: la variabilidad inherente del suelo, los errores en la medición y la incertidumbre en la transformación de los datos. El presente trabajo fue enfocado en la variabilidad espacial inherente del suelo. Para estimar esta variabilidad en algunos suelos de la Sabana de Bogotá, fue necesario recolectar y analizar datos continuos de algunas de las zonas geotécnicas existentes en Bogotá, Colombia. Uno de los ensayos in situ que permite la estimación de la variabilidad, debido a la continuidad de sus registros, es el ensayo de penetración con cono (CPT), y por esta razón se recopilaron 487 sondeos de este tipo. Mediante métodos estadísticos como el coeficiente de correlación intraclase CCI, el estadístico T y el estadístico D² se definieron unidades homogéneas de suelo (UHS) para los tres datos de salida del ensayo CPT: la resistencia por punta, la resistencia por fuste y la presión de poros. Cada UHS fue sometida a un análisis de regresión que permitió obtener la línea de tendencia óptima. A partir de los residuales generados del análisis de tendencias y por medio de la teoría de los campos aleatorios, fue posible calcular la función de autocorrelación, generar modelos de autocorrelación y posteriormente estimar la escala de fluctuación de los datos de CPT, mediante la aplicación de los métodos más usuales publicados en la literatura geotécnica. La estacionariedad de cada una de las UHS fue comprobada por medio del estadístico de Bartlett modificado y su validez fue confirmada mediante el ensayo Tau de Kendall y mediante la prueba de rachas. Se definió que la escala de fluctuación de la resistencia por punta, la resistencia por fuste y la presión de poros de CPT para algunos suelos de la Sabana de Bogotá está en un rango entre 0.10 m y 0.40 m. (Texto tomado de la fuente)

The spatial variation of soil properties is mainly due to three causes: inherent soil variability, errors in data measurement, and uncertainty in data transformation. This study focused on the inherent spatial variability of soil. To estimate this variability in some soils of the Bogota Savanna (Colombia), continuous data from some of the Bogotá’s geotechnical zones were collected and assessed. One of the tests that allows the estimation of variability, due to the continuity of its records, is the cone penetration test (CPT). In consequence, 487 CPT soundings were collected. Homogeneous soil units (UHS) were defined for the output CPT data: tip resistance, sleeve friction, and pore pressure, based on statistical method such as the intraclass correlation coefficient CCI, the statistic T, and the statistic D². Employing regression analysis, the optimal trendline for each UHS was obtained. From the residuals generated from the trend analysis, using the Random Field Theory, and applying the most common methods published in geotechnical literature, it was possible to calculate the autocorrelation function, generate autocorrelation models, and subsequently estimate the scale of fluctuation of CPT data. The stationarity of each UHS was verified using the modified Bartlett statistic, and their validity was confirmed by the Kendall Tau test and by the runs test. It was determined that the scale of fluctuation of CPT tip resistance, sleeve friction, and pore pressure for some soils of the Bogota Savanna ranges from 0.10 m to 0.40 m.