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Permeabilidad en Campo Lefranc y Lugeon en Chiguayante: Ensayos que Anticipan el Comportamiento del Suelo

Rigor técnico al servicio de su obra.

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Comparar los suelos graníticos del sector Manquimávida con los depósitos fluviales de Lonco revela contrastes que definen cualquier proyecto en Chiguayante. En la terraza alta predomina un perfil residual areno-limoso donde el agua drena con cierta facilidad, mientras que en la llanura aluvial del río Biobío —que cruza el poniente de la comuna— encontramos intercalaciones de arenas finas saturadas y estratos de baja permeabilidad que complican el manejo hídrico. Esta dualidad geológica exige mucho más que una estimación de gabinete: obliga a medir la permeabilidad en campo con ensayos Lefranc en sondeos y Lugeon en macizo rocoso fracturado, sobre todo cuando el nivel freático oscila estacionalmente y la cota 12 msnm marca la diferencia entre un drenaje funcional y una obra permanentemente inundada. En nuestra experiencia, complementar esta caracterización con un estudio de SPT permite correlacionar la capacidad de soporte con la conductividad hidráulica, un dato vital antes de decidir el sistema de fundación.

Un valor de K medido en campo puede diferir en dos órdenes de magnitud respecto a una correlación granulométrica de laboratorio, y en Chiguayante ese margen define si la obra se inunda o no.

Nuestras áreas de servicio

Método y cobertura

En Chiguayante muchas veces vemos que los estudios preliminares subestiman la heterogeneidad vertical de los depósitos: una capa de arena limpia de medio metro puede estar confinada entre limos de plasticidad media, generando un acuífero colgado que solo se detecta con mediciones puntuales. El ensayo Lefranc, ejecutado in situ dentro de una calicata o sondeo, mide la conductividad hidráulica en suelos granulares y cohesivos mediante carga variable o constante, según la norma NCh 3251; el ensayo Lugeon, en cambio, evalúa la permeabilidad del macizo rocoso aplicando presión de agua en tramos aislados de la perforación, conforme al procedimiento de Houlsby y las recomendaciones de la USBR. Ambos métodos entregan el coeficiente K (m/s) que necesita el ingeniero para diseñar sistemas de agotamiento, evaluar la viabilidad de excavaciones profundas o dimensionar pantallas impermeables. La interpretación correcta del caudal inyectado y la estabilización de presiones exige conocer el régimen hidrogeológico local: en la zona de Ribera Norte, la proximidad al Biobío mantiene el nivel freático a menos de tres metros durante gran parte del año, lo que convierte la permeabilidad en un parámetro de diseño crítico para cualquier estructura enterrada.
Permeabilidad en Campo Lefranc y Lugeon en Chiguayante: Ensayos que Anticipan el Comportamiento del Suelo
Imagen técnica — Chiguayante

Contexto regional

El desarrollo urbano de Chiguayante se aceleró después del terremoto de 2010, cuando la presión habitacional empujó loteos hacia terrenos de la llanura aluvial y laderas de la cordillera de la Costa sin estudios hidrogeológicos proporcionales al riesgo. El peligro no está solo en la inundación de sótanos: un coeficiente de permeabilidad mal estimado puede provocar tubificación en presas de tierra, falla de taludes por aumento de presión de poros durante lluvias intensas, o colapso de excavaciones apuntaladas cuando el flujo subterráneo no fue interceptado correctamente. En suelos finos de la Formación Quiriquina —presente en los cerros orientales de la comuna— la baja permeabilidad vertical favorece la acumulación de agua en la interfaz suelo-roca, generando planos de debilidad que solo se identifican con ensayos Lugeon antes de inyectar o perforar. Ignorar la variabilidad espacial de K entre Manquimávida y Lonco equivale a diseñar un sistema de drenaje para un suelo que no existe, y en zonas sísmicas como la nuestra, donde el gradiente hidráulico puede dispararse durante la licuación, ese error se paga con la estabilidad global de la estructura.

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Estándares relevantes


NCh1508:2014 – Geotecnia – Estudio de mecánica de suelos, NCh 3251 – Standard Test Method for Field Measurement of Hydraulic Conductivity Using Borehole Infiltration, USBR 6510 – Procedure for Lugeon Testing in Rock, NCh2369.Of2003 – Diseño sísmico de estructuras industriales (aplicable cuando el régimen de aguas subterráneas afecta respuesta sísmica), Manual de Carreteras, Vol. 3 – Instrucciones para ensayos de permeabilidad en obra

Valores típicos

ParámetroValor típico
Método de ensayoLefranc (carga variable / carga constante) y Lugeon (inyección a presión en roca)
Normativa de referenciaNCh 3251 para Lefranc; criterio de Houlsby y USBR 6510 para Lugeon
Parámetro obtenidoCoeficiente de permeabilidad K (cm/s o m/s) y unidades Lugeon (1 UL ≈ 1.3x10⁻⁷ m/s)
Profundidad típica de ensayo en Chiguayante2.0 m a 18.0 m bajo superficie, según cota de fundación y contacto suelo-roca
Diámetro de perforación recomendadoHQ (96 mm) o NQ (76 mm) para Lugeon; mínimo 4 pulgadas en sondeo para Lefranc con obturador
Tiempo de estabilización por escalón5 a 10 minutos en suelo granular; hasta 30 minutos en roca muy fracturada
Aplicación directaDiseño de drenajes, agotamiento de excavaciones, inyectabilidad de suelos, infiltración de zanjas

Dudas habituales


¿Cuándo se recomienda un ensayo Lefranc en lugar de un Lugeon en Chiguayante?

El ensayo Lefranc se aplica en suelo granular o cohesivo —como las arenas limosas de Lonco o las arcillas de la terraza alta— cuando la perforación no alcanza el macizo rocoso. El Lugeon se reserva para tramos en roca fracturada, típicamente en los cerros orientales donde aflora la Formación Quiriquina. Si el sondeo atraviesa suelo y luego roca, realizamos ambos ensayos en tramos diferenciados para obtener un perfil continuo de permeabilidad.

¿Qué unidades se obtienen del ensayo Lugeon y cómo se interpretan?

La unidad Lugeon (UL) equivale a un caudal de 1 litro por minuto por metro de tramo ensayado, bajo una presión de inyección de 10 bares. Un valor menor a 1 UL indica roca prácticamente impermeable; entre 1 y 5 UL, permeabilidad baja a moderada; y sobre 15 UL, roca muy fracturada con potencial de flujo turbulento. Interpretamos el patrón de los cinco escalones de presión para distinguir entre fracturas limpias, rellenas o lavables.

¿Cuánto cuesta un ensayo de permeabilidad Lefranc o Lugeon en Chiguayante?

El rango de inversión para un ensayo Lefranc o Lugeon en Chiguayante se sitúa entre $316.000 y $487.000, dependiendo de la profundidad, la cantidad de tramos a ensayar y las condiciones de acceso al sitio. Si se requiere movilización de equipo de perforación a terrenos de ladera o sectores con restricción de espacio, el costo puede ajustarse hacia el límite superior del rango.

¿Qué normativa chilena respalda estos ensayos de permeabilidad en campo?

La NCh1508:2014 establece los requisitos para el estudio de mecánica de suelos y exige determinar las condiciones hidrogeológicas del sitio. Para la ejecución del Lefranc seguimos la NCh 3251, y para Lugeon el procedimiento USBR 6510, complementado con los lineamientos del Manual de Carreteras Vol. 3. Adicionalmente, los resultados se integran al modelo geotécnico exigido por la NCh2369 cuando la estructura es de tipo industrial y el agua subterránea incide en la respuesta sísmica.

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