Capitulo 1 Exploracion Del Subsuelo m

7/23/2019 Capitulo 1 Exploracion Del Subsuelo m

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Exploracin del Subsuelo 1

Geotecnia 2

CAPITULO I

1. EXPLORACIN DEL SUBSUELO

1.1 GENERALIDADES

En el desarrollo de una obra de Ingeniera que implique la utilizacin de materialescomo suelo o roca, o simplemente se usen estos como elemento de sustentacinpara cualquier estructura, de manera tal que se induzcan cambios en las condicionesiniciales de los materiales que se encuentran en el sitio incluyendo la capa superficial

y el que se encuentra como material del subsuelo; se requiere de un adecuadoconocimiento de los materiales que se encuentran en el sitio, de sus propiedadesingenieriles, de los suelos o rocas involucradas o que se ven afectados por lacolocacin de la estructura y de las condiciones geotcnicas de tal forma que sepueda determinar con el mayor grado de precisin posible la interaccin sueloestructura; para obtener tal informacin resulta necesario planear y ejecutar unaexploracin basada en las condiciones geolgicas y en tipo de obra a desarrollaresencialmente, aunque se deben tener en cuenta otros factores. En este procesoresulta vital la ejecucin de un programa de exploracin y muestreo del subsuelo,planeado de acuerdo a las condiciones de cada proyecto, cuyo desarrollo estdeterminado por los siguientes factores:

Complejidad de las condiciones locales del subsuelo. Tipo y naturaleza de la estructura y solucin proyectada del sistema de

cimentacin, en el caso de cimentaciones. Tipo de material involucrado Mtodo de anlisis y modelo matemtico que se pretende utilizar. Cumplimiento de normatividad para cada tipo de obra.

El desarrollo de un programa de investigacin del subsuelo teniendo en cuenta estosfactores debe llevar a la adquisicin por parte del proyectista de un conocimientodetallado sobre la distribucin y composicin del perfil del suelo, perfil esperado,

lo cual se constituye en el punto de partida para la programacin de las pruebas delaboratorio que permitirn conocer los parmetros de cada tipo de material para lacaracterizacin geomecnica del perfil del subsuelo en el rea de influencia de laobra. Es por tanto, a partir de los resultados del laboratorio de suelos y, o de rocasdonde el proyectista conoce los parmetros de cada substrato para la correctaaplicacin del modelo de anlisis y proyeccin del comportamiento esperado de losmateriales por el desarrollo del proyecto para garantizar la estabilidad de laestructura proyectada.


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Resulta entonces en un programa de exploracin estrechamente ligadas las dosimportantes actividades, la perforacin con muestreo de los suelos y de las rocas y larealizacin de las pruebas de laboratorio. Por procedimientos simples y econmicos,debe procurarse adquirir una informacin preliminar suficiente respecto del suelo,

informacin que permite programar las perforaciones, toma de muestras y ensayosnecesarios, para en la etapa de diseo con ayuda de pruebas de clasificacin ymecnicas, permita formarse una idea clara de los comportamientos que se puedanpresentar en cada caso particular, para as determinar o proveer las soluciones. Elconocimiento anticipado de tales comportamientos de los materiales explorados,permite a su vez, programar en forma completa las pruebas necesarias para laobtencin del cuadro de parmetros de los materiales presentes en el sitio delproyecto, investigando todas aquellas propiedades fsicas del suelo y de las rocas delas que se pueda sospechar lleguen a presentar con la obra una condicin crtica.

As pues, en general, se pueden tener dos tipos de sondeos: preliminares ydefinitivos, cada uno con sus mtodos propios de muestreo.

En este captulo se mencionan los mtodos y la forma de recoleccin de los datosgeotcnicos, que se consideran importantes para el desarrollo de un proyecto. Estaetapa de recoleccin y procesamiento se debe repetir en todas las etapas (estudio,diseo y construccin), mejorando la informacin recolectada y permitiendo as laevaluacin y modificacin del diseo a medida que se observen o midancomportamientos geotcnicos diferentes, puesto que las diferencias entre la teora yla realidad son mucho ms complejas en el mbito de la mecnica de suelos y derocas que en cualquier otra rama de la Ingeniera Civil, situacin que se debe a queen muchas ocasiones ocurre en el subsuelo un alto grado de heterogeneidad y aque el origen y los ambientes que condicionan las caractersticas geomecnicas delos depsitos es muy diverso.

Etapas de un Proyecto

El tipo de proyecto a desarrollar y la etapa en la que se encuentre es tambin unelemento que condiciona el tipo de informacin necesaria en la etapa de exploracin.El alcance proyectado en la etapa de perforacin y muestreo del subsuelo estnrelacionadas con la etapa, en la que se encuentre el proyecto, para proyectosgubernamentales, pues las necesidades de parmetros son mayores a medida quese acerca a la etapa de diseo, una gua para la ejecucin de esta actividad en lasdiferentes etapas de un proyecto es la siguiente:

Estudios preliminares: Bsicamente es el anlisis de la informacin geolgica,geotcnica, y otra necesaria en cada tipo de proyecto y que se encuentre disponible,con el fin de determinar la iniciacin de las otras etapas. Esta etapa termina con lavisita al sitio del proyecto por un grupo de expertos, quienes basados en lainformacin y los datos recogidos en la visita, determinan si el proyecto es viable. Enesta etapa generalmente se trabaja con la informacin disponible, sin realizar


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exploraciones sin que esto sea un requisito. Esta etapa reemplaz la etapa deprefactibilidad que ya no la exigen en el pas.

Factibilidad: Es necesaria la recoleccin de datos geolgicos, geotcnicos,

hidrolgicos y otros bibliogrficos y de campo, y de ms informacin levantada contrabajo de campo por expertos y con programas de perforacin para realizar eldiseo de las estructuras y obras complementarias, elaborando planos con lainformacin disponible y con la localizacin de las estructuras del proyecto. En estaetapa es necesario determinar el tipo de obras a ejecutar y tener supredimensionamiento con planos de detalles para determinar un costo aproximadodel proyecto. Con el costo de proyecto las entidades estatales establecen lafactibilidad del proyecto y la fecha de ejecucin de acuerdo a la relacin costobeneficio y su factibilidad financiera.

Diseo:Adems de todos los estudios anteriores a la exploracin en esta etapa seexige un programa de exploracin con un sistema de perforaciones que corrobore lainformacin recolectada, elaborando plantas y perfiles segn el alineamiento de lasobras. Es de esperar que a esta altura del proyecto se tenga el mejor conocimientodel sitio del proyecto en cuanto al tipo de materiales existentes al igual que lascondiciones geolgicas, hidrogeolgicas, para el desarrollo del proyecto. Con losplanos levantados y con toda la informacin se elaboran los planos de diseo detodas las estructuras del proyecto, que permiten determinar las cantidades de obra yse desarrollan las especificaciones construccin, basados en planos de diseo de lasestructuras elaborados en esta etapa. Tambin se determina el presupuesto oficialdel proyecto.

Construccin: Durante esta etapa es necesario estar corroborando si lascondiciones para los parmetros geotcnicos utilizados para el diseo correspondena las del tipo de material que se est encontrando durante la excavacin, con loobservado en el sitio a medida que avanza el proyecto, realizando si es necesario losrediseos o cambios en el proyecto por variacin de los parmetros o los perfilesobservados.

Una de las diferencias fundamentales de una etapa a otra es la escala de trabajopara los planos elaborados en cada una de ellas, pues a medida que se acerca laconstruccin la escala debe ser menor, o de mayor detalle.

Tipos de Proyectos

Como estudio previo a la exploracin es necesario tener la topografa y la cartografageolgica, a las escalas requeridas por el proyecto, mapas geolgicos, para obtenerel perfil preliminar que en los casos de grandes proyectos deben complementarsemediante un estudio completo. Este estudio tiene diferente importanciadependiendo el tipo de proyecto que se pretenda adelantar, pues cada proyectotiene unos requerimientos especficos que deben ser resueltos en la etapa de


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exploracin. Las obras civiles que ms se construyen en el pas y que adelantanuna exploracin previa para determinar unas caractersticas especificas, son:

Presas: Resulta importante determinar impermeabilidad del vaso, resistencia del

material de cimentacin de las estructuras y de los apoyos laterales de la presa oestribos. Identificacin de fallas, estructuras geolgicas, rumbos, buzamientos ytipos de materiales existentes en el rea del proyecto pues esto determina el tipode presa a construir.

Obras Subterrneas: Es importante conocer el tipo de terrenos a excavar,necesidad de revestimientos importantes, zonas de fractura y de terrenos blandos(apuntalamiento), posibilidades de afloramiento de agua. La informacin necesariao indispensable es proporcionada por los sondeos, que dan la naturaleza delterreno, en el sitio del sondeo, interpolando la informacin entre sondeos.

Proyectos Viales: En las primeras etapas se ha seleccionado un corredor por dondese desarrollara la va y se debe contemplar el desarrollo de la exploracin delcorredor que incluye un ancho mayor al de la va para establecer el tipo demateriales existentes y sus caractersticas de resistencia, deformabilidad y drenaje.Con el conocimiento de los materiales se disea la estructura de la va y las obrascomplementarias para garantizar la permanencia de las obras. En este tipo deproyectos tambin es importante la estabilidad de las laderas, para lo cual resultanecesario conocer los parmetros de resistencia de los materiales que conforman laladera y que se ven afectados por la construccin de la va. En el caso de estudiosde estabilidad, en sectores por donde debe pasar la va y son inestables, quegeneralmente corresponde a grandes reas sobre una va, o tambin en el cascourbano de una ciudad, adems de lo descrito para una ladera se debe tener encuenta los factores antrpicos.

Puentes:A pesar de la diversidad de usos que ha tenido este tipo de estructura, laexploracin para el diseo de un puente tambin esta orientada a la determinacinde la capacidad portante y deformabilidad del material suelo o roca que va servir deapoyo a los estribos, siendo necesario incluir estudios de socavacin y de dinmicafluvial en el caso de puentes sobre ros para establecer el nivel de construccin delos elementos de cimentacin. En el caso de paso elevados u otros resultaimportante la definicin de los niveles de sobrecarga segn el uso de la estructura.

Edificaciones: Este tipo de obras incluye viviendas, bodegas, tanques, o cualquierestructura donde resulta importante conocer el tipo de materiales que van a servir desustentacin a la sobrecarga generada por la construccin, para determinar sucapacidad para asumir carga y la deformabilidad que pueden presentar por laconstruccin que se va a adelantar sobre estos. En cualquier tipo de edificacin esindispensable la ejecucin de una exploracin para el conocimiento de losparmetros del suelo o la roca que permitan el dimensionamiento de los elementosde la cimentacin necesarios en la transferencia de esfuerzos.


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1.2 ETAPAS EN LA EXPLORACIN

La investigacin del subsuelo en el sitio seleccionado para el desarrollo de una obrade ingeniera, puede realizarse en las siguientes fases:

Reconocimiento: Se examinan condiciones geolgicas y geotcnicas del sectorpara la programacin del sistema de exploracin, accesos y los muestreos oensayos de campo de acuerdo a las caractersticas del proyecto y del sitio.

Investigacin Preliminar: Se realiza la exploracin y toma de muestras para seranalizadas en el laboratorio, o se realizan ensayos directos de campo de acuerdo altipo de material y a los parmetros necesarios para el diseo considerando no solo laestructura a disear sino tambin las estructuras existentes y los problemasconstructivos.

Investigacin Detallada: De acuerdo a la naturaleza de la obra y a los resultadosobtenidos en la etapa anterior se programan nuevos muestreos o ensayos deacuerdo a las condiciones observadas y a las dudas existentes. Puede suceder queadems de las muestras y ensayos realizados sea necesario tomar otras para larealizacin de nuevas pruebas, obteniendo as mas informacin durante la etapa dediseo para la preparacin de los planos y documentos contractuales.

Investigacin durante la construccin: Se deben realizar muestreos selectivos yensayar para corroborar si los parmetros evaluados o extrapolados en las etapasanteriores corresponden con los resultados de ensayos de los horizontes ymateriales observados en esta etapa, de tal manera, puede ser necesario se realicencambios en el diseo o en los procesos constructivos, acordes a los nuevosparmetros medidos. En esta etapa es muy importante la observacin de losmateriales expuestos durante el proceso constructivo.

Observacin despus de la construccin (Instrumentacin): La observacin deuna estructura a lo largo de su vida til u operacin se constituye en el expedienteque garantiza la seguridad, da a conocer su comportamiento y permite ajustar losmtodos de anlisis desarrollados o formular nuevos modelos. El desarrollo de estafase implica bsicamente la ejecucin de programas de instrumentacin y monitoreo.La funcin de la actividad de exploracin del subsuelo en el desarrollo de una obrade ingeniera se resume en la figura 1.1. Normalmente algunas obras terminan conla construccin, pero en otras se presentan comportamientos no previstos y esnecesario repetir estos ciclos con alguna frecuencia o durante todo el tiempo defuncionamiento o uso de la obra para determinar si la obra es segura y quecorrectivos se deben implementar para seguir operando.


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Figu ra 1.1. Actividades relacionadas con la exploracin del subsuelo en el desarrollo de una obra deIngeniera

1.3. OBJETO

Bsicamente el objeto general de un programa de exploracin es la evaluacincualitativa y cuantitativa de una condicin geolgica y geotcnica en funcin delproyecto civil a construir. Los objetivos especficos deben estar ligados a lanaturaleza de la obra que se est trabajando, aportando la informacin requerida en

el diseo por el ingeniero geotecnista, algunos de estos objetivos son:

Establecer la estratigrafarepresentativa y detallada del subsuelo, dando a conocersu distribucin vertical y horizontal, incluyendo la descripcin de las condiciones delagua del subsuelo y las propiedades ndice de los diferentes estratos, se presentacomo columnas, perfiles o bloquediagramas.

Determinar la existencia de discontinuidades o fallas y el estado inicial deesfuerzos que existen en el terreno e historia de esfuerzos del mismo antes decualquier actividad de construccin.

Conocer caractersticas esfuerzodeformacin tiempo y de resistencia de cada unode los estratos del subsuelo encontrados y otras caractersticas geomecnicas.

La Ingeniera de suelos experimental tiene por objeto obtener esta informacinbsica de diseo mediante ensayos realizados tanto en el campo como en ellaboratorio, dando a conocer parmetros geomecnicos relacionados con:Resistencia, Compresibilidad, Clasificacin y Permeabilidad y otras.

Formulacin delproblema

Observacin(Instrumentacin)

Construccin

Solucin + Juicio

Reconocimiento

Exploracin ycaracterizacin

Hiptesis

Anlisis


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para las interpretaciones necesarias cuesta de 1/20 a 1/100 del precio de lossondeos. Estas cifras relativamente moderadas demuestran que es una grave falta,generalmente, prescindir de estas garantas antes de emprender el proyecto de unaobra importante.

1.6. MTODOS DE INVESTIGACIN DEL SUBSUELO

Para determinar las caractersticas del subsuelo es necesario adelantar un programade investigacin con el objeto de establecer los parmetros que controlan elcomportamiento de los materiales involucrados.

Existen diferentes mtodos para explorar las condiciones de los materiales presentesen una zona o en un sitio elegido para el desarrollo de una obra, y cada mtodo hatenido buenos resultados en ciertas condiciones geolgicas del sitio, por tal razn laseleccin del mtodo de exploracin es una de las variables importantes aseleccionar. Esta seleccin se hace teniendo en cuenta el tipo de proyecto y deacuerdo al material esperado.

1.6.1 Informacin Bsica

Es importante mencionar que dependiendo del tamao del proyecto se requiererecopilar toda la informacin disponible, aunque en ningn proyecto debemosdespreciar este tipo de informacin, pues su costo se limita a la reproduccin, de suanlisis debe aparecer el diseo de la exploracin.

Mapas Topogrficos:Los mapas topogrficos proveen informacin acerca de la accesibilidad al sitio detrabajo y del terreno, estos mapas pueden ser usados de manera similar a lasfotografas areas. Los mapas topogrficos pueden presentar limitaciones en cuantoal detalle del terreno y a su facilidad de lectura, pero se constituyen en la base parala programacin y el levantamiento de ms informacin.

Fotografas Areas:Una de las fuentes de informacin ms usadas en el programa de exploracin desuelos se basa en el estudio de fotografas areas del sitio de localizacin delproyecto, esto es particularmente cierto cuando el rea del proyecto es de extensinconsiderable, o cuando se tienen obras de carcter longitudinal como el caso de laconstruccin de vas terrestres, oleoductos, lneas de conduccin de agua. Laventaja que presenta el estudio de fotografas, radica en que se puede planear mejorla exploracin teniendo en cuenta las condiciones topogrficas, geolgicas,identificando e forma inmediata aspectos propios del terreno, como el caso deaccidentes, erosin, vegetacin, drenaje del lugar; pues estas condicionesproporcionan un conocimiento detallado, acerca de la geologa y geomorfologa del


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terreno en estudio, as como tambin de formaciones terrestres y patrones dedrenaje.

Mapas Geolgicos:

Los mapas geolgicos a escala regional o local de la zona, recopilados para elestudio, proporcionan informacin acerca de la distribucin en planta de losmateriales en el sitio del proyecto y su origen; lo cual facilita la clasificacinpetrogrfica de las rocas, descripcin de fracturas, grietas y fallas, origen, espesor,compacidad y contenidos medios de agua y materia orgnica en los suelos y crucesde flujos naturales u originados en la misma agua. De igual forma de los informesgeolgicos se obtiene informacin sobre las estructuras geolgicas que controlan eltectonismo de la regin, su actividad y su incidencia en el posible proyecto.

La situacin de Servicios bajo tierra:El conocimiento de proyectos ejecutados en el sitio es de vital importancia para evitaraccidentes y sobrecostos en las obras, pues se pueden encontrar cables de corrienteelctrica, cables telefnicos, tuberas de agua y alcantarillado, en el caso de unproyecto en una ciudad, y en un corredor es posible encontrar otras lneas ypresentar cruces.

Cualquier caracterstica especial e historial y utilizacin del lugar:Tal como la posibilidad de terremotos, o factores climticos, como son lasinundaciones, las dilataciones y contracciones del terreno segn la estacin del ao,el hielo permanente, o la erosin superficial o interna del suelo. Incluyendoinformacin sobre defectos o fallos de estructuras o edificios existentes o que hanexistido, atribuibles a las condiciones del material de la cimentacin o las condicionesdel sitio.

1.6.2. Mtodos Directos

Estos pueden subdividirse en dos grandes grupos teniendo en cuenta si toman o no,muestras de cada sitio o sondeo para ser ensayados, modificando de alguna formalas condiciones del sitio y de la muestra. En la actualidad se pueden utilizar mtodosde exploracin del subsuelo sin alterar sus condiciones ( Ensayos no destructivos )sin la recuperacin de muestras y sin alterar las condiciones del sitio o mtodos conmuestro de materiales que alteran las caractersticas del material al extraerlo delsitio. Dentro del grupo de mtodos de exploracin con muestreo los ms utilizadosson los siguientes:


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Figu ra 1.2. Muestreador

POZOS A CIELO ABIERTO APIQUES

Es de los ms completos para conocer las condiciones del material infrayacente,puesto que se excava un pozo de dimensiones variables de acuerdo a laprofundidad, para profundidades entre 1 y 3 m se utiliza una seccin cuadrada deuno por uno, o rectangular modificando una de las longitudes y examinando lasparedes y tomando las muestras necesarias para su anlisis en el laboratorio,analizando las condiciones precisas referentes a la estratigrafa del suelo as como elagua contenida en el mismo.

Este tipo de excavacin no puede llevarse a grandes profundidades a causa de ladificultad de controlar el flujo de agua bajo el nivel fretico (N.F.), o por la estabilidad

de la excavacin; naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes estratosatravesados tambin influye grandemente en los alcances del mtodo en s. Laexcavacin se encarece mucho cuando son necesarios ademes y hace traspaleos acausa de la profundidad.

Deben cuidarse especialmente los criterios para diferenciar la naturaleza del sueloIn-situ y la misma modificada por la excavacin realizada. Se recomienda que

a. De cuchara b. Helicoidal.


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siempre que se haga un pozo a cielo abierto, se lleve un registro completo de lascondiciones del subsuelo durante la excavacin.

Si se requiere ademe en el pozo puede usarse madera o acero; por lo regular, el

ademe se hace con tablones horizontales reforzados en forma vertical con maderosbien hincados.

TRINCHERAS

Debido a las caractersticas topogrficas del sitio o al tipo de material en algunoscasos no es factible realizar una excavacin o el material ya se encuentra expuesto,resultando ms eficiente utilizar una trinchera que es una excavacin a cielo abiertopero donde una de las dimensiones el largo es mucho mayor que las otras dos. Eneste caso las dimensiones en planta son de un metro de ancho o menos y decenasde metros de larga, con profundidades que al igual que los apiques dependen deltipo de material, del mtodo de excavacin a utilizar y de las necesidades delproyecto. En el caso de canteras, sitios de ponteadero o laderas este mtodo deexploracin resulta muy til.

En estos pozos, apiques y trincheras se pueden tomar muestras alteradas oinalteradas de los diferentes estratos encontrados, la muestra tomada,especialmente la inalterada debe protegerse contra prdida de humedad.

Figu ra 1.3. Tipos de cucharas muestreadoras.


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PERFORACIONES CON POSTEADORA Y BARRENOS HELICOIDALES

Consiste en un sondeo de baja dimensin de donde se obtienen muestras alteradaspara los ensayos de humedad y plasticidad. Los barrenos helicoidales pueden ser de

muy diferentes tipos dependiendo del suelo a explorar. La profundidad deexploracin est determinada por la capacidad del equipo el cual puede ser manual ygeneralmente no se superan los diez metros en suelos blandos, o puede sermecnico, energa proporcionada por un motor Ver figura 1.4.

En arenas colocadas bajo el N.F. los barrenos helicoidales no suelen poder extraermuestras y en estos casos es preferible recurrir al uso de cucharas especiales de lasque tambin hay variedad de tipos (Ver figura 1.3). Es claro que en estos casos lasmuestras son tan solo apropiadas para pruebas de clasificacin.

Tambin en este caso, a veces es necesario revestir el pozo de sondeo, lo cual sehace con tubera de hierro hincada a golpes, o de PVC algunas veces, con eldimetro suficiente para permitir el paso de las herramientas muestreadoras. Esposible utilizar tubera de revestimiento con dimetro decreciente de acuerdo a laprofundidad explorada. Para el manejo de la tubera de perforacin se puede utilizarun trpode.

Un inconveniente serio de la perforacin con barrenos se tiene cuando la secuenciaestratigrfica del suelo es tal que a un estrato firme sigue uno blando. En estos casoses muy frecuente que se pierda la frontera entre ambos, esto tiende a atenuarseaccionando el barreno helicoidal tan adelantado respecto del revestimiento, como lopermita el suelo explorado.

MTODO DE ROTACIN Y LAVADO

Constituye un procedimiento econmico y rpido para conocer la estratigrafa delsuelo a profundidades de cientos de metros. Aunque el mtodo no es exacto pueshan demostrado que se pueden cometer errores hasta de un metro en la delimitacinde las fronteras o puntos de cambio de material por la forma de recuperacin de lamuestra; este mtodo se utiliza en ocasiones como mtodo auxiliar para el avancerpido en otro tipo de exploracin intercambiando las brocas por los muestreadorescuando sea necesario. Las muestras obtenidas por este mtodo de exploracin sonalteradas y en algunos casos se utilizan para establecer la granulometra delmaterial, aunque en general no debe ser considerada como suficientementerepresentativa para realizar ninguna prueba de laboratorio.

El equipo necesario para realizar la perforacin incluye un trpode con polea ymartinete suspendido, de 80 a 150 Kg. de peso y un vehculo, con una bomba delodos, que inyecte el agua por el interior de la tubera, manteniendo el poso establecon loso biodegradable o bentonita.


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Para iniciar una perforacin (ver figura 1.4. ), se instala el trpode y luego se hinca enel terreno un trozo de tubera de 1.5 m. hasta una profundidad mnima de 1.2 m. Seconecta a la parte superior del mismo una T en la forma en que lo indica la figura demodo que el brazo horizontal de esta desemboque en el recipiente. Se levanta la

tubera de perforacin a la posicin vertical por medio de una soga, a travs de unapolea colocada en la parte superior del trpode y luego se baja hasta la parte superiorde la tubera de revestimiento. Se pone en marcha la bomba y se hace circular elagua hasta hacerla ascender hacia el recipiente. Esta arrastra desde el fondo delposo trozos de suelo que se depositan en el recipiente (piscina de lodos) dondepueden ser examinados

Cuando las caractersticas del suelo aparecen como uniformes, se obtienenmuestras cada metro o cada metro y medio.

Figu ra 1.4. Equipo de perforacin de rotacin.


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El equipo simple descrito anteriormente, tiene la ventaja de que un perforadorexperimentado puede usualmente detectar cambios en las caractersticas de losmateriales a travs de la sensacin que le da la tubera de la perforacin a medidaque es golpeado y girado, y de la observacin del color del retorno del agua

inyectada.En la figura 1.5. se muestran algunas de las brocas ms usadas, o modelos demuestreadores que se colocan en el extremo inferior de la tubera de inyeccin a finde obtener muestras representativas.

Figu ra 1.5. Tipos de brocas para perforacin.

METODO DE PENETRACIN ESTNDAR SPT

El SPT naci es Estados Unidos en la dcada de 1920, con la presunta finalidad deestimar el grado de densificacin de los suelos. Hoy en da es un ensayo empricoutilizado para obtener mediante correlacin de sus resultados algunos parmetros

del suelo.

Terzaghi y Peck, 1948, fueron los primeros en proponer una correlacin entre elnmero de golpes y la presin neta admisible en arenas. Observaciones posterioresa su proposicin en cuanto al asentamiento de edificaciones en arenas indican queel mtodo es demasiado conservador.


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Siendo:

CN: Factor de correccin por sobrecarga ( Ver figura 1.6a )1e : Factor de correccin por la forma de liberacin del martillo ( Ver figura 1.6b )

2e : Factor de correccin por peso del cabezote ( Ver figura 1.6c )

3e : Factor de correccin por longitud crtica ( Ver tabla 1.1. )

El factor 3e por longitud crtica (Lc) se debe realizar siempre y cuando el peso de la

longitud del varillaje Mr es menor que el peso del martillo Mh, de ah en adelanteeste factor ser 1/ MhMrm . Una vez realizadas estas correcciones ya esposible utilizar este valor N60 con las diferentes correlaciones y curvas para laestimacin de parmetros del suelo con base en el nmero N60.

Figu ra 1.7. Penetrmetros Estndar

Tabl a 1.1. E3 En funcin de m. ( MhMrm / )

m 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0e3 0.33 0.55 0.7 0.8 0.85 0.9 0.93 0.96 0.99 1.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

01

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Factor de correccin CN

Factor de correccin CNcomo una funcin de esfuerzo de sobre


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0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 5 10 15 20

Peso del cabezote (Kg)

Figura 1.6c. Factor de ef iciencia e2, como una funcin del peso

del cabezote

e2

Limite superior

Limite inferior

Mediana COMPACTA Muy compacta

28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Angulo de friccin interna

N

Numerodegolpespara30cmd

eperforacin

SueltoMuySuelto

(2)

(1)

COMPACIDAD RELATIVA


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(1) Relacin para arenas de grano anguloso o redondeado de mediano a grueso

(2) relacin para arenas finas y para arenas limosas.Figura 1.7 Relacin del nmero de golpes con el ngulo de friccin interna

Figu ra 1.8. Relacin entre penetracin standard, la presin vertical y la compacidad relativa para

arenas.

CONSISTENCIA No DE GOLPES, NRESISTENCIA A LA

COMPRESIN SIMPLE Qu

Kg./Cm

Muy blanda < 2 < 0.25

Blanda 24 0.25 - 0.50

Media 48 0.50 - 1.0

Firme 815 1.0 - 2.0

Muy firme 1530 2.0 - 4.0

Dura > 30 > 4.0

Tabla 1.2. Correlacin N Vs Qu. Fuente Mecnica de Suelos I, Jurez Badillo, Rico C.

0 10 20 30 40 50 60 70 803.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

PresinVerticalenkg/cm

N, numero de golpes para 30 cm de penetracin

Porcentaje en compacidad relativa4050

6070

8090

100


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PERFORACIONES CON BOLEOS Y GRAVAS

Con frecuencia es necesario atravesar durante las perforaciones estratos de gravas

que presentan grandes dificultades para ser perforados con las herramientas hastaaqu descritas. En estos casos se hace necesario el empleo de herramientas mspesadas, como son de barretones con taladros de acero, que se suspenden y sedejan caer sobre el estrato en cuestin, operados con cables. En ocasiones se harecurrido inclusive al uso localizado de explosivos para romper la resistencia de unobstculo que aparezca en la perforacin.

MTODOS ROTATORIOS PARA ROCA

BARRENACION CON OBTENCIN DE NCLEOS

Este mtodo se utiliza para grandes profundidades de exploracin en materialresistente, es uno de los ms costosos debido al equipo utilizado. Consiste enbarrenos continuos formados por segmentos que se hacen penetrar por rotacinsucesiva unindolos a medida que los segmentos entran en el terreno. Lossegmentos tienen longitudes variables desde 3 a 12 m.

El equipo utilizado para este tipo de exploracin es el siguiente: Vehculo, Bomba delodos, tubera, brocas, equipo neumtico, herramienta complementaria y una torrepara izar la tubera de perforacin.

Todo el material muestreado es almacenado en cajas sistemticamente numeradaspara poder establecer la profundidad de cada muestra, y su ubicacin exacta en elsitio explorado. Cuando un gran bloque de estrato rocoso aparece en la perforacin,se hace indispensable recurrir al empleo de mquinas perforadoras a rotacin, conbrocas de diamante o del tipo cliz. En rocas duras es recomendable usar brocascon diamantes tanto en la corona como en el interior para reducir el dimetro de lamuestra, y en el exterior para agrandar la perforacin y permitir el paso delmuestreador con facilidad. En rocas medianamente duras suele emplearse brocascon inserciones de carburo de Tungsteno en la corona. En rocas suaves, comoLutitas o Pizarras, se usa broca de acero duro en diente de sierra.

El equipo de perforacin rotatorio trabaja usualmente en cuatro dimetros, en laTABLA 1.3 aparecen sus dimensiones usuales y sus nombres tpicos.

BROCA EXT ADEME EXT BROCA INT BROCA

- mm Pulg mm Pulg Mm Pulg

Ex 46 1 13/16 37.5 115/32 20.5 27/32


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La cual es bsicamente la relacin del volumen del material desplazado respecto alvolumen del material reemplazado.

Un muestreador con Ar< 15% es considerado como de pared delgada.

Otra caracterstica que deben cumplir los muestreadores es la tolerancia interna,definida como: iii DDBDC / (1.5)

Donde:

iD : Dimetro interno del tubo.

DB : Dimetro interior de la arista cortante del muestreador.

El iC debe ser mayor en una arcilla que en una arena, ya que en la arena se debe

buscar un contacto muy intimo entre la pared interior del tubo y la muestra, serecomienda que :

5.10 iC (1.6)

La tolerancia interna es producida por el estampado de la arista cortante del tubo,reduce la friccin entre la muestra y la pared interior del muestreador durante elproceso de muestreo, sin esta caracterstica, la friccin entre el tubo y la muestra seincrementara con la penetracin del muestreador, esto es que despus de un cortoavance no entrara mas suelo al tubo, o se induciran fuerzas adicionales contra elavance del muestreador, produciendo esfuerzos en la muestra justo bajo el tubo,incrementndose por tanto la alteracin de la muestra.

Otras formas de reducir la friccin entre la pared del tubo y la muestra es usandoaceite, laca o revestimiento de tefln. Este ultimo se prefiere debido a que impide eldesarrollo de oxidaciones que contaminan la muestra, (el aceite contamina lasmuestras). La mejor manera de proteger contra la oxidacin es la limpieza del tubo yel ensayo pronto de las muestras.

Otras recomendaciones para obtener muestras de buena calidad son:

Usar el mejor muestreador posible.Penetrar el muestreador lo mas rpido posible y en forma continua.

Asegurar la creacin de vacos en la parte superior del muestreador.

Sellar la muestra en forma apropiada.Extraer la muestra lentamente y en la misma direccin de insercin de esta dentrodel tubo.

Para obtener una muestra, se conecta el tubo al extremo de las barras de sondeo yse baja dentro del pozo que, previamente, ha sido limpiado con la inyeccin o con unbarreno, sonda o cuchara. Se hinca luego el muestreador en el fondo de laperforacin hasta que penetre toda su longitud menos 15 cm. Debe evitarse que el


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muestreador se hinque por medio de golpes aplicados con un martillo. Una vezhincado el saca muestras, se hacen rotar las barras de sondeo para cortar elextremo inferior de la muestra, y se levanta y retira el saca muestras.

Cuando en una obra dada se han tomado muestras en tubos de pared delgada, essiempre deseable investigar hasta qu punto la consistencia de la arcilla ha sidomodificada por las operaciones de muestreo. En suelos muy blandos y con altocontenido de agua los muestreadores de pared delgada, no logran extraer lamuestra; esto tiende a evitarse hincando el muestreador lentamente y, una vez llenode suelo, dejndolo en reposo un cierto tiempo antes de proceder a la extraccin.

En arenas, especialmente en las situadas bajo el N.F. se tiene la misma dificultad,la cual hace necesario recurrir a procedimientos especiales y costosos para darleal material una "cohesin", que le permita conservar su estructura y adherirse almuestreador tales como el congelamiento y la impregnacin. En la figura 1.8 seobservan los muestreadores de tubo de pared delgada ms comunes: el Shelby yel de Pistn.


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Figu ra 1.8. Muestreadores ms comunes.

En la figura 1.9. aparece un esquema de una mquina perforadora, tambin usadapara tubos de pared delgada, dos muestreadores de corazn comunes y algunostipos de brocas utilizados.


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Figu ra 1.9. Equipo de perforacin para exploracin del subsuelo.


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1.8. MTODOS GEOFSICOS

Estos mtodos tienen como ventaja que no modifican las condiciones del sitio y sonmuy aplicados en minera, geologa, y menor escala en la mecnica de suelos. Se

utilizan en investigaciones preliminares, para ubicacin de estructuras (tneles,presas y casas de maquinas), determinando perfiles de roca. Estos mtodos sonrpidos y expeditos y permiten abarcar grandes reas, pero casi nunca proporcionansuficiente informacin para fundar criterios definitivos del proyecto; se desarrollanprincipalmente con el propsito de determinar las variaciones en las caractersticasfsicas de los diferentes estratos del subsuelo o los contornos de la roca basal quesubyace a depsitos sedimentarios.

1.8.1 MTODO SSMICO

El mtodo se basa en las diferencias de velocidad de propagacin de las ondaselsticas en medios de constitucin diferente. Por lo general los diferentes mineralestienen densidades y pesos especficos bastante parecidos; en cambio, los mduloselsticos son muy diferentes. En las aplicaciones del mtodo se provocan ondaselsticas por medios artificiales, tales como impactos y explosiones. Las vibracionesque transmite el suelo se recogen en aparatos sensibles capaces de registrarlas einscribirlas, llamados sismgrafos o gefonos. Si se colocan varios de estos adiferentes distancias de la perturbacin se podrn medir los distintos tiempos dellegada; los gefonos estn separados a distancias que oscilan entre 15 y 30 m.

El mtodo ssmico puede aplicarse de dos maneras. Por reflexin o por refraccin;por reflexin mide el tiempo que invierte una onda en hacer el trayecto entre el origende las oscilaciones y el gefono despus de reflejarse en una superficie de contactoentre dos formaciones de naturaleza distinta. El de refraccin se basa en el hechode que una onda elstica que atraviesa una frontera entre materiales diferentes, serefracta hacia el plano de dicha frontera. (Ver figura 1.11). Esencialmente el mtodoconsiste en provocar una explosin en un punto determinado del rea a explorar. Lafuncin de los gefonos colocados en el terreno ser captar la vibracin transmitida,amplificada a un oscilgrafo central que marca varias lneas, una para cada gefono.Suponiendo una masa de suelo homognea, que yazca sobre roca basal, unasondas llegan viajando a una velocidad a travs del suelo V1; otras llegan despus decruzar oblicuamente dicho suelo. Existe un ngulo crtico de incidencia respecto dela frontera de la roca basal que hace que las ondas no se refracten hacia dentro dela misma, sino que las hace viajar paralelamente a dicha frontera dentro de la rocacon una velocidad V2, para luego ser transmitidas hacia el oscilgrafo.

Puede construirse una grfica que relacione la distancia del gefono al punto dondese origin la perturbacin, con el tiempo que tard en registrarse la onda en elgefono. Como las ondas directas y refractadas comienzan a llegar al gefono endiferentes tiempos, puede calcularse de la grfica anterior las velocidades V1 y V2.


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tiene en cuenta la existencia de ambas ondas se corre el riesgo de cometer erroresmuy graves en la estimacin del coeficiente de elasticidad del medio.

Cuando el suelo es estratificado la interpretacin de medida resulta muy complicada.

Adems la profundidad de reconocimiento est limitada por la parte superior delestrato en donde la celeridad ( velocidad ) de la sondas es mxima. La medida de lavelocidad de la onda sirve para estimar la calidad del estrato, en caso de un mediohomogneo e isotpico hay una relacin matemtica entre la celeridad de las ondas,los coeficientes de elasticidad y mdulo de Poisson. Cuando el sitio a reconocer esde pequeas dimensiones y estructura complicada puede ser necesario el usosimultneo de los mtodos elctrico y ssmico. En la Tabla 1.4 se muestran algunasvelocidades tpicas de propagacin de ondas elsticas en suelos y rocas.

Tabla 1.4 Veloc idad es tpic as de dif erentes materiales

MATERIAL CONDICIN VEL (Km/S)

Limo y arena CompactosSueltos

0.4 - 0.70.20.4

Arcillas DuraBlanda

0.6 - 1.00.20.3

Boleos y gravas 0.2 - 0.4

Granito SanoPoco fract.Muy fract.Alterado.

4.5 - 6.01.5 - 4.50.7 - 1.80.41.0

Riolitay

Andesita

Poco frac.Muy frac.Alterada.

3.8 - 5.01.5 - 3.80.91.5

BasaltosSano

Poco frac.Muy frac.

Alterados

5.0 - 6.01.4 - 5.00.7 - 1.40.50.7

TobasSanas

Poco frac.Muy frac.

Alteradas

1.41.81.2 - 1.60.4 - 1.2

0.3 - 0.7

Calizas 1.5 - 4.0

Areniscas 0.6 - 2.5

Aglomerados 0.2 - 0.9

Lutita Dura 1.2 - 4.0


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Blanda 0.6 - 1.4

Conglomerado 1.0 - 3.0

Fuente (La Ingeniera de Suelos en las Vas Terrestres, Vol. 1, Rico, Del Castillo)

MTODO DE RESISTIVIDAD ELCTRICA

La transmisin de la corriente elctrica entre dos electrodos colocados dentro demasas de suelo o roca ha sido empleada por el hombre desde comienzos del sigloXX, en la bsqueda de materiales necesarios para su bienestar. Depsitos mineralesy de hidrocarburos se han explorado con esta tcnica. En la actualidad se empleaampliamente en la bsqueda de agua subterrnea, recurso que se ha convertido en

algo vital en varias regiones del mundo.

Figu ra 1.11 Mtodo de resistividad elctrica.

Este mtodo se basa en el hecho de que los suelos, dependiendo de suconfirmacin, presentan una mayor o menor resistividad elctrica, cuando unacorriente es inducida a travs de ellos.

El mtodo de resistividad consiste en producir un campo elctrico en el terreno pormedio de dos o cuatro electrodos de corriente, colocados igualmente espaciados y


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alineados en la superficie; los dos exteriores, se conectan en serie a una batera, yson los electrodos de corriente (medida por miliampermetro), en tanto que losinteriores se denominan de potencial y estn conectados a un potencimetro quemide la diferencia de potencial de la corriente circulante.

Los electrodos de corriente son simples varillas metlicas, con punta afilada,mientras que los de potencial son recipientes porosos llenos de una solucin desulfato de cobre, que al filtrarse en el suelo garantiza un buen contacto elctrico. Laresistividad se puede calcular a travs de las lecturas del miliampermetro I, delpotencimetro Vy la separacin entre los electrodos d, con la formula:

lvdp /2 (1.7)

En el material presentado se supone que hay un medio isotpico y homogneo. Deall la posibilidad de suponer las semiesferas que han permitido establecer los

potenciales en un punto como consecuencia de la accin de los electrodos. Enrealidad, los materiales no son ni isotpicos ni homogneos. No obstante, si lasvariaciones de isotropa y homogeneidad son ms o menos suaves los resultadospresentados son fiables. No sucede as cuando las equipotenciales y las lneas decorriente encuentran una superficie de contacto entre dos medios con resistividadesbien diferenciadas. En este caso se habla de medios con buen contraste(densidades diferentes).

En el caso de masas de suelo o roca no homogneos, la distribucin de lospotenciales se altera de tal manera que el mtodo presentado produce unaresistividad aparente, la cual est condicionada por las relaciones fsico-geomtricas

de los estratos a travs de los cuales fluye la corriente. Esto significa que laconfiguracin de los electrodos tambin condiciona la evaluacin de la resistividad.Por otra parte, la heterogeneidad, la anisotropa y los contactos entre mediosdiferentes, alteran de manera importante la curvatura local de las equipotenciales.

Se ha mencionado adems que en los contactos en los cuales el coeficiente dereflexin es apreciable las equipotenciales y como consecuencia las lneas decorriente, cambian de pendiente. Suponga que en el mtodo se seleccionanespaciamientos d de los electrodos de corriente y se mida la resistividad para elmenor espaciamiento y la correspondiente al siguiente se acumula con la anterior.Se mide la correspondiente al tercer espaciamiento y se acumula con la del segundo

y as sucesivamente. Si las resistividades acumuladas se colocan sobre lasordenadas y la distancia a la cual se midieron las resistividades acumuladas secoloca sobre las abscisas se obtiene una grfica similar a la de distancia - tiempoque se emplea en los mtodos de refraccin.


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Figu ra 1.12 Resistividad acumulada contra distancia

Si se interpolan rectas entre los puntos graficados se apreciarn quiebres dependiente que corresponden a cambios bruscos de la resistividad, es decir queidentifican los contactos que permiten determinar la estratificacin del terrenorecorrido por la corriente.

La distancia desde el eje vertical hasta cada quiebre indica aproximadamente laprofundidad a la cual se produjo el quiebre y por tanto la profundidad del contacto. Elprimer estrato tendr un espesor igual a la distancia del primer quiebre. El segundoestrato tendr un espesor igual a la diferencia en distancias entre el segundo y elprimer quiebre y as sucesivamente.

PROCEDIMIENTO DE CAMPO

Antes de salir a campo se debe consultar toda la informacin geolgica y geotcnicadisponible, con el fin de determinar el perfil esperado, esto permite detectaranomalas o confirmar tendencias. As mismo se recomienda hacer una revisin delequipo y material que se debe llevar, verificando su estado de funcionamiento,asegurando que se dispone de las bateras necesarias.

Se deben tener en cuenta algunas recomendaciones para evitar accidentes y paraque los resultados sean realmente confiables. Entre los fenmenos que puedenafectar una prctica de campo alterado buenas lecturas del potencial, deben citarse

las corrientes parsitas o ruidos como la polarizacin espontnea y las corrientestelricas. Por otra parte, efectos artificiales como la presencia de corrienteselctricas, instalaciones industriales, lneas de alta tensin y emisoras de radio,alambradas, cables, tuberas metlicas tambin pueden introducir efectosperturbadores.


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En general el mtodo sirve para medir las resistividades a diferentes profundidades,en un mismo lugar, y, para medir la resistividad a una misma profundidad a lo largode un perfil.

Figu ra 1.13 (a) Resistividad acumulada contra distancia entre electrodos de corriente

Figu ra 1.13 (b) Equipotenciales y lneas de corriente.


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Figu ra 1.14. Grficas resistividad vs. distancia

MTODOS MAGNTICOS Y GRAVIMETRICOS


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1.8. ENSAYOS EN EL TERRENO

Se mencionan algunos de los ensayos realizados en el terreno con los cuales se

obtienen parmetros en forma directa sin tomar muestras para ensayar en ellaboratorio.

Ensayos de carga directa, Ensayos de penetracin Standard, Ensayos estticos ydinmicos con cono, Ensayos de carga con placa, Ensayos de veleta,Instrumentacin

Las pruebas de carga de directa pretenden determinar en el sitio las caractersticasde resistencia y deformabilidad de los materiales. Existe gran variedad de ensayosIn-situ de estas caractersticas.

De los ensayos de penetracin standard puede decirse que las pruebas depenetracin cnica, esttica o dinmica, son tiles en zona cuya estratigrafa sea yaampliamente conocida a-priori y cuando se desee simplemente obtener informacinde sus caractersticas en un lugar especfico.

La prueba de penetracin estndar debe estimarse preferible en todos los casos enque su realizacin sea posible. En la prueba dinmica puede usarse un penetrmetrodel tipo (c) de la figura 1.14, atornillado al extremo de la tubera de perforacin; aveces se usan en arenas penetrmetros cnicos ayudados por presin de agua.

Figu ra 1.14. Penetrmetros (a) tipo dans, (b) Tipo Holands,(c)De pistn,(d) Dispositivo de hincadopor presin en el diferencial

ENSAYO DE CARGA CON PLACA


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Se usaron con gran profusin en las investigaciones de cimentaciones pro desde laaparicin de la ciencia de la mecnica de suelos y el desarrollo de otras formas deexploracin del mismo han tendido a desaparecer. La principal razn de ello est en

su elevado costo en comparacin con los sondeos y los ensayos de laboratorio delos suelos y la limitacin de profundidad a que se puede explorar el terreno. Elprocedimiento para efectuar ensayos con placa consiste en excavar un pozo al nivelde cimentacin previsto o a cualquier otra profundidad adecuada por debajo del niveldel terreno, y a continuacin aplicar una carga esttica sobre una placa asentada enel fondo del pozo. La carga se aplica con un incremento sucesivo hasta conseguiruna falla en la resistencia del terreno al corte. La magnitud y variacin delasentamiento bajo un nuevo incremento de carga es cuidadosamente bajo un nuevoincremento de carga es cuidadosamente medida. Una vez alcanzada la cargamxima, la presin en la placa va siendo reducida en sucesivos decrementos yrestablecimiento de la placa es anotado en cada uno de los periodos de descarga. Elensayo de carga podr continuarse hasta la falla.

De igual forma se obtiene informacin sobre las estructuras geolgicas que controlanel tectonismo de la regin, su actividad y su incidencia en el posible proyecto.

1.9. DETERMINACIN DE PARMETROS.

En la investigacin del subsuelo se deben realizar algunos ensayos para ladeterminacin de los parmetros de cada material descrito en el perfil estratigrfico.En general puede hacerse de la siguiente forma:

1.9.1. Sobre muestras obtenidas en el campo

Las muestras en campo son obtenidas con los diferentes mtodos de exploracin, ya estas generalmente se les divide en:

Inalteradas: Las muestra inalteradas son las que conservan todos los rasgos delmaterial en el sitio, como son; estructura, volumen, humedad etc., Las mejoresmuestras de tubo shelby si son de buena calidad son inalteradas clase 2, estassirven para hacer caracterizaciones de fases pero tienen algn dao en suestructura, para la toma de muestras inalteradas tipo 1 se requiere equipo yprocedimientos adecuados.

Representativas: Las muestras representativas 3 y 4 son aquellas en las que seha afectado a estructura y el volumen, pero conservan sus componentes de fasesslido y liquido y sirven para hacer sobre estas caracterizaciones bsicas delsuelo, conservan todos los elementos constitutivos del suelo., Las muestras 4 nosirven para hacer caracterizacin de relaciones de fases, La muestra tipo 5 sonmuestras alteradas (ripios de perforacin) por lo que es un material muy


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restringido, ya que no se les puede realizar ensayos, tan solo sirven para obteneruna aproximacin del conocimiento del perfil del suelo.

No representativas: Para ensayos de laboratorio sobre las muestras se trabaja en

el mismo realizando Investigacin visual detallada, y ensayos cualitativos sobremuestras inalteradas y representativas. Los ensayos ms comnmente realizadosson: Humedad natural, Lmites de Atterberg, Anlisis granulomtrico, Pesoespecfico, Peso unitario, Materia orgnica. Etc.

Los ensayos cuantitativos sobre muestras inalteradas ms representativos son:Permeabilidad, Expansin, Consolidacin, Compresin, Corte directo, Triaxiales

En la Tabla 1.6 se muestran las diferentes etapas de exploracin del subsuelo, eltipo de prueba que se puede realizar a la muestra obtenida, as como tambin el tipoy cantidad de la misma necesarios para la prueba respectiva.


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Tabla 1.6. Etapas a desarrollar en un programa de exploracin del subsuelo y recomendaciones sobretipo de muestreo y pruebas a desarrollar.

1.10. NUMERO Y LOCALIZACIN DE PERFORACIONES, SONDEOS.

El nmero de perforaciones, apiques o cualquier otro tipo de muestreo siempre estarelacionado con el tamao del lote donde se va a desarrollar el proyecto , naturalezade la obra, estructuras vecinas, pero es recomendable que mnimo se efecten 4

ETAPAS DE LAEXPLORACIN

TIPO DE PRUEBA AREALIZAR

TIPO DE MUESTRA TAMAO DE LAMUESTRA

Reconocimientoexploratorio

Desc. visualCont. agua (w)

Limites de AtterbergRepresentativa

Muestras deposteadora, barrenospenetrmetro zanjas.

Exploracin detallada

Pruebas menores

LimitesgranulometraP. especifico

Contenido agua(w)P especifico

Compres simplePruebas Directas deesfuerzo Cortante

Representativa

Representativa biensellada

Inalterada

1 dm350 Kg.1 dm3

5 cm de dimetro o 30cm de lado

deseable muestra de10 cm de lado

Exploracin detallada

Pruebas mayores

PermeabilidadConsolidacin

Triaxial

Comp. mltiplepruebas directas, de

esfuerzo cortante

Inalterada

Inalterada

5 cm de Diam, de 10 a15cm de diam. masrecomendable 10cm

de diam. como mnimode 30 a 40cm de lado

Exploracin

Control decalidad

GranulometraCompactacin

TriaxialAgregados para

concreto

Peso especificoseco, contenido de

agua, Triaxial

Representativanatural o

fabricada enlaboratorio

Inalterada

50 a 100 Kg. aveces requiere

250 Kg.

5 a 10 cm dedimetro, 30 cm delado o molde Vrs.

Anlisis qumicoy bacteriolog.

Inalterada 10 lts.

Inspec. visual,mineraloga,compresin,

cortante,porosidad

permeabilidad

Inalterada 2.2 a 2.9 cm.(barras Ex-Ax)4.1 a 5.4 cm

(barras Bx-Nx)


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sondeos, y mximo el que se considere necesario siempre que no afecte la parteeconmica del proyecto. La variabilidad del terreno es un parmetro a tener encuenta para determinar el numero de sondeos.

1.11. PROFUNDIDAD DE LA EXPLORACIN.

La profundidad de exploracin debe llevarse hasta el fondo de cada zona afectada (y ). Entonces, para el caso de una cimentacin dada, se determina la profundidad,teniendo en cuenta la forma de la sobrecarga, el punto de aplicacin y su valor.

Con estos datos se determina la profundidad que se ve afectada por la colocacin dela sobrecarga, teniendo en cuenta que la magnitud de la sobrecarga esta dada por elpeso de la estructura y el rea ocupada.

P=presin en el suelo de fundacin.

Entonces se considera que el suelo afectado se debe llevar hasta donde elincremento en el esfuerzo vertical P0.05o,p,ov 1.0 ; la profundidad de laexploracin tambin puede ser establecido en forma aproximadamente como 2B pordebajo del nivel de fundacin, en donde B es el ancho del elemento de cimentacin autilizar.

Como conclusin real es que la decisin sobre la profundidad de la exploracindebe estar basada en las condiciones geolgicas del sitio y en particular de laestructura que est siendo proyectada, considerando en buena medida el criterio

ingenieril y los mrgenes adecuados de seguridad.

1.12. OBSERVACIONES DURANTE LA CONSTRUCCIN

Proyectar con base en las hiptesis ms desfavorables es inevitablemente,antieconmico, pero ningn otro procedimiento provee al proyectista, antes de laconstruccin, la seguridad de que la estructura no va a desarrollar defectos comoconsecuencia de condiciones de suelo no anticipadas. Los vacos que se tengancon respecto a la informacin disponible, se llenan con observaciones durante laconstruccin, hacindose indispensable modificar el proyecto de acuerdo con dichasobservaciones.

Para poder usar con xito este procedimiento en la ingeniera de suelos, se debensatisfacer dos requerimientos. Primero, las caractersticas generales de las zonasdbiles deben ser reveladas por los resultados de la exploracin del subsuelo antesque se inicie la construccin. Segundo, deben tomarse las previsiones necesariaspara obtener durante la construccin una informacin cuantitativa con respecto a lascaractersticas indeseables de estas zonas antes que sea demasiado tarde para


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El ingeniero debe recopilar y evaluar los datos disponibles sobre lascaractersticas del sitio del proyecto.

Del sitio: Geologa, sismicidad, clima (lluvias, temperatura), vegetacin, existencia

y caractersticas de edificaciones vecinas e infraestructuras y estudios anteriores,el ingeniero debe conocer el sitio en el cual se debe desarrollar el proyecto.

Del proyecto: Levantamiento topogrfico del sitio, urbanismo, tipo de edificacin,niveles de excavacin y stanos, niveles de construccin, cargas, redes deservicio y dems aspectos que se consideren necesarios.

EXPLORACION DE CAMPO: Consiste en la ejecucin de apiques, trincheras,perforaciones estticas o dinmicas u otros mtodos reconocidos con el fin deobtener pruebas directas o indirectas y muestras de laboratorio para ensayos.Esta exploracin debe ser amplia para garantizar un adecuado conocimiento delsubsuelo, hasta la profundidad afectada por la edificacin.

1.13.3 NUMERO MINIMO DE SONDEOS

Se definen segn la complejidad del proyecto segn la siguiente tabla N xx :

COMPLEJIDAD NUMERO Y PROFUNDIDAD MINIMA DE SONDEOSCONSTRUCCION

DE EDIFICIOSPROFUNDIDAD

(m)CONSTRUCCION

DE CASASPROFUNDIDAD

(m)

I 3 15 3 6II 4 20 4 8III 5 25 5 10IV 6 30 6 15

UNIDAD DE CONSTRUCCIN: La unidad de construccin para efectos deaplicacin de la tabla debe coincidir con la misma unidad bsica del proyecto si setrata de edificios, esta unidad es el bloque correspondiente aislado o separado por

juntas de dilatacin; si se trata de casas es la unidad de proyecto por agrupacin,unifamiliar, bifamiliar o trifamiliar segn haya considerado el respectivo proyecto

arquitectnico.

1.13.4 CARACTERISTICA Y DISTRIBUCION DE LOS SONDEOS

Los sondeos que se realicen deben satisfacer las siguientes recomendacionespropuestas en la norma:


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REPETICIN DE UNIDADES DE CONSTRUCCIN

El nmero mnimo de sondeos dado en la norma para una unidad y que correspondeal valor propuesto en la tabla presentada, se debe modificar en proporcin al nmero

de unidades de construccin, nu, de acuerdo a la expresin: 3

1

ust nrnn (1.20)donde r = coeficiente de repeticin que refleja la complejidad del proyectons = nmero mnimo total de sondeos por proyecto de construccinnt = nmero total de perforaciones por ejecutar en el estudio definitivonu = nmero total de repeticiones de la unidad bsica

Valor de r 1 1.1 1.2 1.3Grado de Complejidad I II III IV

ENSAYOS DE LABORATORIO

Seleccin de muestras: Las muestras obtenidas en la exploracin de campodeben ser seleccionadas por el ingeniero geotecnista, quien debe ordenar losensayos de laboratorio que permita conocer con claridad la clasificacin, pesosunitarios, propiedades de resistencia al corte, deformacin y permeabilidad de losdiferentes materiales afectados por el proyecto.

Tipo y nmero de ensayos: El tipo y nmero de ensayos depende de lascaractersticas propias de los suelos o materiales rocosos por investigar, delalcance del proyecto y del criterio del ingeniero geotecnista.

Ensayos para suelos: Para suelos como mnimo, se deben realizar ensayos declasificacin completa para cada uno de os estratos o unidades estadsticas, susniveles de meteorizacin, su humedad natural y peso unitario.

Ensayos para rocas: para materiales rocosos, como mnimo se deben realizarensayos de peso especfico, compresin simple, absorcin y alterabilidad.

Ensayos detallados: Las propiedades mecnicas e hidrulicas del subsuelo talescomo: resistencia al corte, deformabilidad, expansin, permeabilidad, pesounitario, alterabilidad y otras, se determinan en cada caso medianteprocedimientos aceptados de campo o laboratorio. Cuando las condiciones lorequieran los procedimientos de ensayo se deben orientar de tal modo quepermitan determinar la influencia de la saturacin, drenaje , confinamiento, cargascclicas y en general otros factores significativos sobre ls propiedades mecnicasde los materiales investigados..


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Substitucin ara ensayos de campo: El ingeniero responsable del estudiopuede sustituir ensayos de laboratorio por ensayos de campo, realizados conequipos y tecnologas de reconocida aceptacin tcnica, siempre y cuando, susresultados se respalden mediante correlaciones confiables con los ensayos

convencionales, sustentados en experiencias locales publicadas.1.15 DISEO DE UNA EXPLORACIN

Analizada toda la informacin necesaria para el estudio geotcnico de un sitio dondese proyecta el desarrollo de una obra y teniendo en cuenta el tipo de proyecto y laetapa en la que se encuentra se procede a plantear la exploracin a ejecutar en elsitio la cual debe contener lo siguiente:

Determinacin del nmero de Sondeos: Para edificaciones la norma sismoresistente propone el nmero de sondeos a realizar de acuerdo a lo expuesto en loscaptulos anteriores, pero resulta de vital importancia el anlisis de la informacingeolgica del sector y del mismo conocimiento de proyectos anteriores para definir elnmero de sondeos a ejecutar.

Localizacin de los Sondeos: Los sondeos a realizar deben dar un cubrimientototal del rea donde se contempla el desarrollo del proyecto, su distribucin puedeser uniforme o simtrica o se puede presentar concentracin de sondeos en zonasdonde la variabilidad sea alta.

Profundidad de los Sondeos: Este criterio ya ha sido analizado en prrafosanteriores donde se establece una profundidad de acuerdo al proyecto y a lacomplejidad.

Seleccin del equipo o Equipos a Utilizar: acorde al tipo de material esperado sedebe proyectar el uso de equipos que permitan rendimientos y se puedan obtenerlas muestras necesarias para obtener los parmetros de diseo.

Tipo de Muestras a obtener en la Exploracin y Ensayos a Ejecutar


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Bibiana: Revisar numeracin de Figuras, ecuaciones, tablasCuadrar el TextoSacar indice del capituloCopiar Bibliografa del capituloIncluir fotos de Apiques, Trincheras,Cuadrar Dibujos

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