PROCEDIMIENTOS DEEXPLORACION Y

MUESTREO DESUELOS

APLICACION DE LAS TECNICAS DE INVESTIGACION DE CAMPO

METODOLOGÍA DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO

- Reconocimiento geológico y de sitio:

interpretación del origen y formación de suelos, evaluación geológica, interpretación de posibles condiciones del subsuelo.

Planificación de la exploración y muestreo:

permite ubicar y cuantificar el número de sondajes y optimizar el muestreo.

- Recopilación de información:

hidrología, geología, sismicidad, topografía, etc.

- Ejecución de ensayos de laboratorio:

para la determinación de los parámetros de los materiales.

- Ejecución de la exploración y muestreo: - ejecución de sondajes y obtención de muestras

disturbadas e inalteradas.

.- Interpretación de la investigación geotécnica:

evaluación de los datos de campo y laboratorio.

---Análisis y diseño geotécnico

METODOLOGÍA DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO

1.1. ETAPAS DE LOS TRABAJOS DE CAMPO

En el caso mas general, los trabajos de campo de un estudio geotécnicocomprenden dos etapas, cada una de las cuales cumple con un objetivoEspecıfico ; estas son:

• Exploración y muestreo preliminar.

• Muestreo final y pruebas de campo.

1.1.1. ETAPA DE EXPLORACION PRELIMINAR

Su objetivo es obtener en el campo la información que permita determinar las características geotécnicas de las rocas o los suelos que constituyenel sitio explorado; tales características son:• Origen y clasificacion geológica de suelos y rocas.• Secuencia de los estratos o capas de suelo o roca

(estratigrafıa).• Clasificacion geotécnica de los materiales de cada estrato.• Estructura y consistencia natural de los materiales de cada

estrato.• Posición del nivel freático

Esta información es la base para plantear alternativas preliminares de

diseño y construcción de la cimentacion.

3. Planteamiento del programa de trabajos de campo necesarios para definir:

• Estratigrafía general del sitio.• Clasificacion geológica y geotécnica de cada estrato de suelo

o de roca.• En los depósitos de suelos, la compacidad o la consistencia

naturales de cada estrato.• En las rocas, las características de las discontinuidades

naturales relativas a: orientación e inclinación de planos de

• 4. Ejecución de los trabajos exploratorios de campo

• 5 . Presentación de un informe técnico

El análisis de la información geológica y geotécnica obtenida.Las conclusiones del análisis referentes a las características geológicas y geotécnicas del sitio estudiado.La identificacion de problemas de diseño y construcción previsibles en función del análisis preliminar de la información geotécnica.El programa de estudios adicionales, de campo y de laboratorio,necesarios para medir, con precisión adecuada, las propiedadesmecánicas e hidráulicas de los distintos suelos y rocas que serán afectados por la cimentación.

Presentación del informe técnico debe incluir :

1.12 Trabajos preliminares de campoLas actividades comúnmente desarrolladas durante la etapa de los estudios de campo preliminares son:

1. Recopilación de información geológica y geotécnica existente del sitio en estudio.

Planos topograficos y planos del proyecto preliminar.IGN : Cartas geológicas y fotografías aéreas. ETC.

2. Inspección del sitio por el ingeniero geotécnico encargado del estudioacompañado de un ingeniero geólogo asesor, para: verificar y ampliar la información preliminar disponible e identificar la presencia y características de edificaciones colindantes al sitio o existentes en el sitio mismo, así como la presencia de instalaciones infraestructura sanitaria que pudieran interferir con la exploración .

INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO

EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA

EXPLORACION DE CAMPOEn el diseño y la construcción de una edificación es necesario realizar la exploración del lugar seleccionado.

Del tamaño dependerá el programa de la exploración. Sin embargo siempre es necesario llevarla a cabo aun cuando la obra sea pequeña

OBJETIVOS

Los objetivos de la exploración de campo son:

a) Evaluar la conveniencia general del lugar

b) Permitir la preparación de un diseño adecuado y económico.

c) Planear el método de construcción, predecir y contrarrestar las dificultades que pueden surgir durante la construcción.

d) Determinar las variaciones de las condiciones del terreno

POZOS DE PRUEBAS O CALICATAS

En los suelos cohesivos y rocas blandas por encima del nivel freático, las calicatas suelen ser preferibles a las perforaciones, se logran con facilidad con una excavadora mecánica o incluso a mano y tienen la ventaja de que exponen la sucesión de estratos para facilitar su inspección visual.

La principal desventaja es que están limitados a profundidades de 3m, a 8 mt o quizás un poco mas con excavación manual adicional.

Las paredes laterales de los pozos deben soportarse de manera adecuada, aun cuando solo vayan a quedar abiertas por periodos cortos, también puede ser necesario instalar algún equipo de bombeo de agua, en especial cuando se trata de rocas y suelos permeables. Las muestras pueden tomarse manualmente del fondo y de las paredes laterales del foso. Los pozos de prueba resultan muy útiles en los suelos que contienen cantos o guijarros, para observaciones del agua subterránea.

La profundidad planificada de los reconocimientos debe ser suficiente para alcanzar una cota en el terreno por debajo de la cual no se desarrollarán asientos significativos bajo las cargas que pueda transmitir el edificio (aumento neto de tensión igual o inferior al 10 % de la tensión efectiva vertical existente a esa cota antes de construir el edificio o sustrato indeformable).

- La unidad geotécnica resistente debe comprobarse en una profundidad de al menos 3 m, más 0.3 m adicionales por cada planta que tenga la construcción.

- En pilotes columna la profundidad de prospección alcanzaráaproximadamente cinco diámetros (5D) por debajo de la cota de apoyo.

EXPLORACIÓN DIRECTA DE CAMPO

· Exploración a través de pozos abiertos y pasteadora

· Exploración con ensayos de penetración estándar (SPT)

· Exploración con ensayos de penetración cono holandés (CPT)

MÉTODOS INDIRECTO DE EXPLORACIÓN GEOFÍSICA ATRAVES DE PROSPECION SISMICA

• Ensayos de Reflexión y Refracción Sísmica

• Ensayos downhole, uphole y crosshole

Ensayos de vibración superficial (ondas Rayleigh)

Ensayo con el Cono Sísmico

Ensayo con la Sonda de Suspensión

• Medición de Microtrepidaciones

EXPLORACIÓNGEOFÍSICA

GRAVIMÉTRICO

MAGNETOMÉTRICO

SISMOLÓGICO

ELÉCTRICO

GEOTÉRMICO

RADIOACTIVO

DIRECTA

REFLEJADA

V1

V2

i r

REFRACTADA

icic

REFLEXIÓN SÍSMICA

REFRACCIÓN SÍSMICA

ENSAYO DE REFRACCIÓN SÍSMICA

• Determinación de Perfiles Sísmicos del Subsuelo

• Medición de Velocidades de Propagación de las Ondas P y

en algunos casos de las Ondas S.

• Determinación de los Parámetros Dinámicos del Suelo

VENTAJAS• Permite cubrir rápidamente grandes áreas a un costo comparativamente bajo.

• No altera ni modifica las condiciones y propiedades naturales de las rocas y suelos.

• El ensayo no es estorbado por boleos, cantos rodados ni gravas gruesas.

Disparo Frente deOndas

t1t2t3t4

t5t6t7t8

Xc

EXPLORACIÓN DE CAMPO CON CALICATAS Y POSTEADORA

POZOS DE PRUEBAS O CALICATAS

En los suelos cohesivos y rocas blandas por encima del nivel freático, las calicatas suelen ser preferibles a las perforaciones, se logran con facilidad con una excavadora mecánica o incluso a mano y tienen la ventaja de que exponen la sucesión de estratos para facilitar su inspección visual.

La principal desventaja es que están limitados a profundidades de 3m, a 8 mt o quizás un poco mas con excavación manual adicional.

Las paredes laterales de los pozos deben soportarse de manera adecuada, aun cuando solo vayan a quedar abiertas por periodos cortos, también puede ser necesario instalar algún equipo de bombeo de agua, en especial cuando se trata de rocas y suelos permeables. Las muestras pueden tomarse manualmente del fondo y de las paredes laterales del foso. Los pozos de prueba resultan muy útiles en los suelos que contienen cantos o guijarros, para observaciones del agua subterránea.

INVESTIGACIÓN DEL SITIO

Generar información para:• Selección de sitio• Diseño de fundaciones o “trabajos de tierra”• Diseño de obras temporarias• Efectos en entorno de futuros Proyectos• Investigación de construcciones existentes• Diseño de trabajos de remediación• Chequeo o confirmación de información existente

Los pozos o calicatas proporcionan una visión clara de la estratificación de los suelos y de la presencia de cristales o bolsas de material más débil. Facilitan la toma de muestras de suelo cortadas a mano, evitando la alteración. Son especialmente valiosos para investigar la naturaleza del material de relleno, ya que las capas de depósitos sueltos o material deteriorado se pueden reconocer enseguida. De hecho, los pozos de prueba o las zanjas son el único medio confiable para obtener información pertinente en terrenos con relleno o con depósitos naturales muy variado .

Pozos o Calicatas y Trincheras

Son excavaciones de formas diversas que permiten una observación directa delterreno, así como la toma de muestras y la realización de ensayos in situ que norequieran confinamiento. Las calicatas y trincheras serán realizadas según la NTP 339.162:2001. norma ASTM D1556Pozos a cielo abierto:

La excavación de pozos a cielo abierto con el empleo del pico y la pala permiten recuperar buenas muestras representativas alteradas del subsuelo, sin embargo, su aplicación principal es la obtención de muestras inalteradas de la más alta calidad y sólo esta aplicación justifica su costo.

Son sondeos que permiten reconocer la naturaleza y localización de las diferentes capas del terreno, así como extraer muestras del mismo y realizar ensayos in situ.La profundidad recomendable es hasta 10 metros en perforación manual, sin limitación en perforación mecánica

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS EXCAVACIONES A CIELO ABIERTO

a) Ventajas Poder apreciar en forma directa el interior de las calicatas por un ingeniero especialista en mecánica de suelos es lo mejor que podría suceder; sin embargo no siempre es posible esto en virtud de la naturaleza misma del terreno sobre todo por la presencia de suelos demasiado inestables como rellenos sanitarios, desmontes muy sueltos, arenas extremadamente sueltas o el nivel freático muy superficial.

De ser factible poder ingresar a una excavación a cielo abierto, las ventajas serían las siguientes: · Auscultación directa del terreno precisando el espesor de cada estrato. · Identificación in situ del terreno siguiendo las Norma ASTM. · Extracción de muestras alteradas para ensayos de clasificación. · Extracción cuando sea posible de muestras inalteradas para la ejecución de ensayos especiales de laboratorio. · · Ejecución de ensayos de densidad natural al interior de cada calicata por medio del ensayo de cono de arena, siguiendo la norma ASTM D1556. · Otros ensayos.

b) Desventajas Las desventajas que pueden presentarse en algunos tipos de terrenos por explorar son las siguientes: · Topografía de la zona (pendientes muy empinadas). · Nivel freático superficial. · Terreno extremadamente deleznable (inclusive se dificulta la incorporación de ademe). · Rellenos sanitarios con gases tóxicos.

- Profundidad limitada- Paredes inestables ante la presencia de agua

Pozos de Prueba o calicatas

Muestras Representativas

MUESTRAS REPRESENTATIVAS

RECUPERACIÓN DE MUESTRAS

NÚMERO “N” DE PUNTOS DE INVESTIGACIÓNEl número de puntos de investigación se determina en la Tabla 6 en función del tipode edificación y del área de la superficie a ocupar por éste.N.T.E. E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES

ENSAYOS DE LABORATORIO

3.1 Ensayos en suelos

Con los ensayos de laboratorio de suelos se van a perseguir los siguientesobjetivos:

- Clasificar correctamente el suelo.- Identificar el estado en que se encuentra el suelo.- Evaluar sus propiedades mecánicas.- Prever posibles problemas geotécnicos (expansividad, colpaso...)

Los ensayos de laboratorio plantean el inconveniente de que tenemos quesuponer que la muestra que ensayamos es representativa del total del suelo, y que se encuentra todo el suelo en el mismo estado.

LOS ENSAYOS DE LABORATORIO MÁS COMUNES, : al objeto de conseguir los objetivosindicados, que se realizan en el reconocimiento geotécnico de un terreno en el que se vaa ubicar una cimentación son los siguientes:

Ensayos de Identificación y estadoLos ensayos de identificación son aquellos que nos van a permitir caracterizar el suelo y su comportamiento en términos generales.

Ensayos mecánicosLos ensayos mecánicos nos van a permitir conocer el comportamiento de los suelos cuando se ven sometidos a esfuerzos y por lo tanto evaluar sus características mecánicas

Los ensayos químicos :Los más realizados en los estudios geotécnicos de construcción son los de determinación de sulfatos, debido al riesgo que éstos presentan para el concreto.

DEPOSITOS DE SUELOS NATURALES EN EL PERU

SUELOS TIPO I: GRAVAS+CANTOS+BOLEOS+BOLONERIA

Suelos Aluvionales, hormigón de rio. Caso de Lima.

Suelos Coluviales. Caso de La Oroya.

Suelos Aluviales. Caso de Huaraz.

Suelos Morrenicos.

Lechos de Ríos.

Terrazas Aluviales de Ríos Torrentosos. Caso de Huancayo.

SUELOS TIPO II: ARENAS UNIFORMES+LIMOS+ARCILLAS

Suelos Eólicos y Marinos. Caso de La Molina, Chimbote y Piura.

Suelos de Inundaciones. Caso de Ica, Cañete e Iquitos.

SUELOS TIPO III: ARCILLAS BLANDAS

Suelos Lagunares. Caso de Puno y Junín.

Suelos de Inundaciones Temporales. Caso de Aguajales.

Represamientos temporales. Caso de Huaraz.

SUELOS ESPECIALES Suelos Sobreconsolidados. Caso de Chiclayo, Talara e Iquitos.

Suelos Resecados. Caso del Callao.

CLASIFICACION AASHTO