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INFORME GEOLÓGICO-GEOTECNICO
TRATAMIENTO PARA LAS AGUAS EMPLEADAS
EN ENSAYOS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS
TÚNEL DE PRUEBAS (ASTURIAS)
Oviedo, Febrero 2019
INDICE
1.- INTRODUCCION __________________________________________ 1
2.- LABORES REALIZADAS ___________________________________ 2
3.- ENCUADRE GEOLOGICO ___________________________________ 6
3.1.- ENCUADRE GEOLÓGICO REGIONAL ____________________________ 6
3.2.- ESTRATIGRAFIA Y LITOLOGÍA ________________________________ 12
4.- CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DE LOS MATERIALES _____ 13
4.1.- RELLENO ANTRÓPICO _______________________________________ 13
4.2.- DEPÓSITOS ELUVIAL-COLUVIALES ____________________________ 14
4.3.- JURÁSICO: ARENAS Y ARCILLAS ______________________________ 15
5.- CONDICIONES DE CIMENTACIÓN __________________________ 16
5.1.- CIMENTACIÓN DEL DEPÓSITO_________________________________ 16
5.1.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES ____________________________ 16
5.1.2. CARGA ADMISIBLE EN LAS ARCILLAS _______________________________ 17
5.1.3. CARGA ADMISIBLE EN LAS ARENAS _________________________________ 18
5.1.4. CALCULO DE ASIENTOS ___________________________________________ 19
5.1.5. RESUMEN _______________________________________________________ 21
5.2.- CIMENTACIÓN OTROS ELEMENTOS ____________________________ 21
5.3.- SISMICIDAD ________________________________________________ 21
ANEXO I.- CALICATAS
ANEXO II.- ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA
ANEXO III.- PLANOS
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1.- INTRODUCCION
El presente informe responde al estudio geológico-geotécnico para las construcciones a
realizar para el “Proyecto de tratamiento para las aguas empleadas en ensayos de extinción de
incendios. Túnel de pruebas (Asturias)”.
En éste informe se detallan las labores realizadas y los resultados obtenidos en ellas, así
como la caracterización de los materiales, definición las condiciones de cimentación.
2
2.- LABORES REALIZADAS
Con el fin de obtener toda la información necesaria del terreno a efectos de los objetivos
propuestos, se han realizado los siguientes trabajos:
RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
Se ha realizado la recopilación de la información de tipo geológico-geotécnico que pudiera
aportar información sobre los materiales presentes en la zona estudiada.
Se han tenido especialmente en cuenta los siguientes trabajos:
Hoja geológica n 29-Oviedo a escala 1:50.000 del IGME.
Estudio geológico-geotécnico para el “Proyecto de reposición de las conducciones
del Consorcio: Arteria Norte”.
Estudio geológico-geotécnico para la estación de ensayos de fuego y ventilación en
túneles (San Pedro-Siero)
Estudio geológico-geotécnico de deslizamiento en entorno de p.k. 3+040 de la
Arteria Norte.
CALICATAS
Se han excavado 2 calicatas mediante una retroexcavadora tipo mixta, que han alcanzado la
siguiente profundidad:
CALICATA PROFUNDIDAD
m
COTA
C1 4,90 200,02
C2 3,70 201,38
3
Su descripción detallada y fotografías se incluyen en el Anexo I, mientras que su situación
se refleja en el plano nº 1 del Anexo III
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA
Se ha realizado 1 ensayo de penetración dinámica continua DPSH (Dynamic Probing Super
Heavy) con un Penetrómetro Dinámico Automático, modelo Tecoinsa TP 50-400 provisto de
dispositivo automático de golpeo, autopropulsado y montado sobre orugas.
Dicho ensayo se realizó siguiendo la norma UNE 103-801-94, en la que se especifican las
dimensiones y masas del material a utilizar, a saber:
CONO DE PENETRACIÓN
- Puntaza: cónica
- Área de sección: 20 cm2
- Diámetro: 50,5 mm
- Longitud de la parte cónica: 25 mm
- Longitud de la parte cilíndrica: 50 mm
- Longitud de la parte troncocónica: 50 mm
- Ángulo del cono: 90º
VARILLAJE
- Peso varillaje (kp/ml): 6,00
- Diámetro: 32 mm
- Masa: 8 kg/m
- Deflexión: 0,2%
- Excentricidad en las conexiones: 0,2 mm
DISPOSITIVO DE GOLPEO
- Maza (masa): 63,5 kg +/- 0,5 kg
- Altura de caída: 760 mm
- Cabeza de impacto (d): 100 cm
- Masa total dispositivo de golpeo: <115 kg
4
Penetrómetro 1
El golpeo se efectuó con una frecuencia comprendida entre 15 y 30 golpes por minuto,
registrándose el número de golpes necesarios para introducir en el terreno el cono cada intervalo de
20 cm. Este número de golpes se anotará como N20. La prueba se finaliza cuando se superen los
100 golpes para la penetración de 20 cm.
La profundidad alcanzada en el ensayo ha sido la siguiente:
PENTRÓMETRO PROFUNDIDAD COTA
P1 8,40 m 200,11
Los registros del ensayo de penetración dinámica continua vienen reflejados en el Anexo II
y su situación en el plano nº 1 del Anexo III.
Para determinar la resistencia dinámica existen diversas fórmulas, la más utilizada es la
denominada fórmula de los Holandeses:
H x m2
RD = -------------
e(P+M)xA
5
Siendo:
e = Penetración unitaria en cm.
RD = Resistencia dinámica en kg/cm2
M = Masa de la maza en kg
P = Masa del varillaje.
A = Sección de la punta en cm2
H = Altura de caída de la maza
Por otro lado, en función de las diferentes características de los diferentes penetrómetros, se
puede establecer la siguiente correlación entre los ensayos:
NSPT=1,5NDPSH
6
3.- ENCUADRE GEOLOGICO
3.1.- ENCUADRE GEOLÓGICO REGIONAL
La zona estudiada se dispone geológicamente en la Cuenca Mesoterciaria de Asturias. Esta
cuenca se encuentra delimitada por materiales paleozoicos del Pérmico y Carbonífero del dominio
de la Cuenca Asturiana. Dentro de la Cuenca Mesoterciaria, aparecen sedimentos del Jurásico y del
Permotrías fundamentalmente al Norte. El Cretácico y el Terciario afloran formando una franja
alargada en dirección Oeste-Este, desde las cercanías de Oviedo hasta la zona oriental de Onís.
Todos los materiales se encuentran suavemente deformados según una dirección dominante
Noroeste-Sureste.
Esquema simplificado de las Unidades Geológicas presentes en Asturias.
7
Desde el punto de vista estratigráfico y estructural, se diferencian tres unidades o dominios
dentro de la Cuenca Mesoterciaria:
Cuenca de Gijón-Villaviciosa
Franja Móvil Intermedia
Cuenca de Oviedo-Cangas de Onís
La zona estudiada se sitúa sobre la denominada “Franja Móvil Intermedia”
La “Franja Móvil Intermedia” representa una franja muy compleja, fuertemente fallada y
plegada, con una vergencia general de los pliegues al Sur.
En la hoja anexa se refleja un esquema geológico de la zona obtenido a partir del mapa
geológico n 29-Oviedo a escala 1:50.000 del IGME.
SITUACIÓN DE LA ZONA
CARTOGRAFIA GEOLOGICA
12
3.2.- ESTRATIGRAFIA Y LITOLOGÍA
El sustrato de la zona está constituido por arcillas, arenas y calizas del Albiense, muy
próximo al contacto con calizas arenosas del Aptiense, ambas pertenecientes al Cretácico.
Sobre el sustrato se ha realizado el vertido de un relleno heterogéneo formado
fundamentalmente por restos de material de construcción y escombrera de minas de carbón.
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4.- CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DE LOS MATERIALES
En este apartado describiremos las características geomecánicas de los materiales
reconocidos en la zona, a partir de los ensayos realizados para este estudio o en alguno de los
informes consultados. En el plano nº 2 del Anexo III se reflejan dos perfiles geológicos del
terreno.
4.1.- RELLENO ANTRÓPICO
Se trata de un relleno de escombros formado fundamentalmente por materiales de
escombrera de carbón y localmente (calicata arcillas con cantos).
Presentan un espesor variable entre 2,30 m (calicata C2) y 4,20 m (calicata C1)
En el ensayo de penetración dinámica realizado se han obtenido los siguientes golpeos
medios:
- De 0,00 a 0,80 m: N20=7
- De 0,80 a 2,80 m: N20= 15
- De 2,80 a 4,20 m: N20= 5
Presenta pues, una compacidad de floja a media. Detectándose una filtración de agua
entorno a los 0,80 m de profundidad.
En una muestra tomada en el estudio del deslizamiento en la traza de la tubería de la
Arteria Norte, se han obtenido los siguientes resultados:
14
En función de estos resultados se deducen las siguientes características:
Se clasifican como suelo tipo GC y se trata de gravas con arenas
arcillosas.
Plasticidad pequeña.
Presentan una compacidad de floja a medis.
Son fácilmente excavables mediante retroexcavadora.
Como parámetros resistentes se les considera:
- Cohesión: 0,05 kg/cm2
- Ángulo de rozamiento interno: 22-35º (en función de la
compacidad)
- Densidad aparente: 1,8 t/m3
4.2.- DEPÓSITOS ELUVIAL-COLUVIALES
Entre el sustrato jurásico y el relleno antrópico, se reconoce un nivel de arcillas muy
arenosas que corresponden a depósitos de alteración (eluvial) que han sufrido cierto transporte
por gravedad (coluvión). En el ensayo de penetración dinámica presentan un espesor de 2,40
m, mientras que en la calicata C2 su espesor es de 0,60 m.
En el estudio geológico-geotécnico para la construcción de la Arteria Norte, se han
obtenido en estos materiales, los siguientes resultados en los análisis de laboratorio realizados:
En el ensayo de penetración dinámica (P1) se obtiene para estos materiales un golpeo
medio de N20=6, lo que implica una consistencia blanda.
MUESTRA LIMITES GRANUL.
LL IP 2 0,08
S1-M1 25,1 7,5 41 21,1
LIMITES GRANUL.
LL IP 2 0,08
23,1 7,6 99 51,3
15
En resumen, presentan las siguientes características:
Se trata de un suelo tipo CL (S.U.C.S.) constituido por arcillas muy arenosas.
Presentan plasticidad baja.
Son fácilmente excavables mediante retroexcavadora.
Se clasifica como suelo tolerable.
Como parámetros resistentes medios se les deduce:
- Cohesión: 0,15 kg/cm2
- Ángulo de rozamiento interno: 20º
- Densidad aparente: 1,9 kg/dm3
4.3.- CRETÁCICO: ARENAS Y ARCILLAS
Aunque en general se trata de una alternancia de arcillas y arenas o areniscas que
incluso pueden presentar alguna intercalación calcárea, en la zona estudiada abundan las
arenas y areniscas deleznables.
En el ensayo de penetración dinámica se obtiene un golpeo medio de N20=15 hasta el
rechazo.
En resumen, a partir de los datos disponibles en los estudios consultados, estos
materiales presentan las siguientes características:
Se trata de un suelo tipo SM (S.U.C.S.) constituido por arenas limosas.
Presentan plasticidad baja.
Son fácilmente excavables mediante retroexcavadora.
Se clasifica como suelo tolerable.
Como parámetros resistentes medios se les deduce:
- Cohesión: 0,08 kg/cm2
- Ángulo de rozamiento interno: 25-35º
- Densidad aparente: 1,9 kg/dm3
16
5.- CONDICIONES DE CIMENTACIÓN
5.1.- CIMENTACIÓN DEL DEPÓSITO
Dada la situación del depósito y la cota de apoyo (aproximadamente 196,50), el
apoyo se realizará sobre las arcillas de alteración o sobre las arenas cretácicas.
5.1.1. Características de los materiales
Las arcillas arenosas presentan las siguientes características:
Golpeo medio en ensayo DPSH: N20= 6
Golpeo equivalente SPT: N= 9
Cohesión sin drenaje: : Según Stroud (1974)
Cu= KN (K entre 3,5 y 6,5 KN/m2) = 0,45 kg/cm2
Resistencia a compresión simple: qu= 2Cu = 0,9 kg/cm2
Módulo de elasticidad: En suelos cohesivos E= KCu (K=400) = 180 kg/cm2
Las arenas presentan las siguientes características (consideramos del lado de la
seguridad la capa superficial más floja):
Golpeo medio en ensayo DPSH: N20= 15
Golpeo equivalente SPT: N= 23
Módulo de elasticidad: En arenas E= kN (K=766 KN/m2)= 176 kg/cm2
17
5.1.2. Carga admisible en las arcillas
Para el cálculo de la carga admisible se pueden utilizar dos métodos:
Formulación analítica:
En terrenos cohesivos, para procesos de carga rápidos, se utiliza la fórmula general de
obtención de la presión de hundimiento (Prandtl, Terzaghi), que considerando un suelo con
ángulo de rozamiento nulo quedaría:
qh = ( +2).Cu (1+s'c+d'c) + q
donde:
Cu = resistencia al corte sin drenaje
s'c = 0,2.B/L
d'c = 0,4.D/B (D, profundidad de empotramiento)
q = sobrecarga de tierras que existe sobre la cota de apoyo de cimentación.
La carga admisible se obtiene a partir de dividir la presión de hundimiento por 3.
Si consideramos una profundidad mínima de 4 m, se obtiene una carga de hundimiento
de 3,15 kg/cm2 y por tanto una carga admisible de 1,05 kg/cm2.
Método basado en el ensayo de penetración dinámica
A partir de los golpeos obtenidos en los ensayos de penetración dinámica, se puede
obtener un valor de la carga admisible.
18
La carga admisible se obtiene a partir de la Resistencia dinámica calculada por la
fórmula de los Holandeses como se ha descripto en el apartado correspondiente.
Aunque algunos autores señalan que el resultado de RD/20 proporciona la carga
admisible de cualquier tipo de suelo, está fórmula proporciona valores muy elevados
especialmente para suelos que no presenten compacidad muy elevada, por lo que es más
adecuado utilizar la correlación con la Resistencia estática mediante la fórmula:
Rp= k RD
Siendo k un coeficiente de transformación variable en función de la naturaleza del
terreno y su compacidad (k=0,3 para suelos de compacidad muy floja, k=0,5 para arcillas, k=
0,75 para arenas y k=1 para gravas muy compactas)
La carga admisible viene dada por la fórmula qadm= Rp/20.
En nuestro caso se obtiene, considerando k=0,5 y los datos proporcionado por el
ensayo P1 para estos materiales, se tiene::
- Ensayo P1: RD= 42, RP= 21 qadm= 1,05 kg/cm2
Como puede comprobarse se obtiene el mismo resultado que con el método anterior.
Se tiene pues, una carga admisible de 1 kg/cm2 sin tener en cuenta los asientos.
5.1.3. Carga admisible en las arenas
Se utilizan, al igual que en el caso anterior, dos métodos:
Criterio basado en SPT:
Para este tipo de materiales se puede aplicar la siguiente expresión:
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Qadm,neta(KN/m2)= 8 N (1+D/3B)((B+0,3)/B)2 Fd (S/25). Para B≥1,2 m
Qadm,neta(KN/m2)= 12 N ((1+D/3B) Fd (S/25). Para B<1,2 m
Siendo:
Fd = Factor de seguridad = (1+ D/3B) ≤ 1.33
B = Anchura de cimentación
D = Profundidad del nivel de apoyo
S = Asiento admisible en mm.
N = Número de golpes del ensayo de penetración dinámica (valor promedio en
una profundidad igual a 2B, desde el fondo de la zapata y 0,5B por encima
de su base)
En nuestro caso se realizarán los cálculos considerando un asiento máximo de 2,5 cm
y como valor de N, solamente el de la capa más superficial, con lo que se obtiene una carga
admisible de 2,7 kg/cm2
Método basado en el ensayo de penetración dinámica
Aplicando el criterio señalado anteriormente y considerando que se trata de arenas, se
tiene k=0,75 y los datos proporcionado por el ensayo P1 para estos materiales, se tiene::
- Ensayo P1: RD= 97, RP= 72,75 qadm= 3,6 kg/cm2
Como puede comprobarse se obtiene un valor algo superior al anterior, por lo que del
lado de la seguridad se puede considerar una carga admisible para estos materiales de 2,7
kg/cm2.
5.1.4. Calculo de asientos
Para determinar la carga admisible de servicio, debe comprobarse que los asientos son
admisibles.
Para el cálculo de los asientos se aplica la siguiente fórmula:
20
BLE
VS
25,1
)1( 2
Donde.
V: Carga vertical aplicada
ν: Coeficiente de Poisson
B y L: Dimensiones de la zapata
Se divide el terreno en capas, y calcula el asiento con la carga de techo y con la de
muro, el asiento de cada capa es la diferencia de los asientos anteriores. la suma de los
asientos de cada capa es el asiento total.
Para el cálculo de los asientos consideramos una carga de 1 kg/cm2 y dos
posibilidades:
Cimentación sobre las arcillas
En este caso consideramos la siguiente secuencia, desde la base de la cimentación:
- 1,5 m de arcillas
- 2,0 m de arenas de compacidad media
- Areniscas muy compactas
En este caso se obtiene un asiento de 1,46 cm en el centro de la losa
Cimentación sobre las arenas
En este caso consideramos la siguiente secuencia, desde la base de la cimentación:
21
- 2,0 m de arenas de compacidad media
- Areniscas muy compactas
En este caso se obtiene un asiento de 0,89 cm en el centro de la losa.
5.1.5. Resumen
Es posible pues una cimentación con una carga admisible de 1 kg/cm2 y asientos
admisibles en todos los casos.
A la cota de apoyo ya aparecen las arcillas de alteración o las arenas cretácicas, si en
algún punto existiese todavía algo de relleno de escombrera, se sustituiría por un relleno
seleccionado compactado.
5.2.- CIMENTACIÓN OTROS ELEMENTOS
.Para el caso de los otros elementos que se proyectan, el apoyo puede realizarse
directamente sobre el relleno, previo saneo de 0,50 m y sustitución por un relleno estructural
compactado en dos tongadas.
5.3.- SISMICIDAD
Con respecto al riesgo sísmico es de aplicación la “Norma de Construcción
Sismorresistente: Parte General y Edificación (NCSE-02)”.
Según esta norma, la obra proyectada se clasifica como “de normal importancia”. Que
son aquellas cuya destrucción por el terremoto pueda ocasionar víctimas, interrumpir un
servicio para la colectividad, o producir importantes pérdidas económicas, sin que en ningún
caso se trate de un servicio imprescindible ni pueda dar lugar a efectos catastróficos.
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Según los criterios de aplicación reseñados en la mencionada norma, ésta no será de
obligatoria aplicación en las construcciones del tipo de la proyectada cuando la aceleración de cálculo
ac sea inferior a 0,06 g, siendo g la aceleración de la gravedad.
La aceleración sísmica de cálculo viene definida por ac= ab
Siendo ab la aceleración sísmica básica definida en el apartado 2.1. de la Norma cuyo
valor viene reflejado en el mapa adjunto, obtenido de la figura 2.1. de la Norma, y un
coeficiente adimensional de riesgo función del periodo de vida en años para la que se proyecta
la construcción.
El valor de tiene un valor de 1 para t = 50 años.
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Así pues, del mapa de peligrosidad sísmica se obtiene para Asturias ab/g < 0,04 por lo
que ac < 0,04 y por tanto, no es obligatoria la aplicación de medidas correctoras de las
acciones sísmicas.
Fdo. Miguel Angel Iglesias
Ingeniero de Minas
ANEXO I.- CALICATAS
ANEXO II.- ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA
PENETROMETRO Nº 1
PROFUNDIDAD NUMERO R.
DINAMICA RD/20 (RD/20)/2
m. GOLPES kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
0,00-0,20 7 68 3,4 1,7
0,20-0,40 7 68 3,4 1,7
0,40-0,60 7 68 3,4 1,7
0,60-0,80 6 58 2,9 1,5
0,80-1,00 24 234 11,7 5,8
1,00-1,20 28 252 12,6 6,3
1,20-1,40 15 135 6,8 3,4
1,40-1,60 11 99 5,0 2,5
1,60-1,80 8 72 3,6 1,8
1,80-2,00 11 99 5,0 2,5
2,00-2,20 12 101 5,0 2,5
2,20-2,40 13 109 5,5 2,7
2,40-2,60 16 134 6,7 3,4
2,60-2,80 11 92 4,6 2,3
2,80-3,00 6 50 2,5 1,3
3,00-3,20 7 55 2,8 1,4
3,20-3,40 7 55 2,8 1,4
3,40-3,60 5 39 2,0 1,0
3,60-3,80 5 39 2,0 1,0
3,80-4,00 5 39 2,0 1,0
4,00-4,20 5 37 1,8 0,9
4,20-4,40 8 59 3,0 1,5
4,40-4,60 6 44 2,2 1,1
4,60-4,80 6 44 2,2 1,1
4,80-5,00 7 52 2,6 1,3
5,00-5,20 5 35 1,7 0,9
5,20-5,40 6 42 2,1 1,0
5,40-5,60 7 49 2,4 1,2
5,60-5,80 7 49 2,4 1,2
5,80-6,00 4 28 1,4 0,7
6,00-6,20 4 26 1,3 0,7
6,20-6,40 6 40 2,0 1,0
6,40-6,60 5 33 1,6 0,8
6,60-6,80 6 40 2,0 1,0
6,80-7,00 14 92 4,6 2,3
7,00-7,20 16 100 5,0 2,5
7,20-7,40 17 106 5,3 2,7
7,40-7,60 14 88 4,4 2,2
7,60-7,80 17 106 5,3 2,7
7,80-8,00 15 94 4,7 2,3
8,00-8,20 35 208 10,4 5,2
8,20-8,40 100 595 29,7 14,9
Rechazo a 8,20
27
ANEXO III. – PLANOS
