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Geología, Morfología del terreno y Climatología UPM - ETSIC

© Adrián de la Torre Isidoro 1 www.nuestrosapuntes.webcindario.com

I TEMA 9 i INVESTIGACIÓN DEL TERRENO

1. INVESTIGACIÓN DEL TERRENO La Geología aplicada a la Ingeniería Civil estudia las implicaciones que la naturaleza y la estructura del

terreno tienen para las obras realizadas por el hombre y los fenómenos naturales que puedan

afectarlas.

Proyectar la cimentación de un edificio o estructura requiere un conocimiento previo de:

Las características geológico-geotécnicas del terreno de apoyo de la estructura.

La complejidad del entorno geológico donde se ubica la obra.

La tipología de la estructura prevista.

La importancia de la estructura que se proyecta.

Las características geológicas y geotécnicas del terreno de apoyo de la estructura y su complejidad

geológica se determinan mediante un “reconocimiento del terreno” y los resultados obtenidos se

reflejan en el “informe geológico-geotécnico”.

El informe geológico-geotécnico



2. FASES DE INVESTIGACIÓN DEL TERRENO Las fases en las que se han de desarrollar el “informe geológico-geotécnico” deben responder a las

siguientes actividades:

1. RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN

La información del terreno que se conozcan previamente influye, significativamente, en su

planificación y también en su coste. Por tanto el reconocimiento del terreno debe comenzar

siempre por recopilar toda la información de la zona donde se realiza la obra.

Se deben considerar dos tipos de información:

a) Información básica (topografía, accesos, tipo de estructura).

b) Información complementaria (geológica, hidrogeológica).

2. PLANIFICACIÓN DEL RECONOCIMIENTO DE TERRENO

El principal objetivo del reconocimiento del terreno es determinar y cuantificar las condiciones del

subsuelo que puedan afectar a la viabilidad, diseño y construcción de una obra.

No existe una norma general que permita planificar una campaña de reconocimiento. El diseño

de la campaña, se debe realizar, de acuerdo con la normativa existente para cada tipo de obra de

cimentación:

• Cimentación de edificios.

— Código CTE (Código Técnico de la Edificación). Documento Básico SE-C. 2007

• Cimentación de grandes obras civiles (puertos, presas, centrales hidráulicas y nucleares).

— Recomendaciones geotécnicas para el proyecto de Obras Marítimas y Portuarias.

(ROM 0.5-94)

— Instrucción para el proyecto, construcción y explotación de grandes presas. 1967

• Obras lineales (canales, carreteras, ferrocarriles).

— PG-3. Pliego de prescripciones técnicas para obras de carreteras y puentes

— RENFE. Norma NRV 1-0-1.0

• Túneles.

• Terraplenes, desmontes y canteras.

• Norma de Construcción Sismorresistente (NCSE-02)

• Eurocódigos. Eurocódigo 7: Proyecto geotécnico.



3. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO Actualmente no se admite un proyecto de cimentación sin que se realice un “reconocimiento del

terreno” que permita determinar, las características geotécnicas del terreno de apoyo de esta

cimentación.

En primer lugar, y a propósito del término “terreno” utilizado, es conveniente hacer la distinción

entre “suelo” y “roca”, puesto que los métodos de reconocimiento y las técnicas a emplear son

diferentes.

Suelo: Agregado natural de partículas minerales, granulares y cohesivas, separables por

medios mecánicos de poca energía, o por agitación con agua.

Roca: Agregado natural compuesto de partículas de uno o más minerales, con fuertes

uniones cohesivas permanentes, que constituyen masas geológicamente independientes

y cartografiables.

Por tanto, antes de proyectar una cimentación hay que proceder a reconocer el terreno mediante

distintas técnicas de investigación.

Este reconocimiento debe proporcionar, en general, los siguientes datos:

Naturaleza de los diferentes estratos existentes y sus características geotécnicas.

Existencia de problemas geológicos que puedan afectar a la cimentación (presencia de

suelos blandos, terrenos expansivos, rocas de diferente dureza, zonas tectonizadas y

fracturadas, deslizamientos, karstificaciones, filtraciones).

Muestras y/o testigos de cada uno de los estratos o niveles

característicos atravesados, para el estudio en laboratorio de sus propiedades resistentes

y deformaciones.

Existencia de nivel freático y sus características.

Sismicidad regional.

Valor de la permeabilidad en suelos y rocas.

Mediciones de discontinuidades en rocas que permitan establecer clasificaciones

geomecánicas.

TÉCNICAS DE RECONOCIMIENTO DEL TERRENO.

Los procedimientos o técnicas utilizadas para la obtención de los datos requeridos para un

informe geológico-geotécnico son:

A. Métodos directos.

Son los procedimientos o técnicas que permiten un seguro y suficientemente detallado

reconocimiento de la naturaleza y localización de los diferentes estratos, niveles o capas

de terreno, con la posibilidad de obtener muestras y/o testigos y, eventualmente,

realizar ensayos “in situ”.



Se incluyen en este grupo los siguientes procedimientos:

• Sondeos mecánicos:

Se entiende por sondeo “una perforación realizada con especial cuidado y con

maquinaria y herramientas apropiadas para extraer de las capas de terreno

atravesadas muestras en suelos y testigos en roca, y poder realizar ensayos a

diferentes profundidades”.

• Calicatas, zanjas y pozos

La observación directa del terreno se puede realizar, en determinadas ocasiones,

mediante labores sencillas de excavación con medios mecánicos convencionales.

Estos tipos de investigaciones pueden ser eficaces, pero suelen estar limitadas por

la profundidad que puede alcanzarse con las máquinas.

• Galerías

Esta técnica es muy costosa, por lo que se reserva, casi exclusivamente, para

aquellos trabajos en los que el coste no incida en el presupuesto general del

proyecto y se requiera un completo conocimiento estratigráfico, tectónico y

tensional, así como la realización de ensayos “in situ” (observación de presas,

drenajes, túneles).

B. Métodos indirectos.

Son aquellos procedimientos que se llevan a cabo sin necesidad de realizar un examen

directo del terreno, midiendo desde la superficie algunas propiedades físicas de los

materiales que constituyen los diferentes niveles o estratos del terreno.

Se consideran incluidos en estos procedimientos los siguientes métodos:

• Geofísica de superficie. Métodos eléctricos, sísmicos, electromagnéticos,

gravimétricos, magnéticos.

• Geofísica en el interior de los sondeos. Testificación, sísmica y tomografía

sísmica.

• Ensayos de resistencia. Ensayo de penetración estática (CPT) y dinámica (DP),

ensayo con medida de presión intersticial, ensayo Vane Test (Molinete).

• Ensayos de deformabilidad. Ensayo presiométrico en suelo y dilatométrico en

roca, ensayo de placa de carga.

• Ensayos de permeabilidad. En suelos: Lefranc, Gilg-Gavard, Haefeli, Matsuo. En

rocas: Lugeon.



Sondeos mecánicos.

Se define como sondeo a un método directo de reconocimiento del terreno que consiste en

“una perforación realizada con especial cuidado y con maquinaria y herramientas apropiadas

para extraer de las capas de terreno muestras en suelos y testigos en roca”.

Los métodos de perforación utilizados se agrupan en dos categorías:

• Sondeos a percusión.

El principio general consiste en el empleo de una tubería que avanza por golpeo

sucesivo, que se obtiene por caída de la tubería en el fondo del sondeo o bien por su

hinca mediante el golpeo de una maza.

El terreno más apropiado para su empleo es el de las formaciones incoherentes, limos,

arenas, gravas y bolos, ya que permite extraer y visualizar todo el terreno que se

atraviesa. Desde el punto de vista económico es un sondeo cuya perforación es lenta y,

en consecuencia, tiene un precio caro y poco competitivo.

• Sondeos a rotación.

El principio general consiste en ejercer, con un útil “corona”, una presión y a la vez una

acción de rotación en el terreno, mediante un varillaje conectado a una cabeza giratoria

de una sonda, accionada por un motor. El avance útil se obtiene actuando sobre la

cabeza giratoria solidaria al varillaje, al cual se le trasmite su rotación. Los principales

métodos de avance pueden clasificarse:

- Manuales o “sensitivos”, cuando la presión se aplica y regula por el sondista

manualmente, accionando una palanca.

- Mecánicos, basados en un sistema de ejes y coronas diferenciales concéntricas al

varillaje (velocidad de rotación y de avance en relación constante).

- Hidráulicos, basados en actuales sistemas hidráulicos de accionamiento.

Los útiles de perforación que se emplean comúnmente pertenecen a dos grandes

categorías:

• Barrenas helicoidales.

Las barrenas continuas helicoidales son un sistema rápido y económico para

obtener muestras alteradas del terreno, y su utilización va desde el empleo

manual para pequeñas profundidades, 2-4 m con diámetros de 1” y 2”, a la

perforación mecánica para profundidades de hasta 40 m, con diámetros de 8”,

6” 4” y 3”, que son las usuales para los sondeos de reconocimiento. Durante la

perforación se puede intercalar la extracción de muestras inalteradas.



Las barrenas continuas helicoidales utilizadas para sondeos de reconocimiento

son de dos tipos:

Barrena helicoidal maciza.

Barrena helicoidal hueca.

Las barrenas helicoidales huecas, a diferencia de las macizas, permiten extraer

muestras inalteradas sin extraer la maniobra. Están formadas por un tubo

central hueco de mayor diámetro que el de las normales. A lo largo y por el

interior de la barrena va un varillaje que termina al final de la cabeza helicoidal y

lleva una pequeña broca.

Estas varillas giran solidariamente con la barrena hueca; cuando se quiere tomar

una muestra, se extraen las varillas del interior de las barrenas y se introduce

por el interior de las mismas un tomamuestras.

• Baterías de rotación (tubo de testigo).

El término “tubo testigo” se refiere a que la corona, al ir avanzando en el

terreno, va obteniendo un cilindro de terreno llamado testigo, el cual va

entrando en un tubo roscado a la corona, llamado tubo porta testigo o

simplemente tubo testigo. Por “tubo testigo” se entiende el conjunto de batería

de rotación, que está compuesta por los siguientes elementos:

• Corona. Es el elemento de corte, y pueden ser de WIDIA o DIAMANTE.

- Coronas de Widia.

La Widia es un metal compuesto de carburo de Wolframio y fue

descubierto por el alemán OSRAM, en el año 1925. Su dureza

solamente es sobrepasada por el diamante, de ahí viene su nombre,

Wie Diamant (como el diamante).

En las coronas de perforación se emplean en forma de pequeños

prismas octogonales de 15 mm de largo, incrustados en el frente de

la corona y a una distancia aproximada de 10 mm. Estos prismas

están afilados por el borde de la corona y durante la perforación se

desgastan y hay que volverlos a afilar. Esto se realiza con una muela

de carburo de silicio y en seco.

Las coronas de widia deben emplearse en suelos y rocas blandas.

- Coronas de Diamante.

Si el terreno a perforar es muy duro no se puede perforar con

coronas de widia, por el desgaste que sufren los prismas. En este

caso es aconsejable la utilización de coronas de diamante. Si

además se desea obtener una buena recuperación de testigo en

terrenos blandos, se recomienda la utilización de coronas de

diamante por el corte más suave que las de widia. Existen dos tipos

de corona de diamante:



Coronas de inserción: están construidas con diamantes que

se distribuyen en la superficie de la corona, siendo el

tamaño de los diamantes variable de 10 a 80 piedras por

quilate (p.p.q.). “1 quilate equivale a la quinta parte de un

gramo”.

Coronas de concreción: están construidas con diamantes

cuyo tamaño varía entre 80 y 1000 piedras por quilate

(p.p.q.), regularmente distribuidos en el cuerpo de la

matriz.

• Manguito porta-extractor. Es donde se aloja un muelle (extractor) que

sirve para romper el testigo durante la extracción y no dejarle que se

deslice durante esta maniobra.

• Extractor.

• Calibrador.

• Tubo porta-testigo. Es donde se recoge el testigo y la cabeza es la pieza

de unión entre el tubo testigo y el varillaje, el cual le transmite el

movimiento de rotación a la batería de rotación.

El tubo porta-testigo puede ser:

- Tubo testigo simple.

Se considera “tubo simple”, cuando el tubo porta-testigo es rígido

y está constituido por un solo tubo. Este tipo de batería no es el

mejor útil para obtener una buena recuperación de terreno, ya

que, al estar constituido por un único tubo, el fluido perforación

(agua o lodo) cae sobre el testigo que se aloja en el interior del

tubo alterándolo y, por estar en contacto con el tubo en

movimiento, se destruye en gran parte. El empleo del tubo simple

se recomienda cuando no es muy importante la obtención del

testigo en su totalidad, o cuando hay que limpiar sondeos de

obstáculos, perforar armaduras en hormigones, o para efectuar

perforación en seco.

- Tubo testigo doble.

Para tratar de paliar los inconvenientes de la perforación con el

tubo simple, se empleó, en principio, un “tubo doble rígido” en el

que el agua pasaba entre los dos tubos, no alterando por tanto el

testigo, pero, al estar el testigo en contacto con el tubo interior en

rotación, éste también se destruía, aunque en menor proporción

que en el tubo simple.

Al final se ha llegado al “tubo doble giratorio”, en el cual el tubo

interior va montado sobre rodamientos a bolas, y

consecuentemente no tiene por qué girar. Este tipo de tubo doble

es el más apropiado para proporcionar un buen testigo y el mayor

porcentaje de recuperación.



- Tubo testigo triple.

La circulación del fluido de perforación permite mayores y más

rápidos avances, pero en algunos casos (terrenos tectonizados,

poco cohesivos, esquistosos, etc.) hace difícil, en ocasiones

imposible, la obtención de testigos, imponiendo, si se utilizan los

tubos simples, una serie repetitiva de maniobras “en seco”

intercaladas con maniobras de lavado para la evacuación de los

detritus de perforación.

Con el empleo de tubos dobles, el efecto negativo de la

circulación del agua puede ser eliminado o reducido,

especialmente cuando el tubo interior que recoge el testigo está

algo adelantado a la corona del tubo exterior que gira. Este es el

caso del tubo doble tipo Mazier, llamado impropiamente “tubo

triple”.

El tubo triple es un tubo testigo doble a rotación, destinado a

extraer muestras intactas del terreno. Hay tres tipos de diámetro:

86, 101 y 146 mm., que dan, respectivamente, testigos de

diámetro: 59, 72 y 107,5 mm. El testigo de 1,00 m de longitud se

aloja en un “tercer tubo” (estuche) que se encuentra alojado

dentro del tubo interior.

Está compuesto, esencialmente, de un tubo interior que contiene

un estuche de latón y dispone, en su base, de una zapata cortante

que sobresale de la corona con el objeto de extraer testigo por

punzonamiento. La cabeza giratoria del sacatestigo tiene un

resorte (muelle) que permite que el tubo interior entre más o

menos en el tubo exterior fijo. Se utiliza como un tubo testigo

doble normal, haciéndolo girar (rotación normal) y ejerciendo la

presión necesaria para su introducción en el terreno.

• Cabeza.

ELECCIÓN DEL MÉTODO DE PERFORACIÓN.

En la elección del método para la realización de sondeos de investigación, el conocimiento de

la naturaleza del terreno de la zona a investigar es un supuesto necesario.

Se distinguen tres tipos fundamentales de terreno, en los que se recomiendan os siguientes

métodos de reconocimiento:

• Terrenos granulares.

Se entiende como suelo granular, aquellos que tienen un porcentaje de finos inferiores a

un 35 %.

– Finos y medios: Percusión y Baterias de rotación de tubo simple.

– Gruesos: Percusión con tuberías de diámetros 230 mm y 6 ½”.



• Terrenos cohesivos.

Se entiende como suelos cohesivos, aquellos terrenos que tengan cohesión y no

cumplan las condiciones para clasificarlos como granulares o como rocas.

– Barrenas helicoidales, para terrenos de baja consistencia y profundidades < 30 m

– Baterías de rotación, con dobles y triples tubos, para extracción de testigo

continuo y muestras de rotación.

• Rocas.

Se consideran rocas a aquellos terrenos que cumplan las condiciones siguientes:

Recuperación de testigo superior al 75 % y el RQD superior al 25 %, y Resistencia a

compresión simple de los testigos sanos siempre superior a 3 MPa.

– Baterías de tubo doble. Diámetros de perforación de 101 a 76 mm, para

profundidades inferiores a los 100 m, y el sistema “wire line”, PQ, HQ, NQ Y BQ,

para profundidades superiores.

TOMA DE MUESTRAS EN SONDEOS.

El término “muestreo” tiene un significado muy amplio en cuanto a que puede atribuirse a

cualquier método para obtener una muestra bien, con cualquier sistema de perforación, o

con aparatos, más o menos sofisticados, para conseguir una ventaja cualitativa.

El objetivo de la toma de muestras, según el CTE, es la realización, con la fiabilidad suficiente,

de los ensayos de laboratorio pertinentes según las determinaciones que se pretendan

obtener. Las muestras extraídas de los sondeos se pueden clasificar en las categorías

siguientes:

• Muestra de Categoría A: Mantiene inalteradas las siguientes propiedades del suelo:

estructura, densidad, humedad, granulometría, plasticidad y componentes químicos

estables.

• Muestra de Categoría B: Mantiene inalteradas las siguientes propiedades del suelo:

humedad, granulometría, plasticidad y componentes químicos estables.

• Muestra de Categoría C: Todas aquellas que no cumplen las especificaciones de la

categoría B.

Habitualmente se hace la distinción entre muestras “alteradas” e “inalteradas”, teniendo en

cuenta el método de extracción más que la calidad de la muestra.

Los tomamuestras que se utilizan en los sondeos para la obtención de muestras inalteradas

(Categoría A), son tomamuestras hincados a presión o a percusión, desplazando un cierto

volumen de terreno correspondiente al espesor de la pared, y pueden ser:

- Abiertos:

De pared gruesa. Son tubos robustos que se hincan mediante golpeo

“percusión” y por lo tanto, se emplean en terrenos compactos y con un cierto

esqueleto lapídeo. Su relación de áreas es siempre superior al 25%. Existe una

amplia gama de tipos, dotados de zapatas intercambiables, e incorporan un

estuche de poco espesor de PVC o de zinc. Suelen estar cortados

“tomamuestras de tubo partido” a lo largo de su generatriz para facilitar la

extracción de la muestra.



De pared delgada. son conceptualmente similares a los de pared gruesa, con la

variante de tener las paredes del tubo más delgadas. La hinca se realiza a

presión. La particularidad más importante es la posibilidad de cambiar los tipos

de zapata y así introducir un sistema de clapetas, adecuado para retener las

muestras en el interior durante la fase de extracción. El tomamuestras más

utilizado es un tubo de acero estirado en frío de pared fina, que sirve de

tomamuestras y de contenedor de la misma, tipo “Shelby”.

- Cerrados: tienen un pistón que cierra el tomamuestras en su parte inferior y se

desbloquea cuando se requiere efectuar la toma de la muestra. Se distinguen dos

categorías: de “pistón libre” y de “pistón fijo”. En el primer caso el pistón es libre de

moverse con la muestra durante la extracción; en el segundo el pistón queda fijo y lo

que avanza es el tubo que recoge la muestra. La misión de los pistones, en ambos

casos, es crear un vacío dentro del tomamuestras que facilite la obtención de la

muestra.

Las principales características, en cuanto a las dimensiones de los tomamuestras, que

condicionan el éxito de la extracción de una muestra inalterada (Categoría A) son:

De: diámetro exterior

Di: diámetro interior

Ds: despeje interior

ENSAYOS EN SONDEOS

• Ensayo de penetración estándar (SPT).

Este ensayo es puntual a lo largo de un sondeo, y se realiza fundamentalmente en

presencia de terrenos incoherentes con la finalidad de juzgar “in situ” la densidad

relativa de estos suelos. El aparato estándar es, en esencia, un tomamuestras de pared

gruesa de tubo partido con las siguientes características principales:

• Longitud total: 813 mm.

• Diámetro exterior: 51 mm.

• Diámetro interior: 35 mm.

• Peso total: 7 Kg

El ensayo consiste en la hinca del aparato en cuatro tandas o tramos de 15 cm,

registrando el número de golpes necesarios para cada hinca y hasta una longitud total

de 60 cm, según norma ASTM-D.1586-63T y UNE 103-800-92.

La maza utilizada tiene un peso de 63,5 Kg (140 libras) y la altura de caída es de 76,2

mm. (30 pulgadas). La suma de los golpes necesarios para la hinca de los dos tramos

centrales, en total 30 cm. (12 pulgadas), es el llamado número N de resistencia a la

penetración estándar.

Pared gruesa Pared delgada

Relación de áreas R =(De2 - Di

2)/Di2.100 R < 25 R<10

Despeje interior D = (Di - Ds)/Ds .100 D < 3 D<1

Espesor de zapata E = (De – Di)/2 E < 10 mm E< 2 mm

Longitud L L > 500 mm L > 500 mm



• Ensayo de molinete (Vane test).

Esta prueba permite determinar directamente la resistencia al corte de los terrenos

cohesivos en términos de cohesión no drenada. Se realiza en el interior de los sondeos,

alternando con la extracción de muestras inalteradas y realización de ensayos de

penetración estándar (SPT). Norma ASTM D-2573.

El principio del ensayo consiste en la medida del momento torsor necesario para

producir la ruptura del terreno sobre una superficie cilíndrica de deslizamiento, creada

por la rotación de un útil formado por cuatro aspas verticales de dimensiones iguales,

situadas en cruz. El molinete está constituido por:

• Un equipo de superficie para la aplicación y la medida del momento torsor

(dinamómetro anular).

• Un varillaje de 20 mm de diámetro para transmitir el movimiento de rotación a la

cabeza (molinete, aspas).

• Unas aspas de una altura igual al doble del diámetro (h = 2d) y un diámetro

variable de 4,5 a 6,5 cm.

• Una tubería de revestimiento de 1 ¼” de diámetro unida a un cuerpo de

protección del molinete.

• Ensayo presiométrico.

El ensayo presiométrico consiste en efectuar una puesta en carga lateral creciente del

terreno, a una profundidad determinada del sondeo, mediante una sonda cilíndrica

dilatable radialmente. El objetivo de este ensayo es obtener una curva que relacione la

presión aplicada al suelo y su deformación.

La curva presiométrica se puede utilizar para obtener el estado tensional “in situ” y

parámetros de resistencia y deformación del suelo.

- El presiométrico “tipo Menard”, es el equipo más adecuado para ensayos en

suelos. Dispone de tubulares coaxiales de alta presión, con deformaciones nulas

hasta los 25 bares. La presión máxima de trabajo de este equipo es de 80 bares.

La sonda consta de una célula central de medida, alimentada por agua a

presión, y dos células de guardia, mantenidas en presión con gas, que

mantienen un campo cilíndrico de esfuerzos alrededor de la sección central.

Norma Française NF 94-100 y proyecto de Norma Europea prEN ISO 22476-4.

- El dilatómetro es el equipo que se utiliza para ensayos en materiales rocosos.

Este equipo permite presiones de trabajo teóricas de 200 bares. Las presiones y

deformaciones se realizan electrónicamente en el interior de la sonda mediante

un captor de presión. Las tensiones se aplican escalonadamente mediante

inyección de fluido (agua a presión mediante nitrógeno, o este último

directamente). Norma ASTM D 4719-87.



• Ensayo de permeabilidad.

La permeabilidad de un terreno, caracterizada por el coeficiente K, se puede obtener

durante la ejecución de un sondeo de reconocimiento. Se diferencian dos tipos de

ensayos:

– El ensayo de permeabilidad tipo Lefranc, específico para suelos, puede ser

efectuado por varios métodos más o menos precisos:

– Con aducción o extracción de agua.

– Con carga hidráulica constante, midiendo el caudal estabilizado

correspondiente.

– Con carga hidráulica variable, midiendo, en función del tiempo, el

descenso del nivel de agua, después de haber creado temporalmente un

ascenso del nivel freático.

Para llevar a cabo este ensayo es necesario realizar una cavidad de una forma

determinada (depende del diámetro de perforación) en el fondo de una

perforación entubada. La permeabilidad es función del caudal y de la forma de la

cavidad.

– El ensayo de permeabilidad Lugeon se realiza en rocas, y consiste en inyectar

agua en el interior de un sondeo, en un tramo de 5 metros de longitud, a una

presión de 10 kg/cm2, midiendo durante 10 minutos el caudal de agua

inyectado, una vez alcanzado un régimen de filtración estable, manteniendo fija

la presión. Se obtiene así la Unidad Lugeon, definida como la admisión de:

1 litro por minuto y metro a una presión de 10 kg/cm2

La absorción de una unidad Lugeon es equivalente a la que tendría un medio

homogéneo con coeficiente de permeabilidad K = 1,5 a 2,1 x 10-5 cm/seg



ENSAYOS PENETROMÉTRICOS.

Se incluyen entre los métodos indirectos y son pruebas realizadas “in situ”, como

complemento, y en sustitución a veces, de los sondeos de reconocimiento.

El ensayo de penetración permite estimar la resistencia a la penetración de un útil hincado

en el terreno con determinados medios operativos. Se pueden distinguir dos categorías de

ensayo, en función del método de avance:

• Ensayos de penetración dinámica (DP).

Este ensayo consiste en la hinca en el terreno de una puntaza metálica, unida a un

varillaje, mediante golpeo, por medio de una maza que cae desde una altura

determinada. En función del tipo de puntaza, de la maza utiliza para el golpeo y la

altura de caída, se diferencian los siguientes ensayos:

- Ensayo tipo Borros. En este ensayo, el útil de penetración “puntaza” es de

acero, de sección cuadrada de 4x4 cm, de 20 cm de longitud y termina en una

pirámide de 90º en la punta. Esta puntaza se acopla a una varilla de 32 mm de

diámetro, en la cual va sujeta mediante rosca o simplemente colocada a presión.

El equipo para realizar este ensayo consta de un dispositivo automático que

permite golpear la varilla con una maza de 65,0 Kg, dejándola caer desde una

altura de 50 cm, con un ritmo de 15 a 30 golpes por minuto.

El número de golpes necesario para hacer que penetre la puntaza 20 cm en el

terreno, se llama NB, y esta serie de hincas permite registrar, en un gráfico, la

resistencia del terreno a lo largo de la profundidad del ensayo. El ensayo se da

por finalizado cuando son necesario más de 100 golpes para el avance de 20 cm

(Rechazo).

- Ensayo DPH (Dynamic Probing Heavy)

El equipo (pesado) para realizar este ensayo consta de un dispositivo automático

que permite golpear la varilla con una maza de 50 Kg, dejándola caer desde una

altura de 50 cm.


terreno, se llama N10, y esta serie de hincas permite registrar, en un gráfico, la

resistencia del terreno a lo largo de profundidad del ensayo.

- Ensayo DPSH (Dynamic Probing Super Heavy)

En este ensayo, el útil de penetración “puntaza” es de acero, de 20 cm2 de área.

El equipo (súper pesado) para realizar este ensayo consta de un dispositivo

automático que permite golpear la varilla con una maza de 63,5 Kg, dejándola

caer desde una altura de 75 cm.


terreno, se llama N20, y esta serie de hincas permite registrar, en un gráfico, la

resistencia del terreno a lo largo de profundidad del ensayo. Gráficamente se

dan estos valores de número de golpes, obteniéndose de esta manera la curva

de hinca de cada ensayo de penetración.



• Ensayos de penetración estática (CPT y CPTU).

El ensayo de penetración estática, llamado CPT (Cone Penetration Test), consiste en

hincar a presión en el suelo a velocidad constante una punta cónica y medir el esfuerzo

necesario para la penetración del cono, denominado qc. En los conos de tipo móvil, se

mide además el rozamiento lateral local, denominado fs, en un manguito especial,

colocado encima de la base del cono.

Si a la punta cónica se le instala un sensor especial, que permite medir la presión

intersticial, el ensayo se denomina Piezocono (CPTU). Este ensayo permite medir,

además de la resistencia de la punta y el rozamiento lateral, las presiones intersticiales

u que se van generando durante la hinca de la punta. Las principales

Aplicaciones geotécnicas de este ensayo son:

• Determinar el perfil estratigráfico del terreno.

• Evaluar los parámetros geotécnicos de las capas atravesadas.

• Calcular la capacidad portante del terreno y asientos frente a solicitaciones

externas.

GEOFÍSICA

Esta técnica de reconocimiento permite medir determinadas propiedades físicas del terreno

desde la superficie o en el interior de los sondeos.

Las técnicas geofísicas realizadas desde la superficie, son:

• Métodos eléctricos. Sondeos eléctricos verticales, Calicatas eléctricas.

Permite identificar la variación, en vertical y horizontal, de la resistividad eléctrica de

las distintas capas de terreno, lo que determina espesores de recubrimientos y

niveles de agua.

• Métodos sísmicos. Sísmica de refracción, Sísmica de reflexión.

Permite identificar la variación de la velocidad de propagación de las ondas P y S a

través de los distintos terrenos.

• Métodos electromagnéticos. Georadar

• Métodos gravimétricos.

Permite detectar las anomalías en el campo gravitatorio terrestre, en especial en la

detección de oquedades y karstificaciones.

Las técnicas realizadas en el interior de los sondeos, son:

• Testificación geofísica. Eléctrica, radiactiva, sónica, fluidos, geométrica.

• Sísmica en sondeos. Cross-hole, Down-hole y up-hole.



TESTIFICACIÓN DE SONDEOS

La testificación consiste en el registro y descripción de los testigos obtenidos durante la

perforación de los sondeos.

Los testigos y muestras obtenidas se colocan en cajas porta testigos, de madera , plástico o

cartón parafinado, de acuerdo con la disposición que presentan en el terreno, señalándose

con tablillas las cotas a las que ha finalizado la maniobra de perforación, cambia la litología a

se detecta alguna estructura geológica importante.

La testificación de sondeos, tanto en suelos como en rocas, debe realizarse de acuerdo con

un protocolo establecido, debiendo aportar datos relativos a:

• Naturaleza y composición litológica.

• Profundidad y tipo de muestras obtenidas.

• Ensayos realizados dentro del sondeo.

• Porcentaje de testigo obtenido.

• Descripción de discontinuidades.

• Índice RQD (en rocas).

• Profundidad del nivel de agua y sus variaciones.

• Reportaje fotográfico.

El tamaño de las muestras inalteradas y testigos obtenidos en los sondeos está condicionado

a las exigencias de los ensayos de Laboratorio.

4. ELABORACIÓN DEL INFORME GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO El informe geológico-geotécnico es el conjunto de documentos que el técnico en Ingeniería del Suelo

debe redactar para el proyecto de cimentaciones de la estructura de la obra, recogiendo este el informe

del reconocimiento del terreno realizado, sus resultados y las condiciones de cimentación analizadas.

El informe contendrá una Memoria que irá acompañada de una serie de Anejos. El alcance y detalle que

debe figurar en cada una de estas partes dependerá de la importancia de la obra, de la complejidad de

los terrenos existentes y de la información disponible.

En el documento Memoria se definirán los siguientes apartados:

• Antecedentes

• Metodología del trabajo

• Marco geológico e hidrogeológico

• Trabajos realizados

• Resultados del reconocimiento del terreno

• Análisis de los problemas geotécnicos planteados

• Propuesta de cimentación

• Resumen y conclusiones

La memoria del informe irá acompañada de los siguientes Anejos:

• Anejo I: Información previa

• Anejo II: Planos de situación de la obra

• Anejo III: Trabajos de campo

• Anejo IV: Ensayos de laboratorio

• Anejo V: Cálculos justificativos

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