Capítulo 3 - Investigación de Campo y Ensayos

7/29/2019 Captulo 3 - Investigacin de Campo y Ensayos

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Captulo 3 Investigacin de campo y ensayos

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CAPTULO 3

INVESTIGACIN

DE CAMPO Y ENSAYOS


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Instituto Nacional de Vas Manual de Fundaciones superficiales y profundas paracarreteras

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TABLA DE CONTENIDO

CAPTULO 3. INVESTIGACIN DE CAMPO Y ENSAYOS ..................................... 3-1

3.1. ALCANCE DE LA INVESTIGACIN .......................................................... 3-1

3.2. RECONOCIMIENTOS GEOTCNICOS DEL PROYECTO ............................ 3-3

3.2.1. Reconocimiento geolgico e informacin previa .......................... 3-3

3.2.2. Reconocimiento geotcnico e informacin previa ..................... 3-10

3.3. MTODOS DE EXPLORACIN Y ENSAYOS ........................................... 3-17

3.3.1. Plan de exploracin ..................................................................... 3-19

3.3.2. Exploracin Geotcnica ............................................................... 3-34

3.3.2.2.1.e. Perforaciones mecnicas .................................................... 3-37

3.3.2.2.5 Ensayos in situ ........................................................................ 3-55

3.3.2.2.5.a. Ensayos de penetracin dinmicos .................................... 3-56

3.3.2.2.5.b. Ensayos de penetracin esttica ........................................ 3-58

Presurmetros (PMT) ..................................................................... 3-59

Dilatmetros (DTM) ....................................................................... 3-62

3.3.2.2.5.c. Otros ensayos in situ ........................................................... 3-63

3.3.2.2.6.a. Ensayos en suelos ............................................................... 3-71

3.3.2.2.6.b. Ensayos en rocas................................................................. 3-79

3.3.2.2.6.c. Otros ensayos de laboratorio ............................................. 3-86

3.4. Control de calidad en los ensayos de laboratorio .............................. 3-92

3.5. Registros de campo de las perforaciones ........................................... 3-94

3.6. Perfil estratigrfico ............................................................................. 3-95

3.7. Cuadro resumen de ensayos .............................................................. 3-98

3.8. Presentacin del informe ................................................................. 3-100


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REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................... 3-102


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3.CAPTULO 3. INVESTIGACIN DE CAMPO Y ENSAYOS

El presente Captulo rene los criterios necesarios para la definicin yrealizacin de los trabajos de investigacin geotcnica, la presentacin de la

informacin obtenida con dicha investigacin, los mtodos de anlisis de losdiversos aspectos de tipo geotcnico y el modo de evaluar los parmetros encada caso.

Los trabajos propuestos en este captulo obedecen a la realizacin de unaInvestigacin geotcnica completa, que permita desarrollar unos diseos ymtodos constructivos muy ajustados a la realidad.

Los estudios de campo, laboratorio y oficina relativos a la geotecnia tienenpor finalidad establecer las caractersticas del terreno sobre el cual se fundar

la estructura vial. La calidad de la informacin, finalmente recabada para eldiseo de la fundacin de la estructura, depender tanto de la planeacin delproyecto geotcnico como de la evaluacin de las condicionessubsuperficiales del suelo en el rea del proyecto.

3.1.ALCANCE DE LA INVESTIGACINLa investigacin de campo, realizacin de ensayos de laboratorio e in situ, y elanlisis de ingeniera, consisten en la obtencin, la revisin y elprocesamiento de diversos datos como los geolgicos, los geotcnicos y otrosdisponibles existentes.

El anlisis de la informacin obedece a diferentes trabajos tales como:reconocimiento inicial, visita de campo, programa adecuado, pruebas delaboratorio, y del anlisis y la evaluacin ingenieril de los resultadospresentados en un informe. La investigacin y el anlisis son realizados deacuerdo con los procedimientos delineados en este Captulo y generalmenteaceptados en la prctica sana de la ingeniera. Todas las fases de trabajogeotcnico son realizadas bajo supervisin directa de un ingeniero profesionalque tenga experiencia en el campo de la ingeniera geotcnica, o que suformacin acadmica as lo certifique.

En este captulo se definen varios aspectos que deben garantizar la ejecucinde una exploracin geotcnica adecuada y la seleccin de los parmetrosgeotcnicos de diseo, representativos estadsticamente, que deben serempleados en los clculos y en el anlisis del Proyecto: recopilacin de lainformacin previa, planificacin y realizacin de la exploracin de campo,


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ensayos de laboratorio, y redaccin del informe; para ello se consideranalgunos temas generales como:

Reconocimiento Geotcnico del Proyecto. Se establecen las pautas

mnimas que se deben tener en cuenta para la planificacin del trabajode campo y laboratorio, al igual que toda la informacin documental quedeber ser revisada para dar inicio a las labores de campo.

Mtodos de exploracin y ensayos. Consiste bsicamente en un recuentode los mtodos disponibles para investigacin del subsuelo, qu criteriosse utilizan para la seleccin o utilizacin de cada uno de estos mtodos, yqu ensayos de campo y laboratorio se pueden realizar durante laexploracin geotcnica.

Toma de muestras. Se refiere a los tipos de muestras posibles de obtener,al igual que los muestreadores existentes para desarrollar este trabajo.

Ensayos in situ. Adicional a los ensayos de campo ya presentados en laexploracin, se presentan los ensayos in situ para definir parmetrosgeotcnicos a ser utilizados en los clculos y diseos.

Ensayos de laboratorio. Consistente en la evaluacin de las propiedadesgeomecnicas de los suelos y rocas, mediante la implementacin de lasdiferentes normas que rigen el desarrollo de estos mtodos.

Registros de campo de las perforaciones. Explicacin de la toma deinformacin de campo, a travs del Mtodo Observacional para poderrecopilar la mayor informacin posible de las labores de exploracin.

Perfil estratigrfico. Definicin de las consideraciones mnimas para eldesarrollo y presentacin del perfil estratigrfico de cada una de losmtodos de exploracin utilizados.

Cuadro resumen de ensayos. Consolidacin de toda la informacinrecopilada, como se pueden correlacionar todos los parmetros

obtenidos, y el desarrollo de un resumen que permita obtener la mayorcantidad de anlisis posibles.

Presentacin del informe. Parmetros mnimos para la redaccin y lapresentacin del informe de la Investigacin de campo.


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3.2.RECONOCIMIENTOS GEOTCNICOS DEL PROYECTOLa investigacin geotcnica del suelo y de la roca proporciona una descripcinde las condiciones representativas de los mismos para los trabajos

propuestos, y establece los parmetros geotcnicos relevantes para todas lasetapas de la construccin.

El reconocimiento geotcnico debe proporcionar suficientes datos, referentesa las condiciones del suelo, de la roca y del agua subterrnea en y alrededordel sitio de inters, para permitir una descripcin apropiada de laspropiedades y una evaluacin confiable de los valores caractersticos de losparmetros geotcnicos que se utilizan en los clculos de diseo.

De acuerdo con el proyecto a desarrollar, segn sea su magnitud en cuanto alimpacto social, econmico y ambiental que pueda ocasionar, se requierepoder acceder a informacin preliminar a las labores de campo, paraoptimizar la exploracin subsuperficial. Obviamente el plan de exploracindebe obedecer inicialmente a la complejidad del proyecto, y estcondicionado por las caractersticas geolgicas, geomorfolgicas,ambientales, econmicas y dems que se definan en la revisin preliminar dela informacin disponible y de las eventualidades que se presenten durantelas labores de campo.

3.2.1.Reconocimiento geolgico e informacin previaEl conocimiento previo de la geologa, en la ingeniera debe procurarinformacin para la construccin y el mantenimiento de carreteras, ocualquier tipo de infraestructura que se deba desarrollar sobre suelo o roca.La geologa proporciona la base para distinguir los materiales que abarcan lacorteza de la tierra y que interpretan su historia. En la ingeniera geotcnica laimportancia de la geologa est en la interpretacin de formas de relieve, suhistoria, los procesos que las formaron, y los materiales que abarcan o son labase de sus superficies, la geologa se refiere al carcter, a la distribucin, y alorigen del material subyacente.

Los estudios de la geologa para ingeniera ayudan a definir:

reas de inestabilidad potencial de una ladera.

Estratos de materiales compresibles, depsitos clasto o matrizsoportados.


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Tipos de roca, diaclasamientos, grado de meteorizacin, profundidad dedegradacin de la roca, reas de rocas susceptibles a los procesos deerosin.

reas de posible asentamiento superficial.

Se presenta en la Figura 3-1 un listando de aspectos a evaluar en la revisingeolgica.

Figura 3-1 Temas a considerar en el Reconocimiento Geolgico

La comprensin de algunos de los procesos geolgicos bsicos y cmo secombinaron para crear paisajes variados, nos da una lnea de mnimainformacin a partir de la cual comenzar estudios ms detallados de lasuperficie.

Los aspectos concernientes al reconocimiento geolgico, se exponen demanera ms detallada en el Captulo 4 de este Manual. No obstante loanterior se efecta un recuento de los aspectos ms significativosrelacionados con el tema.

Caractersticas superficiales del PleistocenoGeologa delCuaternario

Caractersticas erosionalesCaractersticas deposicionales

Glaciales

Aluvial

Lacustre

Turba y suelos orgnicos

Caractersitcas de losdepsitos

Fallas

Juntas y diaclasasGeologa Estructural

Agua subterrnea

Perfil y Horizontes del sueloHidrogeologa

Litologa

Meteorizacin

Caractersticas del Macizo rocosoLecho Rocoso


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3.2.1.1.Descripcin del lecho rocosoEl nivel de detalle de la descripcin del lecho rocoso debe estar basado en elpropsito de la exploracin y en el inters del usuario en la informacin.

Aunque la misma informacin bsica debe ser presentada en la descripcin detodos los ncleos de roca recuperados, el nivel de detalle apropiado lodetermina el ingeniero geotcnico basado en las necesidades del proyecto. Ladescripcin de los ncleos del lecho rocosos puede incluir alguno o todos lospuntos siguientes, caracterizacin que se debe complementar con lainformacin que brinda el captulo 4 de este Manual.

3.2.1.1.1.Tipo de rocaLas rocas se clasifican de acuerdo con su origen (gneas, sedimentarias ymetamrficas), las ms comunes se presentan en la Tabla 3.1.

Tabla 3-1 Tipos comunes de roca (Geotechnical Engineering Manual CDT. pg. 5-5)

GNEAS SEDIMENTARIAS METAMRFICAS

Basalto Diabasa Shale Limolita Pizarra Cuarcita

Gabro Diorita Arenisca Dolomita Esquisto Mrmol

Pegmatita Granito Conglomerado Gneiss Anfibolita

3.2.1.1.2.

ColorUna carta de colores puede ser utilizada para asignarlos consistentemente;cuando el color definido es el mismo para los estados hmedo y seco, se deberegistrar esta observacin.

3.2.1.1.3. Tamao de granoLa roca se clasifica segn la Tabla 3-2.

Tabla 3-2 Descripcin del tamao del grano en la roca (Geotechnical Engineering Manual CDT. pg. 5-5)

DESCRIPCIN DIMETRO (mm) CARACTERSTICA

Grano de grueso > 2.0Granos individuales que pueden serfcilmente distinguidos por el ojo.

Grano medio 0.42 2.0Granos individuales que pueden ser

distinguidos por el ojo.


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3.2.1.1.6.Meteorizacin de la rocaLa Tabla 3-5 proporciona los elementos para la descripcin de lameteorizacin.

Tabla 3-5 Descripcin de la meteorizacin del lecho rocoso (Geotechnical Engineering Manual CDT. pg. 5-6 a 5-7)

DESCRIPCIN CARACTERSTICA

Suelo residualLos minerales originales del lecho rocoso han sido completamentedescompuestos y no es visible la fbrica de la roca madre; los mineralespueden ser fcilmente destrozados por la mano.

Completamentemeteorizada

Los minerales originales del lecho rocoso se han descompuesto casienteramente, aunque la fbrica original pueda estar intacta; el material sepuede desboronar a mano.

Altamentemeteorizada

Ms de la mitad del lecho rocoso se descompone; es as que es factibletomar una muestra de 2 pulgadas de dimetro y se puede romperfcilmente a mano.

Moderadamentemeteorizada

El lecho rocoso est descolorido y perceptiblemente dbil, pero menos de lamitad se descompone; se puede tomar muestra de 2 pulgadas de dimetro,no se puede romper fcilmente a mano.

Ligeramentemeteorizada

El lecho rocoso se decolora levemente, la resistencia es menor que la rocafresca de fondo pero no perceptiblemente.

Fresca El lecho rocoso no demuestra ninguna decoloracin, prdida de resistencia,u otro efecto debido a la meteorizacin.

3.2.1.1.7.ResistenciaEn la Tabla 3-6, se presentan pautas actuales para estimar cualitativamente laresistencia de la roca. Las estimaciones de campo se deben confirmar conpruebas de laboratorio seleccionadas, para cada caso.

Tabla 3-6 Descripcin de la resistencia de la roca (Geotechnical Engineering Manual CDT. pg. 5-7)

DESCRIPCIN CARACTERSTICA RESISTENCIA A LACOMPRESIN UNIAXIAL (PSI)

Extremadamentedbil

Puede ser rayada por la ua delpulgar

35 - 150

Muy dbilPuede ser rayada por uncuchillo

150 700


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Continuacin Tabla 3-6 Descripcin de la resistencia de la roca (Geotechnical Engineering Manual CDT. pg. 5-7)

DESCRIPCIN CARACTERSTICARESISTENCIA A LA

COMPRESIN UNIAXIAL (PSI)

DbilPuede ser rayada con dificultadpor un cuchillo

700 3500

Resistencia mediaPuede ser rayada con el

extremo agudo del martillo3500 7200

ResistenteRequiere un golpe de martillopara fracturar

7200 14,500

Muy resistenteRequiere muchos golpes demartillo para fracturar

14,500 - 35,000

Extremadamenteresistente

Puede ser fracturada solamentecon los golpes de un martillo

> 35,000

La Tabla anterior puede ser complementada con la Error! No se encuentra elorigen de la referencia..

3.2.1.1.8.Composicin mineralPara los tipos de roca ms comunes, la composicin mineral no necesita serespecificada. Cuando est incluido en la descripcin del lecho rocoso, elmineral ms abundante se debe enumerar primero, seguido por los demsminerales por orden decreciente de abundancia.

3.2.1.2.Identificacin de la estratigrafaAdems de la informacin contenida en la descripcin del material, unregistro de la perforacin debe contener la informacin que describe losdiferentes estratos que se encuentren. La informacin de los estratos denotael origen geolgico de los cambios de los materiales y se debe demostrar en ladescripcin generalizada de los estratos. Los estratos individuales se deben

marcar a mitad de la distancia entre las muestras a menos que el lmite se

encuentre en una muestra o haya otras medidas disponibles para definirmejor el lmite. Las observaciones de la estratigrafa deben incluir laidentificacin de la estructura del pavimento, de la capa vegetal, del terraplnexistente, del suelo nativo y del lecho rocoso. La Tabla 3-7 es un sistema depalabras claves para utilizar al describir los diferentes estratos del suelo.


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Tabla 3-7 Lista de palabras clave para los estratos (Geotechnical Engineering Manual CDT. pg. 5-8 a 5-9)


Capa superficialLos estratos ms supremos del suelo que contiene suelos granulares y

cohesivos de la mezcla y un material orgnico

Estructura delPavimento

Incluye la superficie de rodadura y los materiales de base y subbase

compactados.

TerraplnMiscelneo

Depsito artificial de suelo, de roca, de escombros, etc. Puede o no puede

haberse instalado bajo condiciones controladas.

TurbaMaterial altamente orgnico con un agregado algo fibroso de la materia

vegetativa decada y en descomposicin.

Limo Suelo de grano fino que no es plstico o ligeramente plstico.

Limo arcilloso Suelo de grano fino el cual exhibe una plasticidad moderada.

Limo orgnicoNo plstico a ligeramente plstico, de grano fino el cual contiene materiaorgnica.

Limo arcillosoorgnico

Suelo de grano fino con plasticidad moderada, que contiene la materiaorgnica

Limo arenoso Suelo de grano fino no plstico, con un muy bajo contenido de arena

Arena Suelo arenoso limpio, predominantemente arena pero puede contenercantidades mnimas de grava, generalmente poco o nada.

Arena limosa Suelo arenoso el cual contiene una cantidad mnima de limo

Arena gravosaSuelo predominantemente arenoso, el cual contiene una cantidad mnimade grava

Arena y gravaestratificadas

Estratos de arena, gravas, y mezclas de arena-grava intercalados.

GravaPredominantemente grava limpia, pero puede contener cantidades mnimas

de arena, generalmente poco o nada.

Grava arenosaPredominantemente grava con cantidades mnimas de arena, generalmentepoco o nada.

Relleno glacialDepsito no estratificado de material de todos los tamaos en diferentesproporciones, desde cantos rodados hasta arcilla.


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Continuacin Tabla 3-7 Lista de palabras clave para los estratos (Geotechnical Engineering Manual CDT. pg. 5-8a 5-9)


Cantos rodadosCantos rodados de gran tamao, que tiene una recuperacin significativa delncleo

Roca meteorizada Lecho rocoso el cual exhibe un grado de moderado a alto de meteorizacin

Lecho rocoso Lecho rocoso fresco o ligeramente meteorizado.

Fuente: Geotechnical Engineering Manual CDT, 2007, pp. 5-8 a 5-9

3.2.2.Reconocimiento geotcnico e informacin previaPara garantizar el xito del proyecto geotcnico, es conveniente que elprofesional responsable del diseo se encuentre involucrado en el mismodesde sus etapas inciales. Por lo tanto, una vez que se decide disear unanueva estructura vial o ampliar, rehabilitar, reforzar o adecuar a la normassmica una existente, la direccin de los estudios debe solicitar al grupogeotcnico su intervencin en los asuntos de su competencia.

Como en todo proyecto de ingeniera, el proceso suele comenzar con elestudio de la informacin disponible en relacin con el proyecto (planos,estudios, mapas, fotografas, etc.), la cual se complementa con una visita al

sitio del proyecto, preferiblemente en compaa de los especialistas enestructuras e hidrulica, con quienes es esencial mantener comunicacincontinua durante la ejecucin de los estudios.

Las diferentes etapas que se describen a continuacin en relacin con elestudio geotcnico, debern enmarcarse dentro de las fases que establezca,para cada proyecto en particular, el Instituto Nacional de Vas.

3.2.2.1.Planeacin preliminar3.2.2.1.1.GeneralidadesEl objetivo en las etapas iniciales de la planeacin es desarrollar un plan deinvestigacin eficiente e identificar, tan rpido como sea posible, cualquierimprevisto que pueda afectar adversamente el diseo o la construccin de laestructura.


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Mapas. Cualquier mapa disponible es til en la determinacin del rea quepuede ser afectada por el desarrollo del proyecto o por sus condicionesparticulares. Se enumeran abajo algunos tipos de mapas que puedan ser

tiles (Figura 3.2).Mapa geolgico

Mapa de topografa

Mapa de uso del suelo (Plan de ordenamiento territorial - POT o Esquema deordenamiento territorial - EOT)

Mapa de Zonificacin Ssmica (NSR-10 A.2.1. General)

Mapas del rea para explotacin minera

Estos mapas se pueden utilizar como guas en la planificacin de lainvestigacin geotcnica y en la definicin de posibles reas problemticas.Sin embargo, el listado arriba mencionado puede ser complementado contodos los mapas adicionales con que se cuente para el sitio en estudio.

Figura 3-2 Ejemplo -Mapas de Colombia: Topografa, Usos del suelo, Zonas de desastre(http://www.colombiaya.com/seccion-colombia/mapas.html)

Mapas topogrficos

Los mapas topogrficos suministran una informacin de conjunto que incluyelos rasgos fsicos relevantes del rea, los patrones de drenaje, las inclinacionesde los taludes, la existencia de humedales, etc. Tambin, permiten predecir


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las posibles dificultades de acceso al sitio para la exploracin de campo y parala posterior construccin de la obra.

Mapas geolgicos

Los planos geolgicos brindan informacin sobre los procesos geolgicos quehan ocurrido en el lugar previsto para el emplazamiento de las obras, lo quepermite al especialista geotcnico conocer la manera como se handesarrollado las rocas y los suelos all presentes. Los suelos depositados atravs de un proceso particular adoptan rasgos caractersticos de topografa yde relieve que pueden ser identificados fcilmente por el diseador. Undeterminado relieve contiene suelos cuyas propiedades ingenieriles suelenser similares durante largos trayectos de un alineamiento vial. Una adecuadaidentificacin temprana del relieve permite optimizar el programa de

exploracin subsuperficial.

Mapas agrologicos

Las investigaciones de suelos con propsitos agrcolas brindan informacingrfica en relacin con la localizacin y la extensin de los diferentes tipos desuelos que se encuentran en un rea determinada, as como datos referentesa fisiografa, relieve, patrones de drenaje, clima y vegetacin del reacubierta. Tambin, suministran informacin sobre la clasificacin de los suelossuperficiales y, ocasionalmente, sobre la aptitud de ellos para diferentes usosconstructivos. Este tipo de mapas se pueden obtener en el InstitutoGeogrfico Agustn Codazzi. Su informacin slo cubre las capas superioresdel terreno y no se deben usar ms que con carcter preliminar.

Mapas sobre niveles de inundacin

Las Corporaciones Autnomas Regionales pueden disponer de informacinsobre los planos de inundacin de los cuerpos de agua del rea, informacinque puede incidir sobre la decisin de reubicar la estructura que se va adisear.

Planos de instalaciones de servicios pblicos

Estos planos identifican la localizacin de las instalaciones de servicios que seencuentren enterradas, permiten identificar posibles restricciones para elacceso y brindan al diseador la informacin necesaria para que tome


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Figura 3-3 Ejemplo Fotografas, a la Izquierda: Satelital, a la derecha: Area(http://aviris.gl.fcen.uba.ar/levantamiento/escuela1/chorriaca.htm)

3.2.2.1.2.c Informacin adicional

Informacin sobre riesgo ssmico

La valoracin de la amenaza ssmica es muy importante dentro de la

planeacin del estudio geotcnico para el diseo de fundaciones deestructuras viales. En el Instituto Colombiano de Geologa y Minera(INGEOMINAS) se encuentran antecedentes de utilidad sobre el asunto. Porsu parte, la norma NSR 10 incluye informacin sobre este tipo de riesgos ypresenta mapas de aceleracin ssmica para la repblica de Colombia.

Informacin sobre exploraciones previas

La mayora de los proyectos de carreteras se encuentran dentro o cerca dealineamientos existentes y, por lo tanto, es posible que, en muchos casos,recuperar alguna informacin til sobre los tipos de suelos y rocas existentesen la zona del proyecto, sobre los parmetros de resistencia y sobre aspectoshidrogeolgicos y ambientales.


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Registros de construcciones previas

Muchos proyectos del Instituto Nacional de Vas consisten en elmejoramiento, el mantenimiento, o el reemplazo de estructuras viales

existentes. Consecuentemente, es posible que en sus archivos se encuentreinformacin geotcnica relacionada con el diseo y la construccin de lasestructuras originales.

3.2.2.2.Reconocimiento del sitio del proyectoUna de las principales finalidades del anlisis de antecedentes en la oficina esplanear la visita de reconocimiento al sitio y preparar un plan conceptual parala exploracin del subsuelo.

Una se efecta la revisin de la informacin disponible, el especialistageotcnico visita el sitio del proyecto en compaa del ingeniero residente delos estudios y de los especialistas en estructuras y drenaje. Durante la visita,se anotan la ubicacin y el estado de las obras en funcionamiento oabandonadas que se encuentren en los alrededores, as como el tipo, laprofundidad de sus cimentaciones y las evidencias de asentamientos. Si setrata de estructuras para el cruce de corrientes de agua, se registra el nivel delagua y se inspecciona el cauce, tanto aguas arriba como aguas abajo, paraestablecer cualquier evidencia de socavacin. Si resulta posible, se anota eltipo de material existente en el fondo del cauce. La presencia de cantos

rodados es un indicativo de posibles obstrucciones durante la construccin defundaciones profundas.

El especialista geotcnico relaciona las condiciones del sitio con lasubicaciones propuestas para las perforaciones, verifica las facilidades deacceso para el equipo de exploracin, y realiza una estimacin inicial delequipo ms apropiado para las condiciones del lugar. Si considera que esnecesaria la construccin o la adecuacin del acceso, indica el tipo de equipoms adecuado para construirla. As mismo, deja constancia de la posiblenecesidad de adquirir permisos para acceder al sitio y registrar los problemas

que se pudieran presentar con instalaciones areas y subterrneas deservicios pblicos, y con propiedades privadas u otras obstrucciones.Igualmente, identifica las reas posibles para la instalacin del campamento ypara el almacenamiento de los equipos y dems elementos requeridos paralos trabajos de exploracin. Tambin, es necesario anotar los BMs y demspuntos fijos de referencia que ayuden a identificar los sitios exactos de las


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perforaciones, la proximidad de viviendas y otras edificaciones que puedanser afectadas por el ruido y por otras perturbaciones producidas durante laexploracin del subsuelo y la posterior ejecucin de las obras. Los residenteslocales, casi siempre, suministran informacin de utilidad sobre la historia del

lugar.

Durante la visita de reconocimiento, el geotecnista toma nota de las posiblesfuentes de agua a utilizar durante las perforaciones y de los controles quepodra requerir el trnsito automotor durante los trabajos de exploracin.

Si establece la necesidad de realizar perforaciones en el fondo de unacorriente de agua, prev el tipo y el tamao de barcaza que mejor se adapte alos trabajos, los detalles para su anclaje, los sitios adecuados para botarla alagua, la profundidad de la corriente, etc. Define, tambin, los tipos de

equipos ms adecuados para perforar y tomar muestras, y anota losproblemas que se pudieran presentar durante las perforaciones, tales como lapresencia de un nivel de agua muy superficial, de arenas sueltas, de cantosrodados, etc.

Toda la evaluacin de la logstica necesaria para adelantar la exploracin decampo la realiza el geotecnista en compaa del residente de los trabajos deexploracin, quien debe demostrar experiencia de trabajo con equipos deperforacin y en la conduccin de la investigacin de campo.

Tambin, compara la topografa del sitio con la encontrada en los planos ymapas disponibles, para confirmar las suposiciones hechas durante la revisinde antecedentes en la oficina.

No se deber pasar por alto la toma de fotografas de todos los sitiosprobables de exploracin, las cuales se referencian con toda la informacinrelevante: fecha de toma, abscisa, direccin de la toma y una brevedescripcin de las mismas.

El registro de la visita, con todas las conclusiones, debe ser incorporadodentro de los documentos del proyecto.

3.3.MTODOS DE EXPLORACIN Y ENSAYOSUna vez se evala la informacin existente y se realiza la visita dereconocimiento, el especialista geotcnico se encuentra en capacidad deplanear el programa de exploracin de campo. Los mtodos de exploracin,los requerimientos de muestreo y los tipos y la frecuencia de las pruebas por


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realizar dependen de la informacin disponible sobre el subsuelo, de losrequerimientos del diseo, de la disponibilidad de equipos, y de la prcticalocal.

El especialista desarrolla su plan de investigacin de manera que le permitaobtener todos los datos necesarios para definir las condicionessubsuperficiales y realizar de manera completa sus diseos y sus anlisis decomportamiento. La meta del programa de investigacin geotcnica esobtener las propiedades ingenieriles de los suelos y rocas que puedan incidirsobre el diseo de la estructura. Las propiedades tpicas a ser evaluadasincluyen la compresibilidad, la resistencia al corte, la permeabilidad, laubicacin de la tabla de agua, y la eventual presencia y magnitud de presionesartesianas. Al nivel del diseo final, la investigacin ser lo suficientemente

completa para definir totalmente las condiciones del subsuelo con fines dediseo y construccin, y debe ser consistente con los estndares nacionalesreconocidos, sujetos a ajustes a partir de la variabilidad de las condicioneslocales y el impacto potencial de ella, de acuerdo con la experiencia y buen

juicio del geotecnista.

Una vez iniciados los trabajos de exploracin, el especialista est siempre altanto del avance de los mismos, con el fin de ajustar oportunamente elprograma cuando se presenten diferencias importantes entre las condicionessubsuperficiales encontradas y las esperadas, u ocurran imprevistos de

cualquier orden. En proyectos que la entidad considere crticos, el especialistapermanece en el sitio durante toda la exploracin de campo y establececomunicacin con el diseador estructural para discutir las observaciones decampo que le parezcan inusuales y los cambios que deba acometer en el plande exploracin.

Teniendo en cuenta, que luego de la etapa de reconocimiento, se desarrollael Plan de exploracin y seguidamente el Plan de ensayos, se pueden definiralgunos parmetros geotcnicos preliminares, que lleven a definir losequipos de perforacin y los ensayos aplicables, los que a manera de gua se

encuentran en el captulo 4 de este Manual, tanto para suelos como pararocas.

Se recomienda que el Plan de exploracin, describa los objetivos concretosperseguidos con cada uno de los trabajos a realizar, la previsin de posiblesmodificaciones en el Plan (variaciones en la profundidad, reconocimientoscomplementarios, etc.), las adaptaciones necesarias para asegurar que se


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obtengan los datos requeridos. En este Plan de exploracin deben figurar lossiguientes elementos:

Identificacin de los objetivos de los reconocimientos

Trabajos de campo a realizar, incluyendo cuantos elementos se piensenutilizar: apiques, trincheras, zanjas de reconocimiento, estacionesgeomecnicas, geofsica, ensayos de penetracin, sondeos mecnicos,etc.

Toma de muestras y ensayos de laboratorio que se crean msconvenientes.

Planos con ubicacin suficientemente precisa de los reconocimientos arealizar, que permitan su replanteo.

Criterios de adaptacin de las labores de reconocimiento en funcin delos resultados parciales que se vayan obteniendo.

En el documento del Plan Exploratorio se incluyen, adems, las prescripcionestcnicas particulares que permitan su control de calidad, y cuando seanecesario, su presupuesto.

3.3.1.Plan de exploracinLos procedimientos empleados en cualquier Plan de exploracin

subsuperficial son dependientes de una variedad de factores que varan desitio a sitio. Los objetivos de diseo del proyecto y las condicionessubsuperficiales previstas, tienen la influencia principal en la definicin de lasexploraciones subsuperficiales.

El Plan exploratorio puede considerar cualquiera de los mtodos existentespara investigar el subsuelo, que son:

Exploracin Directa

Exploracin Manual

Exploracin Mecnica

Exploracin indirecta

Exploracin Geofsica


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continuacin se dan unas recomendaciones generales, siempre aplicables, yuna serie de recomendaciones especficas para ciertas situaciones tpicas.

La definicin de la profundidad de perforacin, es de responsabilidad del

especialista en geotcnia y se define segn la zona de suelo o rocacomprometida por las solicitaciones de carga sobre las fundaciones. La Tabla3.8 muestra la gua sobre el particular, tomada de documento AASHTO -Standard Specifications for Highway Bridges (1996).

La seleccin de las profundidades de perforacin en ros y otros cruces deagua tiene siempre en cuenta la profundidad de socavacin.

Tabla 3-8 Requisitos mnimos sobre las profundidades de perforacin (AASHTO - Standard Specifications forHighway Bridges (1996))

CIMENTACIONES SUPERFICIALES CIMENTACIONES SUPERFICIALES

Puentes (Tomado del CCDSP-95)

Cimentaciones superficiales

Para zapatas rectangulares aisladas dedimensiones L y B, las perforaciones deben serllevadas bajo el nivel previsto para el apoyo delas zapatas, hasta una profundidad mnima de 2veces su ancho, si L 2B,

Cimentaciones superficiales

Si L > 5B, las perforaciones deben ser llevadasbajo el nivel previsto de fundacin hasta unaprofundidad mnima de 4 veces el ancho de la

zapata.

Para 2B< L 5B, la profundidad mnima deperforacin se debe determinar interpolandolinealmente entre las profundidades requeridaspara 2B y 5B, bajo el nivel de fundacin.

Cimentaciones profundas

En suelo, la perforacin se debe llevar, comomnimo, 6 metros bajo la punta del pilote o deLa cota de fundacin de la pila, o a un mnimode 2 veces la mxima dimensin del grupo depilotes o pilas bajo la punta, la que sea mayor

de las 2.

Para pilotes fundados sobre roca, se debeobtener un ncleo de roca de al menos 3metros de espesor bajo la punta del pilote, paragarantizar que la perforacin no concluy en uncanto rodado y que se trata de un estratorocoso.


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3-22

Continuacin Tabla 3-8 Requisitos mnimos sobre las profundidades de perforacin (AASHTO - StandardSpecifications for Highway Bridges (1996))

CIMENTACIONES SUPERFICIALES CIMENTACIONES SUPERFICIALES

Cimentaciones profundas

Para pilas soportadas por roca o extendidasdentro de ella, se debe obtener un ncleo deroca de al menos 3 metros de espesor bajo elsello de fundacin de la pila, o una longitud deroca al menos 3 veces el lado menor de sufundacin, si es aislada, o 2 veces la mximadimensin del grupo, la que resulte mayor deestas 2 dimensiones, con el fin de establecer lascaractersticas fsicas de la roca en la zona deinfluencia de la fundacin.

Estructuras de contencin

Llevar la perforacin hasta una profundidad entre 0.75 y 1.5 veces la altura del muro, pordebajo de la cota de cimentacin. Donde la estratificacin indique posibles problemas deinestabilidad o de asentamientos, la perforacin se extender hasta un estrato duro.

Para cimentaciones profundas, usar el mismo criterio que para fundaciones de puentes.

Cortes

Las perforaciones se deben extender 5 metros ms abajo de la profundidad prevista para elcorte. La profundidad se debe aumentar si se prevn problemas de inestabilidad por lapresencia de suelos blandos, o donde el fondo del corte previsto se encuentra por debajo del

nivel fretico actual, para establecer la cota a la cual se encuentra el estrato inferiorimpermeable.

Terraplenes

Las perforaciones se deben llevar hasta una profundidad igual al doble de la altura delterrapln, a menos que se encuentre un estrato competente a menos de dicha profundidad. Sise encuentran estratos blandos que pueden generar problemas de inestabilidad o deasentamientos excesivos, las perforaciones se debern extender hasta encontrar un materialcompetente.

Box-culverts

Usar el criterio presentado para los terraplenes.

Otros criterios adicionales, que pueden ser considerados en caso que la Tabla3-8, no brinde la informacin solicitada, se refieren a continuacin:


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3.3.1.1.1.aCimentaciones Superficiales

La profundidad necesaria, en las situaciones normales en las que ladeformabilidad del terreno disminuye con la profundidad, es tal que al nivel

ms profundo, la carga vertical inducida por la cimentacin suponga unapequea fraccin, del orden del 10%, de la presin vertical efectiva existenteantes de hacer la obra.

Para zapatas de pequeas dimensiones respecto al espesor de sueloscompresibles (B


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- cimentaciones no alargadas [3.3]

- cimentaciones alargadas [3.4]

Donde: : Coeficiente reductor de la profundidad de perforacin

para cimentaciones superficiales, adimensional. Seconsidera una cimentacin alargada cuando L>>B, y sedenominan cimientos corridos o continuos.

z: profundidad del nivel fretico bajo el nivel de lacimentacin, en metros (m).

zmin: profundidad de la exploracin, en metros (m).

3.3.1.1.1.b Cimentaciones Profundas

La profundidad de perforacin necesaria para estudiar una cimentacinprofunda se estima tras considerar tres problemas tpicos: el asentamientoindividual del pilote, el asentamiento del grupo pilotes, y el asentamiento dela cimentacin.

Considerando el asentamiento individual del pilote, se recomienda la

ecuacin 3.5, que es la profundidad de reconocimiento mnima bajo lasuperficie de la placa de empotramiento de los pilotes.

[3.5]

Donde: zmin: profundidad de la perforacin, en metros (m).

L: Longitud del pilote, en metros (m)

: Dimetro del pilote, en metros (m)

La profundidad de perforacin por debajo de la placa de empotramiento delos pilotes es:

Pilotes por punta [3.6]


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definida como derecho de va, u otra rea segn lo determine el ingenierogeotecnista, en una distancia suficiente para definir el perfil del subsuelo, endireccin transversal al muro.

Nmero y separacin de las perforaciones

La Tabla 3-9 presenta una gua, adaptada de un documento de la FHWA,sobre la frecuencia y separacin de las perforaciones para diferentes tipos deexploracin geotcnica, la cual que se utiliza como base para programar lostrabajos pertinentes en los estudios a cargo del Instituto Nacional de Vas,salvo que las caractersticas particulares del proyecto justifiquen sumodificacin. Las investigaciones subsuperficiales, independientemente de lobien planeadas que se encuentren, deben tener la flexibilidad suficiente paraser ajustadas cada vez que lo exijan las condiciones que se van encontrando a

medida que avanzan las perforaciones.

Tabla 3-9 Gua para definir el nmero de perforaciones (FHWA)

TIPO DE OBRA DISTRIBUCIN RECOMENDADA

Cimentaciones de puentes

Para cimentaciones sobre pilas o estribos de 30metros de ancho o ms, ejecutar 2 perforacionescomo mnimo, en cada apoyo.

Para cimentaciones sobre pilas o estribos demenos de 30 metros de ancho, ejecutar unaperforacin como mnimo en cada apoyo.

Considerar la ejecucin de perforacionesadicionales cuando las condicionessubsuperficiales sean errticas.

Muros de contencin

Se recomienda al menos dos perforaciones porcada muro de contencin. Si el muro es de granlongitud, la separacin entre perforaciones nodeber exceder de 60 m.

Para los muros de menos de 6 m de altura, lasperforaciones se deben espaciar en un mximode 25 m.

Para muros con altura mayor de 6 m, lasperforaciones se deben espaciar en una distanciamxima de 15 m.

Se debe considerar la ejecucin de perforacionespor fuera del eje del muro para estimar las cargaslaterales y las capacidades de anclaje.


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Continuacin Tabla 3-9 Gua para definir el nmero de perforaciones (FHWA)

TIPO DE OBRA DISTRIBUCIN RECOMENDADA

Cortes

Es recomendable efectuar una perforacin por

cada talud de corte. Para cortes de ms de 60metros de longitud, el espaciamiento entreperforaciones ser entre 60 y 120 metros.

En ubicaciones crticas y cortes de gran altura, seefectan al menos 3 perforaciones en sentidotransversal, con el fin de definir correctamentelas condiciones geolgicas existentes para losanlisis de estabilidad.

TerraplenesUsar un criterio similar al recomendado para loscortes.

Box-culverts

Mnimo una perforacin para cada cajn de grantamao. Si el cajn es muy largo y las condicionesdel subsuelo son errticas, se debe contemplar laejecucin de perforaciones adicionales.

Los requisitos de exploracin especfica indicados en las tablas son, como yase ha mencionado, una gua inicial para la estimacin del nmero deperforaciones, por cuanto la separacin entre ellas y su profundidaddependern de las condiciones prevalecientes en cada proyecto en particular.

En reas donde los suelos o rocas de fundacin sean muy heterogneos,donde se presenten estratos de suelos blandos o cuando los requerimientosde la estructura no estn claramente definidos en el momento de realizar laexploracin de campo, posiblemente sea necesario perforar con msfrecuencia o a mayor profundidad de lo que indican las tablas, con el fin detener en cuenta esas incertidumbres y juzgar la consistencia a travs de todael rea.

En reas lateralmente homogneas, la ejecucin de un alto nmero deperforaciones no ser necesaria si los resultados de las muestras tomadas sonsistemticamente similares.

Se debe tener en cuenta que ni siquiera los programas de investigacinsubsuperficial ms detallados logran establecer todos los posibles problemascuando las condiciones del subsuelo son muy variables. De todos modos, elobjetivo de un buen programa de exploracin es reducir el riesgo de dichosproblemas a un mnimo aceptable.


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Atendiendo a este ltimo aspecto se recomienda especificar, para larealizacin de las perforaciones, la obtencin de la informacin mnima quese debe incluirse en el volumen de geotecnia correspondiente, dentro de lassolicitudes que los requerimientos tcnicos de los trminos de referencia u

otro documento que el Instituto Nacional de Vas solicite:

Fechas de realizacin y datos de identificacin de la perforacin y delperforador o firma perforadora que lo realiza.

Coordenadas y cota del inicio de la perforacin.

Registro de campo donde figuren el equipo empleado, el procedimiento ylos ritmos de avance, las profundidades donde se han tomado muestras orealizado ensayos (sondeos), los tramos y tipo y tamao del encamisado,

as como cualquier incidencia de inters, tales como la prdida del caudalde agua de perforacin, niveles de agua, cadas o desprendimientos de lapared de la perforacin, etc. A estos efectos se indica que existen equiposde perforacin con registro automtico de algunos de estos parmetros,cuya utilizacin es recomendable.

Caja portatestigos que cumpla con las Normas de Ensayos de materialespara carreteras del INVIAS donde, adems de identificarse la perforacincorrespondiente, se marquen con nmeros claramente visibles lasprofundidades inicial y final del testigo de cada maniobra.

Fotografas a color del frente de las cajas de testigos de manera que seaprecien bien los detalles del terreno en cada caja. En ocasiones puedeser conveniente la realizacin de fotografas de detalle de ciertos testigosaislados.

Columna litolgica, realizada por un gelogo o por el especialista engeotecnia, en la que, con ayuda grfica, se recoja la descripcin delterreno en cada nivel, los parmetros de avance de la perforacin, laubicacin de muestras y ensayos, la situacin del nivel fretico en laperforacin y el porcentaje de testigo recuperado, de acuerdo con losrequisitos de calidad que se exponen en el captulo 4 de este Manual.Dependiendo del tipo de terreno y del reconocimiento realizado, sedetermina incluir en estas columnas litolgicas otros detalles de intersparticular.


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Todo programa de investigacin subsuperficial contiene un plano delocalizacin y un conjunto de especificaciones tcnicas para definir ycomunicar claramente el trabajo por realizar. El plano incluye, mnimo, la

localizacin del proyecto, detalles generales tales como las vas y corrientesde agua, las estructuras existentes, el tipo de vegetacin, curvas de nivel aintervalos apropiados, la localizacin de las estructuras por disear, la de lasperforaciones propuestas y la de los piezmetros y dems instrumentosauxiliares de control. Incluye, tambin, una tabla con las profundidadespropuestas para cada perforacin de exploracin y para cada piezmetroprevisto.

La ubicacin de las perforaciones est ligada con la de referencias fijas conuna aproximacin de 1 metro en la mayora de los proyectos. Los sistemas

de posicionamiento global son particularmente tiles en la precisin de lospuntos de perforacin. Un BM de referencia debera aparecer en los mapasdel lugar y en los planos topogrficos. Si no es as, se establece un BMtemporal a partir de un rasgo ms o menos permanente (por ejemplo, unainterseccin vial, un pozo de inspeccin o una estructura existente). Dicho BMdeber permanecer intacto durante las futuras operaciones de construccin.

b) Las especificaciones tcnicas del plan de exploracin describenclaramente los trabajos que se pretenden ejecutar, incluyendo unadescripcin de los materiales, equipos y procedimientos a ser empleados para

las perforaciones, el muestreo y dems actividades, las cuales es deseable quese encuentren cobijadas por normas reconocidas; en el captulo 3 del Manualon Subsurface Investigations, Publication No. FHWA NHI-01-31 , de PAUL W.MAYNE, BARRY R. CHRISTOPHER AND JASON DE JONG, de la Federal HighwayAdministration, Washington D.C. (julio 2001), se describen con gran detallelos equipos y procedimientos corrientemente utilizados para la perforacin ymuestreo de suelos y rocas. A manera de ilustracin, la Tabla 3.11 presentauna lista de las normas usuales para la investigacin de campo, las cualesdeben ser aplicadas a la letra, por cuanto la introduccin de alteracionesdurante la ejecucin de los trabajos de exploracin o la improvisacin de

tcnicas propias de investigacin, conduce a resultados errneos cuyasconsecuencias son serias en el momento de interpretar los datos obtenidos.


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Tabla 3-11 Normas de uso corriente en las investigaciones de campo (FHWA)

NORMA TTULO

ASTM INV MTODOS DE PERFORACIN CON FINES GEOTCNICOS

Investigacin y muestreo de suelos por perforaciones con barrenos helicoidales

D2113 E108 Perforacin con brocas y muestreo para investigaciones en el sitio

D4700 - Mtodos generales para barrenado, perforacin e investigacin en el sitio

D5876 -Uso de mtodos de perforacin rotatoria directa con avance derevestimiento y sistema wireline para exploracin geoambiental y para lainstalacin de dispositivos de monitoreo de la calidad del agua subterrnea

D6151 -Uso de barrenos de tornillo de vstago hueco para exploracin geotcnica y

muestreo de suelos

Muestreo de materiales subsuperficiales

D420 E101 Investigacin de suelos y rocas para propsitos de ingeniera

D1586 E111 Ensayo de penetracin normal (STP) y muestreo de suelos con tubo partido

D1587 E105Obtencin de muestras para probetas de ensayo mediante tubos de pareddelgada

D3550 E-109 Muestreo de suelos mediante tubo con camisa interior de anillos

D4823 - Muestreo de sedimentos sumergidos no consolidados

Mtodos de identificacin de suelos y rocas

C294 -Terminologa y definicin de constituyentes de los agregados mineralesnaturales

D2488 E102 Descripcin e identificacin de suelos (procedimiento visual y manual)

Manejo de muestras

D4220 E103 Conservacin y transporte de muestras de suelos

D5079 - Conservacin y transporte de ncleos de roca

Ensayos in-situ

D1586 E111 Ensayo de penetracin normal (STP) y muestreo de suelos con tubo partido


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Continuacin Tabla 3-11 Normas de uso corriente en las investigaciones de campo (FHWA)

NORMA TTULO

ASTM INV MTODOS DE PERFORACIN CON FINES GEOTCNICOS

D2573 E170 Ensayo de corte sobre suelos cohesivos en el terreno usando la veleta

D3441 Ensayo de penetracin con el cono mecnico (CPT)

D4428 - Mtodo cross-hole para ensayo ssmico

D4544 - Estimacin del espesor de un depsito de turba

D4719 - Ensayo presiomtrico sobre suelos

D5777 - Mtodo de refraccin ssmica para la investigacin subsuperficial

D5778 -Ensayo de suelos mediante el mtodo del cono electrnico de friccin y elpiezocono

D6635 - Ensayo del dilatmetro de placa plana sobre suelos

G57 -Medida de la resistividad de los suelos en el terreno utilizando el mtodo de4 electrodos de Wenner

Monitoreo del nivel fretico

D4044 -Prueba in situ de cambio instantneo en la carga hidrulica con el fin de

determinar las propiedades hidrulicas de acuferos

D4750 -Determinacin de los niveles de lquidos subsuperficiales en unaperforacin o en un pozo de observacin

D5092 -Diseo e instalacin de pozos para el monitoreo del nivel de aguasubterrnea

Instalacin de inclinmetros

D6230 - Monitoreo de movimientos del terreno utilizando inclinmetros tipo sonda

Fuente: Elaboracin propia

La comunicacin fluida entre el especialista geotcnico y el inspector deperforacin durante los trabajos de exploracin es crucial. El inspector debeser informado sobre las condiciones que el ingeniero espera encontrar en elsubsuelo y debe contactarlo si se presentan cambios significativos en relacincon lo previsto. Es posible que se requieran ajustar los intervalos de las


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perforaciones o su profundidad, as como adicionar perforaciones si lascondiciones del subsuelo varan mucho en relacin con lo esperado. Si resultaaparente que tales cambios afectan el cronograma o el presupuesto, esnecesario contactar la direccin del proyecto y acordar las acciones a seguir,

pero sin afectar el avance del equipo de trabajo en el campo.

El grupo que va a trabajar en el campo es informado con anticipacin sobre lamanera de llegar al sitio, as como sobre las condiciones climticas y lasfacilidades existentes para su instalacin y para su seguridad. Tambin, se leshace saber cul es el equipo a emplear y dnde perforar, con el fin de que sutiempo se aproveche efectuando las perforaciones y no haciendorequerimientos de equipo adicional.

Algunos de los puntos que el especialista geotcnico deja muy claros al grupo

de trabajo antes de comenzar la exploracin, son los siguientes:

Tipo de exploracin requerida.

Tipos y cantidad de equipos necesarios.

Localizacin de las perforaciones.

Secuencia de las perforaciones para permitir ajustes en el plan. Porejemplo, las exploraciones en puntos donde las condiciones del subsueloson completamente desconocidas o donde se prev la presencia de

suelos difciles de manejar, deben ser las primeras en ejecutar parapermitir el ajuste en los intervalos de perforacin o definir la necesidadde perforaciones adicionales.

Condiciones esperadas de suelos y rocas. Si se dispone de registros sobreexploraciones realizadas en puntos cercanos, se adjuntan.

Intervalos de muestreo y tipos de muestras a ser obtenidas.

Instrumentacin y procedimientos para su instalacin.

Criterios generales para definir el instante de concluir las perforaciones(profundidad, rechazo, espesor de la capa portante, etc.).


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3.3.2.2.1.Clasificacin de las perforaciones3.3.2.2.1.a. Apiques

Este mtodo de exploracin permite la observacin directa del terreno, latoma de muestras, y la realizacin de ensayos in situ. Pueden realizarsemanualmente o con retroexcavadora.

La seccin mnima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m (Figura 3-4), a fin depermitir una adecuada inspeccin de las paredes. Se deja al menos una de lasparedes lo menos remoldeada y contaminada posible, de modo querepresente fielmente el perfil estratigrfico del pozo. En cada apique serealiza una descripcin visual o un registro de la estratigrafa comprometida.

Figura 3-4 Apique. Seccin tpica

3.3.2.2.1.b. Barrenos

Los barrenos consisten en un conjunto de tubos, rgidamente empalmados,cuyo rendimiento puede variar segn el tipo del terreno, sin embargo demanera orientativa, el avance puede estar entre 5 a 15 m/da/turno.

La profundidad de perforacin de la barrena puede llegar a los 10 m, engeneral el uso de este tipo de perforaciones est dado para profundidadesmximo de 10 m en suelos blandos y de 4 a 6 m en suelos duros.

Las barrenas helicoidales se utilizan en terrenos sedimentarios blandos ogravas no cementadas.

Existen barrenas de varios tipos, segn se ilustra en la Figura 3-5.


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Figura 3-5 Tipos de barrenas helicoidales (tomado del libro Materiales y procedimientos de construccin.Mecnica de suelos y cimentaciones. Pg 14)

3.3.2.2.1.c. Trincheras

Al igual que los apiques, las trincheras son excavaciones de poca profundidad,con un ancho relativamente pequeo, aproximadamente entre 0,8 m y 1,5 m

(dependiendo de las dimensiones del equipo de excavacin, usualmente lacuchara de una retroexcavadora), pero a diferencia de los apiques ladimensin longitudinal de la trinchera es mucho mayor, su extensin dedetermina segn el objeto que se desea estudiar.

El uso de la trinchera es recomendable en el caso de la evaluacin de unmovimiento en masa, en el cual se desea estudiar la geometra de la coronadel cuerpo del movimiento. Otro caso usual, es la evaluacin de la variacinhorizontal de los depsitos. En cualquier caso, es posible la toma de muestrasalteradas e inalteradas de las caras de la trinchera; la muestra en este tipo de

exploracin comnmente es la tipo bloque (3.3.2.2.3.a. Otros mtodos paratomar muestras), que puede ser tomada tanto del fondo como de las paredesde la trinchera.

Barrena de hlice. seutilizaen terrenos arcillosos,arenascompactas y arenacon grava

Barrena en espiral. Seemplea en arenasconsideradas comocompactas. Tambin esconocida comobarrena de cola depescado.

Barrena en espiral. esutilizada tambien paraarenas compactas. Eneste caso, la espiral esde diametro maspequeo y uniforme.

Barrena cilindrica. Se utilizacon frecuencia en suelos dearena y tierra arcillosa.Tambien es recomendablepara suelos de arcilla seca.

Las barrenas de espiralplana se utilizan paraatacar terrenos formadospor arcillas , arenascompactas o gravas.

Roscadeacoplamientoparaelsiguientetramo


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3.3.2.2.1.d. Pozos y zanjas de exploracin

Es posible tomar muestras inalteradas en el fondo y paredes de estasexcavaciones, aunque se recomienda que, en el documento que se redacte

para planificar el reconocimiento geotcnico y que ha de servir de gua a estostrabajos, se prohba expresamente la toma manual de muestras, con personaltrabajando a ms de un metro de profundidad, salvo que la excavacin estdebidamente entibada; los accidentes en este tipo de prospecciones sonfrecuentes y peligrosos.

Para documentar la ejecucin de estas excavaciones se recomienda dibujar uncroquis en planta, en el que se refleje su situacin y se indiquen suscoordenadas, hacer una descripcin de los materiales excavados y de los queaparecen en el fondo de la excavacin con la ayuda de dibujos y fotografas

adecuados, sealar la situacin del nivel fretico y anotar la relacin demuestras tomadas y ensayos in situ que se hayan podido realizar.

3.3.2.2.1.e. Perforaciones mecnicas

En la Tabla 3-12a, la Tabla 3-12b, la b y 3.11.c., en forma resumida sepresentan los diferentes mtodos de exploracin, procedimientos tipo demuestra a recuperar, aplicaciones y limitaciones de cada uno de estos.

Tabla 3-12a. Mtodos de perforacin en suelos y rocas blanda (Soils and foundations Volumen I)

MTODO PROCEDIMIENTO APLICACIONES LIMITACIONES

Perforacincon taladro

Se perfora en condicionessecas con la energa de lamano de obra o del motor deltaladro; las muestras sonrecuperadas del taladro

En suelos y rocas; paraidentificar unidadesgeolgicas y contenidode agua sobre el nivelfretico

Se destruye laestratificacin del suelo yla roca, muestreomezclado con agua bajoel nivel fretico

Perforacincon taladrohueco

La perforacin avanza por eltaladro de vstago hueco

Utilizado tpicamenteen los suelos querequierenmantenerabierto el sondeo para

el muestreo

El muestreo es limitadopara gravas de grantamao; es difcilmantener el equilibriohidrosttico bajo el nivel

fretico


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Continuacin Tabla 3-12b. Mtodos de perforacin en roca (Soils and foundations Volumen I)

MTODO PROCEDIMIENTOTIPO DE

MUESTRAAPLICACIONES LIMITACIONES

Rotacin enroca conlnea gua

Igual al anterior,pero con una tuberainterna inmvil

Cilindro de rocade dimetro de1 1/8 a 3 3/8de pulgada (28a 85 mm) ylargo de 5 a 10pies (1.5 a 3 m)

Para recuperar unmejor ncleo en rocafracturada paraobtener un ciclomucho ms rpido derecuperacin delncleo y reinicio de laperforacin ensondeos profundos

Prdida de ncleosen roca fracturada ovariable; obstruccinde la perforacin enroca gravementefracturada;inmersin de lecho yempalme evidentepero no ajustado

Rotacin enarcillolitaexpansiva,roca blanda

Similar a la rotacinen roca, el ncleoexpansivo escontenido por untercer elementointerno de plstico

Cilindro desuelo de

dimetro de 11/8 a 3 3/8 depulgada (28 a85 mm) y largode 2 a 5 pies(0.6 a 1.5 m),protegida porun tuboplstico

En suelos o rocasblandas que sepueden expandir odesintegrarrpidamente con elaire (protegidas porun tubo de plstico)

Muestra muypequea; equiposms complejos queen otras tcnicas demuestreo para suelos

Tabla 3-12c. Otros mtodos de exploracin (Soils and foundations Volumen I)

MTODO PROCEDIMIENTO TIPO DEMUESTRA

APLICACIONES LIMITACIONES

Cmara deperforacin

Se revisa el interiordel sondeo de laperforacin con unafotografa circular oun scan

Ningunamuestra, pero si

hay unarepresentacin

visual delmaterial.

Para examinar laestratificacin, lasfracturas, y lascavidades enparedes delsondeo.

Es mejor que seutilice por encimadel nivel fretico, ocuando se requierapor debajo del nivelfretico, el sondeopuede serestabilizado conagua.

Rotacin ocabletaladro

Cortador dentadoque rota o cincelque golpea y rompe

Pulverizada

Para penetrarcantos rodados,gravas gruesas;para identificardureza o rata deperforacin

Identificacin difcilde suelo o roca


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Continuacin Tabla 3-12 c. Otros mtodos de exploracin (Soils and foundations Volumen I)

MTODO PROCEDIMIENTOTIPO DE

MUESTRAAPLICACIONES LIMITACIONES

Mtodo depercusin(Martillohammer omartillo deaire)

Perforacin usandoimpacto; los cortes sonremovidos por airecomprimido

Polvo deroca

Para rocas, contactosblandos o cavidadesen la roca.

El taladro se tapapor el suelohmedo

3.3.2.2.2.Exploracin geofsicaLa geo-resistividad elctrica, la refraccin ssmica y las imgenes de geo-radarson valiosas metodologas que bien combinadas permiten zonificar

adecuadamente el subsuelo e identificar reas cavernosas (Figura 3.6),depsitos arcillosos, lentes o lechos de gravas y arenas, profundidad hasta laroca base, rocas de pobre calidad, grado de desgarrabilidad de la roca,mdulo de Young (dinmico), relacin de Poisson, mdulo de rigidez,coeficiente ssmico, vas de flujos subterrneos erosivos o disolventes, etc.,etc.

Figura 3-6 Imagen de una zona cavernosa (Tomado del articulo La exploracin geofsica de las obras deingeniera)

Los mtodos geofsicos tienen su campo de aplicacin ms idneo cuando esnecesario investigar, de un modo rpido y econmico, reas extensas oalineaciones de gran longitud, sin embargo para el caso de exploracingeotcnica, los mtodos geofsicos slo son complementarios, y en ningn

caso sern vlidos como exploracin del suelo.

En la Tabla 3-13, se presenta un resumen de las caractersticas de algunos delos mtodos geofsicos de exploracin.


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Tabla 3-13 Mtodos de exploracin geofsica (Soils and foundations Volumen I)


GravimtricoEl campo gravitacional dela tierra se mide ensuperficie

Identificacin degrandes zonas de vaco

Identificacin de objetosgrandes que poseendensidadesinusualmente altas obajas.

Los resultados no son

nicos (ms de unacondicin subsuperficialpuede dar el mismoresultado)

Delimitar zonas derelleno o terrenos noconsolidados

Es una herramienta dereconocimiento inicial;las aplicaciones eningeniera geotcnica

son limitadas

MagnticoEl campo magntico de latierra se mide ensuperficie

Identificacin demateriales ferrosos

Identificacin de suelo orocas que contienengran cantidad deminerales magnticos

Los resultados no sonnicos (ms de unacondicin subsuperficialpuede dar el mismoresultado)

Es una herramienta dereconocimiento inicial;las aplicaciones eningeniera geotcnicason limitadas

Ssmico

Consistente en laevaluacin del registro deeco reflejado por elterreno a ondas depresin generadas en

superficie

Geologa: Determinacinde espesores derecubrimiento, cambioslaterales, fracturas,forma aproximada de loslechos rocosos, etc

Geotecnia:Determinacin delespesor de la zonaalterada del sustrato ydeterminacin del

mdulo de deformacin(E). Su aplicacin msclara, en cimentaciones,es la determinacin delespesor de suelos quecubren una formacinrocosa; sedimentos

Ssmica de reflexin:Para ondas reflejadas.Aunque tiene grancapacidad depenetracin la partesuperficial no se detecta,

por lo que su utilidad engeotecnia es limitada.


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Continuacin Tabla 3-13 Mtodos de exploracin geofsica (Soils and foundations Volumen I)


Registroelctrico

Los resultados pueden ser

dependientes de lasalinidad del lodo deperforacin

Registronuclear

El instrumento de campose coloca en unaperforacin. El suelo oroca circundante esirradiado con partculasde neutrones y/oenerga gamma. Laenerga y los neutrones

queregresan al equipo,son medidos y serelacionan con ladensidad, porosidad ytipo de fluido de losporos del materialanalizado.

Estima el tipo de roca osuelo, densidad porosidad ydensidad del fluido deporos.

Identificacin de estratosdelgados en profundidad

Requiere de perforacin yequipo de soporte encampo significativo, el cualpuede ser ampliable.

Posible riesgo para la saludy la seguridad si el operariono est bien entrenado.

Registro dela litologa

El instrumento de campose coloca en unaperforacin;

naturalmente ocurrencampos elctricos yniveles de radiacin queson medidos yrelacionados con el tipode suelo o roca.

Clasificacin del tipo desuelo o roca.

Identificacin de estratosdelgados en profundidad

Requiere de perforacin yequipo de soporte encampo significativo, el cualpuede ser ampliable.

Puede requerir fluido parallenar la perforacin

Los resultados pueden serdependientes de lasalinidad del lodo deperforacin y/o de lascondiciones especficas delsitio.

Otras tcnicas

SondeosMagnetotelricos SMT

Se miden las diferenciasde potencial de lascorrientes telricas quese originan en el campogeomagntico

Deteccin de Fallas,Contactos y Buzamientos,Cuerpos Conductivos,Cavidades y Acuferos.

No necesitan fuente, pero

es necesario que hayafluctuaciones en el campogeomagntico paraobtener buenosresultados.


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Continuacin Tabla 3-14 Muestreadores comunes para la toma de muestras alteradas de suelo (Tomado de: Soilsand foundations Volumen I)

MUESTREADOR DIMENSIONESTPICAS

SUELOS EN LOSQUE SE PUEDEN

OBTENER LOSMEJORES

RESULTADOS

MTODO DEPENETRACIN CAUSA DE POCARECUPERACIN OBSERVACIONES

converse,muestreadorcalifornia)

penetracin,pero no esequivalente alvalor N del SPT, yes ms variabledebido a que elequipo y elmtodo no son

estndar.

En la Tabla 3-15 se presentan, de manera resumida, caractersticas de algunosmuestreadores que toman muestras inalteradas.

Tabla 3-15 Muestreadores comunes para la toma de muestras inalteradas de suelo y roca (Adaptado de Soilsand foundations Volumen I)

MUESTREADORDIMENSIONES

TPICAS

SUELOS ENLOS QUE SE

PUEDENOBTENER LOS

MEJORESRESULTADOS

MTODO DEPENETRACIN

CAUSA DE POCARECUPERACIN

OBSERVACIONES

Tubo Shelby

El ms comntiene 76 m dedimetroexterno y 73 dedimetrointerno; peroestndisponibles condimetroexterno desde50 a 127 mm;la longitudestndar es de760 mm

Sueloscohesivos degrano fino osuelo blandos;suelosgravosos o

muy durosdeformarn eltubo

Presin conmovimientorelativamenterpido; sepuede usarcuidadosamente martillo peroeste inducirperturbacinadicional

Presin errticaaplicada duranteel muestreo,martilleo,partculas degrava, prensar elborde del tubo,suelo incorrectopara elmuestreo,penetrar el tuboms del 80% dela longitud deeste

El dispositivoms simple paralas muestrasinalteradas; laperforacin debeestar limpiaantes de que sebaje elmuestreador;poca rea intilen el muestreo;no esconveniente parasuelos duros,densos ogravosos


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En la Tabla 3-14 y Tabla 3-15 se relacionan los tomamuestras ms comunespara suelos. En la Figura 3-8 y la Figura 3-9, se ilustran algunos tubostomamuestras y en la Figura 3-10 se presenta un esquema de la caja

portancleo, la cual como ya se mencion debe seguir los lineamientos de lasNormas para ensayos de materiales para carreteras del INVIAS.

Figura 3-8 Esquema de tomamuestras Bishop

Figura 3-9 Taladros de vstago hueco Tomado de: Soils and foundations. Reference Manual. (2009)

Muestras

Airecomprimido

Tubera exteriorAdaptador

Conector del taladro

Seccin de laperforacin

Barra de centro

Cabeza deltaladro

Centro de laperforacin

Dientereemplazabledel taladro

Conector del taladroEnsamble piloto


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3-55

Figura 3-10 Ubicacin de los ncleos de roca dentro del embalaje

La recuperacin de muestras est normalizada en la Norma INV E-108.

3.3.2.2.5 Ensayos in situLa determinacin de las caractersticas del terreno mediante ensayos in situofrece una ventaja clara sobre la determinacin de caractersticas enlaboratorio.

Este Manual recomienda determinar el mayor nmero de parmetrosgeotcnicos mediante ensayos in situ, especialmente los relativos a laresistencia al corte, la compresibilidad y la permeabilidad. Los ensayos delaboratorio permiten despus ampliar esas caractersticas a rangos deesfuerzos y ambientes diferentes a los de los ensayos in situ y que pudieranser de inters dentro de los objetivos del reconocimiento.

Adicionalmente, la obtencin, preparacin y ensayo en el laboratorio, demuestras inalteradas de depsitos heterogneos y de suelos sin cohesin esmuy complicada, siendo necesario recurrir a la ejecucin de ensayos en elterreno para medir los parmetros del suelo requeridos para el diseo.Aunque el ensayo ms comn es el de penetracin normal (norma INV E-111),hay otros que suministran informacin til y variada, como se resume en laTabla 3-16, adaptada del Manual de Carreteras. Volumen No. 3. Instruccionesy Criterios de Diseo, de la Direccin de Vialidad, del Ministerio de ObrasPblicas de Chile (diciembre 2010)

Inicio de la perforacin

Fracturaocasionada con laperforacin

Fin del ncleoextrado

Inicio de un nuevoncleo


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Tabla 3-16 Ensayos In situ (Manual de Carreteras. Volumen No. 3. Instrucciones y Criterios de Diseo, de laDireccin de Vialidad, del Ministerio de Obras Pblicas de Chile (diciembre 2010)

TIPO DE ENSAYONORMA

INVE/ASTM

SUELOS DONDE

SE RECOMIENDA

PROPIEDADES QUE PERMITE

DETERMINAR

Ensayos de penetracin dinmicos

Ensayo de penetracinnormal (SPT)

INV E-111

D1586

Arena y gravafina.

-Evaluacin cualitativa de la

compacidad

-Comparacin cualitativa de

la estratificacin del subsuelo

Ensayos de penetracin esttica

Cono esttico CPT D3441

Todos, exceptogravas

-Evaluacin de la densidad y laresistencia de las arenas-Evaluacincontinua de la resistencia al corte nodrenada en arcillas

Cono de friccinelctrico

D5778

VeletaINV E-170

D2573Suelos cohesivos -Resistencia al corte no drenada

Ensayo delpresurmetro

D4719 Todos los suelos -Capacidad de carga y compresibilidad

Ensayo deldilatmetro de placaplana

D6635Todos, exceptogravas

-Coeficiente de empuje en reposo

-Razn de pre-consolidacin

-Mdulo de deformacin

-Resistencia al corte

3.3.2.2.5.a. Ensayos de penetracin dinmicos

Los ensayos de penetracin dinmica consisten en hincar mediante golpes, en

el terreno, una punta maciza de hierro, situada en el extremo de una tubera,y medir lo que penetra en funcin del nmero de golpes y de la energaliberada en cada uno de ellos.

Para problemas de resistencia frente a cargas cclicas (licuefaccin) el ensayoms indicado es el de corte simple. Para problemas de deformacin dinmicael ensayo ms adecuado es el de columna de resonancia.


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basados en experiencia del SPT; las estimaciones del asentamiento puedenresultar excesivamente optimistas.

Las correcciones y correlaciones ms comunes, que se efectan a los

resultados del ensayo SPT, se incluyen en el captulo 4 de este Manual.

3.3.2.2.5.b. Ensayos de penetracin esttica

Cono esttico (CPT)

En consideracin a que el ensayo de penetracin esttico (CPT Cone

Penetration Test), no se encuentra en las Normas de ensayo de materiales

para carreteras del INVIAS, el ensayo se describir en forma breve.

El ensayo consiste en una hinca, mediante empuje, de una varilla con una

punta adecuada, a velocidad lenta (1 a 3 cm/s), dentro del terreno. El equipoutilizado en Colombia es el presentado en la Norma ASTM D 3441.

El avance del penetrmetro se realiza en intervalos discontinuos de modo quese pueda medir la resistencia a la penetracin de la punta sola o del conjuntocompleto. Existen equipos automticos que miden, en una hinca continua, laresistencia al avance en la punta y la resistencia a la penetracin por friccin(D5778).

Los equipos varan segn su capacidad de empuje y las distintas formas de las

puntas. En los grficos de resultados conviene incluir un esquema del tipo depunta utilizado, pues este dato no siempre es el mismo (varias normativas).Ver Figura 3-12.

La interpretacin de estos ensayos permite determinar la resistencia al cortedel terreno y obtener una descripcin indirecta del tipo de suelo atravesado yde su compresibilidad. Como se observa en la Figura 3-12, en el eje horizontalest la resistencia y en el eje vertical la profundidad, para el caso que semuestra la resistencia aumenta con la profundidad.

Veleta

El ensayo de veleta o vane test, realizado en el fondo de las perforaciones omediante hinca directa hasta el nivel de ensayo, est especialmente indicadopara investigar la resistencia al corte no drenada de suelos arcillosos blandos.

Este ensayo se encuentra normalizado con la Norma INV E-170.


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Figura 3-12 Ensayo de Penetracin esttica (Tomado del Manual de Recomendaciones Geotcnicas para ObrasMartimas y PortuariasROM 0.5-05., noviembre 2005)

En la Figura 3-13, se presentan de manera esquemtica los componentesesenciales del equipo y el procedimiento del ensayo.

Los parmetros de resistencia que se obtienen estn igualmente indicados

para la determinacin de los asentamientos de cimentaciones superficiales oprofundas en condiciones no drenadas.

Presurmetros (PMT)

La prueba de presurmetro PMT, no se encuentra en las Normas de ensayo demateriales para carreteras del INVIAS, por lo que el ensayo, se describebrevemente. Para profundizar en el ensayo se puede consultar la normaASTM D4719.

El ensayo consiste en la aplicacin de una presin en el interior del terreno

midiendo la deformacin que se provoca. Normalmente el ensayo se realizaen el interior de una perforacin donde se introduce el equipopresurmtrico. Recientemente se ha comenzado a utilizar el presurmetroautoperforador (SBP, Self-Boring Pressuremeter) que va alojado en el propioequipo de perforacin y, en consecuencia, no requiere la separacin delensayo en dos fases. Con este nuevo equipo se evitan la relajacin de

RESISTENCIA UNITARIA POR PUNTAqc (MPa)

RESISTENCIA TOTAL (kN)

IDENTIFICACION PE-3

EQUIPO: tipo holandes 100 kNVELOCIDAD AVANCE: 2 cm/s

56,4 mm

56,4 mm

60

185 mm

PROFUNDIDADENMETROS

PROFUNDI

DADENMETROS

0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 1000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15


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Figura 3-14 Esquema del Presurmetro (Tomado del libro Soils and Foundations Volume I (2009))

Figura 3-15 Esquema del resultado de un ensayo de un presurmetro (Tomado del Manual Recomendacionesgeotcnicas para Obras Martimas y Portuarias RON 0.5-05. (Noviembre 2005)

Normalmente los resultados del ensayo con presurmetro se representan engrficos cuya abscisa corresponde a la deformacin radial, definida por laexpresin:

Pres

in

Tramoelastico

Phi

Pf

Deformacion radial, Cr

Pt

Phi = Presin horizontal inicialPf = Presin de fluenciaPt = Presin lmite

Prueba delpresurmetro

Pistntemporal

Bomba:1.Cada rotacin completa del

cilindro del pistn fuerza elincremento de un volumen l deagua (o gas o aceite) en la puntadel PMT.

2.Mida la presin correspondienteen cada incremento

Baje la punta delpresurmetro enla perforacin yexpanda con lapresin del agua

La membrana de gomaen la punta del PMT seampla como cilindroderecho. Evaluado porla teora cilndrica dela expansin de unacavidad.

Trazar la presin vs cambiode volumen (oalternativamente, tensinvolumtrica o tensin de lacavidad) para encontrarlos parmetros delpresurmetroPerforacin

Barra dePerforacin


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[3.8]

Donde: r: Deformacin radial, adimensional.

r: Radio medio de la cavidad en un momento del ensayo, encentmetros (cm)

ro: Radio inicial de referencia, en centmetros (cm)

Dilatmetros (DTM)

Las Normas de ensayo de materiales para carreteras del INVIAS, no incluye laprueba del dilatmetro, por lo que a continuacin se efecta una descripcinresumida del ensayo. El ensayo se puede consultar en la norma ASTM D6635.

Este ensayo se puede utilizar en rocas y en suelos muy firmes, dado que sepueden utilizar equipos ms robustos, denominados dilatmetros, los cualesmiden la deformacin mediante extensmetros, as se obtiene la deformacinradial en forma directa y con mayor precisin.

El tarado del equipo, antes de su utilizacin, permite conocer qu parte de lapresin que se aplica es necesaria para deformar la membrana y ese valor seresta a la presin aplicada para obtener la presin corregida que es la que seutiliza en el grfico de resultados.

La utilizacin primaria de la prueba del dilatmetro (DMT) en diseo decimentaciones, es para cimentaciones profundas aunque tambin puedeusarse para cimentaciones superficiales; se determinan la estratigrafa yalgunas caractersticas interpretadas del suelo. Sin embargo, los ensayos deCPT/CPTu pueden ser ms adecuados para esta tarea que el DMT. El DMT

puede ser una prueba potencialmente til para el diseo de pilas sometidas acargas laterales. Los mtodos de diseo en esta rea muestran avances, perotodava estn en etapa del desarrollo.

El dilatmetro se inserta en el terreno usando un dispositivo de penetracinde cono. Los ductos de gas y elctricos se extienden desde la caja de control


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en la superficie hasta la hoja a travs del vstago del dilatmetro, se tomandos lecturas que son:

a. La presin A para levantar la membrana

b. La presin B a la que la membrana se expande 1.1 mm (0.4 plg) hacia elsuelo que la rodea.

Estas lecturas son corregidas como sigue:

Esfuerzo de contacto, po:

[3.9]

Esfuerzo de expansin, p1:

[3.10]

Donde: A: Presin respecto al vaco requerida para mantener lamembrana en contacto con el suelo, (kN/m2)

B: Presin del aire requerida dentro de la membrana paradesviarla hacia afuera a una expansin central de 1.1 mm,(kN/m2)

Zm: Desviacin de la presin manomtrica desde cero,cuando est ventilada, a la presin atmosfrica, (kN/m2)

Adems, la interpretacin de la curva presurimtrica permite obtener, si bienslo con una aproximacin grosera, ciertos parmetros caractersticos delcomportamiento del terreno, tal como se indica en el captulo 4 del Manual.

3.3.2.2.5.c. Otros ensayos in situ

Para el estudio de problemas geotcnicos que puedan tener una repercusin

importante es recomendable realizar pruebas de campo especialmentedestinadas al anlisis del problema en cuestin.

Entre ellas se destacan las siguientes:


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Donde: Fr: Friccin lateral relativa, adimensional

fs: Friccin lateral medida por el piezocono en el nivel deinters, en kilogramo por centmetro cuadrado (kg/cm2).

qc, v : El mismo significado antes indicado.

Se debe determinar el tiempo necesario para alcanzar el 50% de disipacin, ypuede obtenerse con las mismas tcnicas que se utilizan en la interpretacinde los tiempos de consolidacin de los ensayos edomtricos (mtodologartmico o de Casagrande y mtodo de la raz cuadrada del tiempo, porejemplo).

Tambin se necesita conocer el ndice de rigidez definido mediante lasiguiente igualdad:

[3.14]

Donde: Ir: ndice de rigidez, adimensional

G : Mdulo de rigidez transversal del suelo, en kilogramo porcentmetro cuadrado (kg/cm2)

su: Resistencia al corte no drenada, en kilogramo porcentmetro cuadrado (kg/cm2)

Con estos datos (t50 e Ir) se puede estimar el valor del coeficiente deconsolidacin radial, ch, del nivel donde se detenga la hinca del cono y serealice el ensayo de disipacin. Esa estimacin est basada en experienciasprevias, tal como la que se recoge en la Figura 3-16.


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Nunca hay que fiarse exclusivamente, de este ensayo para disear unacimentacin de cualquier estructura (a no ser que el tamao de la zapataprevista sea similar al de la placa, o se utilicen ensayos a mayor escala).

Ensayos de permeabilidad

Las observaciones del nivel de agua subterrnea y de la presin de agua deporos son partes importantes de todas las exploraciones geotcnicas. Laidentificacin de las condiciones del agua subterrnea debe recibir el mismonivel de cuidado dado a las descripciones y a las muestras del suelo. Lasmedidas de la entrada del agua durante y despus de la perforacin, debenser evaluadas al menos de manera mnima, para obtener datos sobre nivel delagua. La informacin detallada respecto a observaciones del aguasubterrnea se puede obtener de la normas ASTM D 4750 y ASTM D 5092.

El control de las prdidas de agua en apiques o trincheras, cuyo entorno sehaya saturado previamente, o en perforaciones llenas de agua hasta nivelessuperiores al nivel fretico del entorno (ensayo Lefranc), o en perforacionesobturadas con presin forzada (ensayo Lugeon), permite una estimacinaproximada de la permeabilidad del terreno. Este ltimo ensayo es explicadoen el numeral 3.3.2.2.6b Ensayos en rocas.

La permeabilidad obtenida de estos ensayos se utiliza en el anlisis cualitativode las condiciones de drenaje de un determinado problema. Si la

permeabilidad de un nivel de terreno resulta ser un parmetro crtico delproyecto, entonces tal parmetro se determina mediante ensayos debombeo, especficamente pensados para el anlisis del problema concreto.

No siempre las mediciones de permeabilidad hechas con muestras de

labo

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Capítulo 3 - Investigación de Campo y Ensayos