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INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
1
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA
GRADO EN INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN ___________________________________________________
INGENIERÍA GEOTÉCNICA
APUNTES TEMA 2
____________________________________________________
TEMA 2. RECONOCIMIENTO DEL TERRENO 2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. OBJETIVOS ................................................... 2
2.1.1 Información puntual e información en extensión .................................................... 2 2.1.2 Obtención de parámetros útiles en el cálculo geotécnico ........................................ 3
2.2 RECONOCIMIENTO PREVIO.......................................................................................... 3
2.2.1 Estudio de los mapas disponibles en la zona ............................................................ 3 2.2.2 Estudios en zonas adyacentes .................................................................................... 4 2.2.3 Observación directa del terreno................................................................................ 4
2.3 MÉTODOS DE RECONOCIMIENTO .............................................................................. 6 2.3.1 Reconocimiento manual ............................................................................................ 6 2.3.2 Sondeos. Extracción de muestras. Perfiles ............................................................... 6 2.4 ENSAYOS IN SITU ............................................................................................................ 15 2.4.1 Ensayos penetrométricos ......................................................................................... 15 2.4.2 Ensayos de carga....................................................................................................... 27 2.4.3 Ensayos geofísicos..................................................................................................... 39 2.5 INFORME GEOTÉCNICO. CONTENIDO Y ESTRUCTURA .................................... 54
TTeemmaa 22.. RReeccoonnoocciimmiieennttoo ddeell tteerrrreennoo
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
2
22..11 PPllaanntteeaammiieennttoo ddeell pprroobblleemmaa.. OObbjjeettiivvooss
El terreno es un medio natural, en general, heterogéneo y anisótropo, por tanto serán necesarios
estudios previos, sin los cuales sus propiedades no podrán extrapolarse de otros resultados
obtenidos en zonas adyacentes. Así, y aunque existan obras y terrenos similares, cada problema
geotécnico tendrá su propia unicidad. El reconocimiento del terreno se basa en la identificación
y cuantificación de las propiedades ingenieriles del terreno, es decir de las características que le
son necesarias desde un punto de vista geotécnico. Para cada uno de los casos objeto de estudio
se requerirá de una planificación previa y un cierto proceso iterativo entre lo que se desea
conocer y los medios que están disponibles.
En el reconocimiento del terreno es habitual diferenciar cuatro escalas de observación que nos
proporcionarán diferente información, si bien pueden y deben interpretarse conjuntamente:
Nivel geológico. El orden de magnitud es desde unos 100 metros a varios kilómetros.
Nivel geotécnico. El orden de magnitud es de unos 10 metros.
Nivel de laboratorio. El orden de magnitud es de unos 10 cm.
Nivel microscópico. El orden de magnitud es la micra.
Cabe destacar que cada problema geotécnico es único y debe tener un planteamiento
diferenciado y que, a pesar de que los antecedentes de una zona determinada pueden ser útiles,
ello no debe cuestionar la necesidad de un reconocimiento actualizado. Habitualmente en un
proyecto geotécnico se asigna una partida presupuestaria para el reconocimiento dentro de la
correspondiente a la del informe geotécnico. En los presupuestos de obra suele destinarse al
reconocimiento entre un 0,2 y un 0,5% del total del proyecto. Obviamente, deberán estudiarse
los métodos de reconocimiento más adecuados que optimicen al máximo los recursos de que se
dispone.
22..11..11 IInnffoorrmmaacciióónn ppuunnttuuaall ee iinnffoorrmmaacciióónn eenn eexxtteennssiióónn
A la hora de redactar un informe geotécnico se dispondrá, por una parte, de información
obtenida mediante observación o bien mediante ensayos efectuados puntualmente que nos
aportarán el conocimiento de detalles localizados; y por otra, de información que proceda de
observaciones o ensayos efectuados en zonas amplias. De esta manera podremos comparar
resultados de ambas procedencias y obtener valores medios, valorando siempre la
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compatibilidad entre estos. Será habitual que confrontemos resultados de laboratorio con
valores obtenidos mediante ensayos in situ y su consiguiente información extensiva. A partir de
las medidas de la respuesta del terreno in situ frente a ensayos extensivos o incluso frente la
ejecución de la propia obra, las técnicas de identificación permitirán la obtención de parámetros
para el cálculo geotécnico con un buen grado de fiabilidad.
22..11..22 OObbtteenncciióónn ddee ppaarráámmeettrrooss úúttiilleess eenn eell ccáállccuulloo ggeeoottééccnniiccoo
Como ya hemos visto, cada tipo de obra requiere de un método de reconocimiento apropiado
que permita la obtención de unos parámetros de cálculo concretos. Entre los objetivos de
estudio a plantear se pueden destacar:
Estimación a partir de correlaciones, de ensayos in situ.
Observación de la geometría de los estratos, espesor, buzamientos, etc.
Estudio de la deformabilidad, resistencia (corto y largo plazo), permeabilidad global y
comportamiento hidrológico, historia de las tensiones a que ha estado sometido el suelo,
etc.
A partir de estos, y combinando los resultados particulares de cada método de reconocimiento,
habremos de determinar qué parámetros tendrán más interés atendiendo a las características de
cada uno de los terrenos y a la idoneidad del método al caso de estudio. Así, en suelos arenosos
los parámetros más relevantes serán los asociados a la resistencia y deformabilidad en términos
de tensiones efectivas, mientras que en suelos arcillosos lo serán la resistencia al corte sin
drenaje o el coeficiente de consolidación.
22..22 RReeccoonnoocciimmiieennttoo pprreevviioo
22..22..11 EEssttuuddiioo ddee llooss mmaappaass ddiissppoonniibblleess eenn llaa zzoonnaa
Para la recopilación de la información necesaria de la zona a estudiar previa al reconocimiento
en el propio terreno, podemos servirnos de mapas, que normalmente suelen estar disponibles en
distintos organismos públicos y cuyo grado de fiabilidad habrá de contrastarse estableciendo
contacto real con el terreno. Entre los diversos tipos pueden destacarse:
Mapas topográficos. La escala habitual es de 1:50000.
Mapas geológicos. La escala habitual es de 1:50000.
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Mapas hidrogeológicos. Actualmente están disponibles a la escala de 1:100000.
Mapas geotécnicos. En la actualidad todavía es escasa esta fuente de información, aunque
en algunas áreas metropolitanas es posible disponer de ellos en escalas de 1:25000.
22..22..22 EEssttuuddiiooss eenn zzoonnaass aaddyyaacceenntteess
Puede darse el caso de que en las zonas inmediatas al terreno a reconocer existan construcciones
para las que se hayan redactado informes y cuya información pueda sernos de gran utilidad,
aportando datos de interés sobre el terreno, que siempre deberán ser tratados con una prudencia
razonable. Se pueden destacar los siguientes aspectos a tratar en las zonas adyacentes a la del
objeto de estudio:
Posibles problemas con el nivel freático y cambios bruscos en el tiempo.
Posible existencia de rellenos resultantes de antiguos vertederos.
Comprobación de la estabilidad a medio y largo plazo en zonas donde se hayan
practicado excavaciones importantes.
Proteger eficazmente las cimentaciones en cuencas fluviales donde la erosión sea
importante.
22..22..33 OObbsseerrvvaacciióónn ddiirreeccttaa ddeell tteerrrreennoo
Antes de determinar el tipo de reconocimiento a llevar a cabo en base a la información previa
obtenida, será muy conveniente efectuar una visita de exploración al terreno. En este caso, el
criterio y experiencia de la persona que la realice contribuirá a la optimización del coste, así
como a los resultados del reconocimiento en cuestión. Aunque cada caso concreto requerirá de
un trato particularizado a sus características propias, las líneas generales de la exploración
pueden resumirse en los siguientes objetivos:
Topografía general del lugar.
Actividad geomorfológica (desprendimientos, escarpes, cavidades, terrazas, presencia de
depósitos sedimentarios, etc.)
Afloraciones de roca, trincheras, caminos, ríos.
Estratigrafía, puntos de agua y vegetación.
Conducciones eléctricas, de agua y de gas.
Observación de estructuras dañadas en la zona e identificación de sus causas.
Incorporación de la experiencia local recurriendo a los organismos públicos de la zona.
Posibilidad de recoger alguna muestra de terreno.
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En la figura 2.1.1 se muestra un esquema metodológico de las distintas fases que deben seguirse
en el proyecto de una cimentación, aunque puede ser aplicado a otras obras geotécnicas.
Figura 2.1.1 Esquema metodológico en un proyecto de cimentación
Existe una normativa española, en el marco de la edificación, sobre el reconocimiento previo de
la zona a edificar; en el Código Técnico de la Edificación (CTE, 2006) y en la Guía de
cimentaciones en obras de carretera (CEDEX, 2002) se incluyen recomendaciones para un
reconocimiento eficaz del terreno.
22..33 MMééttooddooss ddee rreeccoonnoocciimmiieennttoo
Datos disponibles Exploración previa
Ensayos de campo (in situ)
Informe geotécnico
Normativa Condicionantes
Diseño de la estructura
Auscultación:control de la obra en
construcción y en servicio
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22..33..11 RReeccoonnoocciimmiieennttoo mmaannuuaall
El reconocimiento manual es aquel que realizamos mediante el uso de herramientas tales como
martillos, palas, picos, barrenas, espátulas y otras portátiles similares, sin ayuda de medios
mecánicos. Este tipo de reconocimiento puede ejecutarse mediante las herramientas de
perforación indicadas o bien por acceso directo desde zanjas, pozos, galerías de inspección de
túneles, etc.
Habrá que prestar especial atención a la seguridad cuando se actúe en pozos o calícatas, donde
se podría producir la rotura de las paredes de excavación al relajarse las tensiones horizontales
al excavar, causando desprendimientos peligrosos. Por ello, cuando las paredes de la excavación
puedan resultar inestables, éstas se entibarán, garantizando la seguridad necesaria para este tipo
de actuaciones.
22..33..22 SSoonnddeeooss.. EExxttrraacccciióónn ddee mmuueessttrraass.. PPeerrffiilleess
SSoonnddeeooss
Cuando se deban realizar reconocimientos en profundidad, se requerirá del aporte de energía
mecánica para realizar la perforación. El sondeo será el método más habitual para este tipo de
casos. En el mercado se pueden encontrar diversos equipos que podrán adaptarse a cada uno de
los casos que se puedan presentar, sin embargo, ante casos genéricos se hará uso de equipos
móviles y multiuso. Los partes del sondista aportarán información tal como posibles cambios de
estrato, presencia de agua o colapsos en la punta perforadora; para poderlos interpretar
inmediatamente será conveniente que la persona encargada del reconocimiento esté en contacto
directo con el sondeo. En la figura 2.3.2.1 se muestra un ejemplo típico de parte del sondista.
SSoonnddeeoo ppoorr iinnyyeecccciióónn ddee aagguuaa
Este tipo de sondeo consiste en la extracción del suelo mediante la erosión provocada por la
inyección de agua a presión que se inyecta desde la superficie mediante una bomba. La
profundidad que se puede alcanzar es de unos 20 metros, dependiendo del estado en que se
encuentre el suelo y siendo un tipo de perforación efectiva tan sólo en terrenos relativamente
blandos. Es un método sencillo y barato, pero que presenta el inconveniente de que, al extraerse
el suelo totalmente alterado, no se puede disponer de testigos, por lo que es poco utilizado en la
actualidad. La figura 2.3.2.2 muestra una disposición del conjunto de elementos necesarios para
el funcionamiento del equipo.
SSoonnddeeoo ccoonn bbaarrrreennaa hheelliiccooiiddaall
En este sondeo se introduce una barrena helicoidal en el terreno mediante el giro producido por
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un motor hidráulico sobre ésta, provocando la salida del suelo a la superficie. Se utilizará este
método cuando se deban realizar sondeos poco profundos (inferiores a 20 m). Se trata de un
método sencillo y de bajo coste, cuya eficacia es mayor en suelos blandos, resultando
impracticable en suelos con cierta compacidad y mediante el que se obtienen muestras
totalmente alteradas que sólo serán utilizables para identificación básica. Si se coloca un
pequeño sacamuestras en el extremo inferior de la hélice existe la posibilidad de disponer de un
testigo a una altura controlada. La figura 2.3.2.3 muestra un esquema de la disposición del
equipo.
Figura 2.3.2.1 Ejemplo del parte de un sondeo en arenas del paseo de Colón en Barcelona (sondeo
realizado por la empresa RODIO)
SSoonnddeeoo ppoorr ppeerrffoorraacciióónn rroottaattiivvaa
El sistema de perforación rotativa es un método muy eficaz y que ofrece la posibilidad de
alcanzar grandes profundidades, por lo que es un tipo de sondeo muy utilizado. Consiste en un
equipo autopropulsado, o bien arrastrado, que dispone de una cabeza perforadora, de acero
endurecido, que gira accionada generalmente por un motor hidráulico. Sobre ésta se aplica una
cierta carga vertical que se transmite a través de la barra de perforación. Dicha carga tiene la
función de regular la velocidad de avance en profundidad; en suelos duros la velocidad habrá de
reducirse para evitar un desgaste prematuro debido al sobrecalentamiento de la cabeza; para
evitarlo, también se puede dotar al equipo de un sistema de refrigeración mediante agua a
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presión sobre la cabeza perforadora, que no ha de ser demasiado elevada para evitar alterar el
testigo. La figura 2.3.2.4 muestra la disposición de los elementos del equipo.
Si se realiza este tipo de sondeo en suelos poco cohesivos emplear camisas metálicas que
garanticen el sostenimiento de la pared del sondeo, pudiendo utilizar también lodos bentoníticos
para estabilizarla.
Se trata de un método relativamente caro y a partir del que, si se utiliza una cabeza de corona, se
pueden obtener testigos de suelo que quedan retenidos en su interior. Se dispondrá de cajas
donde colocarlos e indicar la profundidad de su extracción. En la figura 2.3.2.5 se muestran
diferentes cabezas perforadoras empleadas en los sondeos por rotación.
Figura 2.3.2.2 Sondeo por inyección de agua
SSoonnddeeoo ppoorr ppeerrccuussiióónn
En este sondeo la profundización de la puntaza se produce por golpeo dejando caer una masa
sobre la cabeza de una barra. Para soportar el esfuerzo de penetración la pared deberá ser lo
suficientemente resistente. Como en el caso de rotación, el testigo queda en la parte interior de
la puntaza y se extrae cada cierta profundidad. La figura 2.3.2.6 muestra una disposición del
equipo.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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Figura 2.3.2.3 Sondeo con barrena helicoidal
Figura 2.3.2.4 Sondeo por perforación rotativa
Se trata de un método eficaz en suelos poco compactos, pudiéndose producir “rechazo” si el
suelo es excesivamente duro o bajo la presencia de bolos. En caso de suelos no cohesivos,
también se trata de un procedimiento eficaz, aunque en este caso dispondremos una trampilla
accionada desde el exterior mediante aire comprimido que cierre la parte de la cabeza
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perforadora, pudiéndose obtener así testigos de suelo que quedan retenidos al extraer la barra
perforadora. Si se compara la velocidad de avance por percusión con la del sistema de
perforación rotativa, es pequeña, pero se obtienen testigos de mayor calidad.
Figura 2.3.2.5 Cabezas perforadoras para sondeos. De izquierda a derecha: uña excéntrica, uñas
concéntricas y de corona.
Figura 2.3.2.6 Sondeo por percusión
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Este tipo de sondeo es barato, relativamente sencillo y no requiere refrigeración. Por contra, el
golpeo ocasiona mucho ruido y puede crear algunos problemas si el sondeo ha de efectuarse en
lugares habitados. La figura 2.3.2.7 muestra una disposición típica de los testigos en una caja
adecuada para ello y en la figura 2.3.2.8 se muestra el equipo necesario para realizar sondeos
bajo el mar. En concreto se trata de una campaña de sondeos realizados en la ría de Bilbao. El
casco del barco debe permitir el avance del equipo de perforación. En la tabla 2.3.2.1 se muestra
una comparación entre diferentes métodos de avance en el sondeo y su utilización según las
características del terreno.
Figura 2.3.2.7 Disposición típica de los testigos en una caja
Figura 2.3.2.8 Ejemplo de un sondeo en la ría de Bilbao
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Tabla 2.3.2.1 Utilización de distintos métodos de sondeo
Método
empleado Sistema de avance Suelo apropiado Suelo no apropiado
Sondeo
manual
Barrena helicoidal, cuchara,
etc. Blando y cohesivo
Suelo duro y compacto,
con presencia de bolos y
gravas gruesas
Rotación Barrena helicoidal con
motor hidráulico Compacidad media
Suelo duro y cementado,
con presencia de bolos y
gravas gruesas
Rotación Tubo simple en seco Arenas, limos y arcillas
de compacidad media
Suelo duro y cementado,
con presencia de bolos y
gravas gruesas
Rotación Tubo doble con inyección
de agua
Suelos duros y
cementados. Rocas
Suelo blando con
presencia de bolos y
gravas gruesas
Percusión Puntaza hueca con borde
cortante (interior o exterior)
Arenas y arenas
arcillosas
Suelo con presencia de
bolos y gravas gruesas
EExxttrraacccciióónn ddee mmuueessttrraass
Además de la información obtenida con los sondeos será conveniente la adquisición de muestras
correspondientes a profundidades comprendidas entre 1 y 3 metros, habitualmente, que se
ensayarán y analizarán en laboratorio. Cuanto más inalterada se encuentre la muestra mejor
reflejará tanto su estructura como su estado tensional in situ. Debido a la posibilidad de que en
el terreno existan capas de materiales muy diferentes, será conveniente hacer uso de equipos que
permitan tanto la extracción en suelos de muestras por hincado, como la extracción en rocas
mediante el método de rotación. En la figura 2.3.2.9 se muestran diferentes tipos de tubos
sacamuestras utilizados habitualmente por hincado.
Al introducir el tubo sacamuestras en el terreno éste produce un remoldeo, asociado al espesor
de la pared del tubo, mayor cuanto mayor sea el espesor de la pared. Se puede evaluar el grado
de alteración de una muestra con un coeficiente que se calcula a partir de los diámetros interior
d y exterior D del tubo sacamuestras. Así se obtiene Ca (relación de áreas) como:
1002
22
d
dDCa
La figura 2.3.2.10 muestra la definición de los diámetros considerados. Si Ca 10 se considera
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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que la muestra queda inalterada en la extracción. En los tubos sacamuestras habitualmente
utilizados, Ca suele ser inferior a 10.
Figura 2.3.2.9 Diferentes tubos sacamuestras (de izquierda a derecha: de pared delgada, de pared gruesa,
de pistón).
Figura 2.3.2.10 Boca del tubo sacamuestras
Cuando la extracción se realiza de forma manual excavando el suelo alrededor del bloque
escogido para proceder a su tallado se habla de extracción de muestras bloque. Éstas suelen
extraerse en galerías de inspección en túneles, desmontes, catas, etc. En la tabla 2.3.2.2 se
pueden comparar las características y aplicaciones de diferentes sistemas de extracción de
muestras. La figura 2.3.2.11 muestra un aspecto del proceso de tallado de muestras bloque para
su posterior ensayo en el laboratorio.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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Tabla 2.3.2.2 Tipología y utilización de diferentes sistemas de extracción de muestras
Método de
muestreo Sacamuestras
Sistema de
hincado
Calidad de
muestra Suelo apropiado
Manual Bloque Tallada a mano Excelente
Cohesivo de
mediana
consistencia
Manual Cilindro Hincada a mano Buena a excelente
Cohesivo de
mediana a baja
consistencia
Mecánico Abierto con pared
delgada Percusión Regular a buena
Cohesivo de
mediana a baja
consistencia. Arena
sueltas
Mecánico Pistón con pared
delgada Presión Regular a buena
Cohesivo de
mediana a baja
consistencia. Arena
sueltas
Mecánico Pistón con pared
gruesa Presión Regular
Cohesivo de
consistencia baja a
alta.
Mecánico Tubo perforador Rotación Regular a buena Compacto (rocas)
Mecánico Tubo perforador
doble Rotación Regular a buena
Compacto (rocas
blandas)
Figura 2.3.2.11 Tallado de muestras de bloque
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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PPeerrffiilleess
Tal como se ha indicado en el tema correspondiente al parte del sondista, éste debe contener
toda la información relevante para un correcto reconocimiento del terreno a estudiar. Entre la
información reflejada en él debe encontrarse el perfil estratigráfico del terreno, descrito en base
a los testigos que se obtienen durante el sondeo y que posteriormente debe ser comprobado en el
laboratorio por una persona con una formación geológica suficiente. La disponibilidad de dichos
perfiles, y su correcta interpretación, será un material básico para la redacción precisa del
informe geotécnico correspondiente. En la figura 2.3.2.1 se ha mostrado un parte típico de
sondista donde aparece, a la izquierda, el perfil estratigráfico del mencionado terreno.
22..44 EEnnssaayyooss iinn ssiittuu
Dentro del conjunto de ensayos que habitualmente se utilizan in situ, se han agrupado los que se
indican como penetrométricos, los denominados genéricamente ensayos de carga y, finalmente,
los indicados como ensayos geofísicos, que se basan en la detección de propiedades geotécnicas
del terreno a partir de propiedades físicas genéricas del mismo.
22..44..11 EEnnssaayyooss ppeenneettrroommééttrriiccooss
Los ensayos penetrométricos se basan en estimar la resistencia a la penetración que ofrece el
suelo a una puntaza normalizada, habitualmente cónica. A partir de esta resistencia y mediante
el uso de correlaciones con base semiempírica, se obtienen parámetros de resistencia del terreno
útiles en el cálculo geotécnico.
Dependiendo de cómo se aplica la energía necesaria para el hincado de la puntaza se tiene:
Hincado estático. Donde se hinca la puntaza mediante la aplicación de presión sobre la
barra, que induce una velocidad de avance en profundidad baja (del orden de 20 mm/s).
El procedimiento se conoce genéricamente como CPT (cone penetration test). Si se
incorpora un elemento sensor de la presión intersticial que se genera en el hincado en la
puntaza entonces se podrá conocer la presión del agua en el suelo que la rodea al ser
penetrado por ésta. En este caso el ensayo recibe el nombre de CPTU.
Hincado dinámico. Donde la puntaza se hinca mediante la energía que aporta una masa
que cae desde determinada altura. Las caídas sucesivas hacen que la puntaza avance en
profundidad.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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Penetrómetro estático
La norma UNE 103804-93 establece que la velocidad de hincado de la puntaza esté
comprendida entre 15 y 25 mm/s. En cuanto a la fuerza vertical necesaria para el avance en
profundidad se suele aplicar mediante un sistema hidráulico con bomba a caudal constante.
Además de esta norma, la ASTM-D3441, la IRTP-CPT y la ISSMFE (Sociedad Internacional de
Mecánica del Suelo e Ingeniería de Cimentaciones) especifican las características y medidas del
equipo. La puntaza es de tipo cónico con ángulo de 60º y una sección en la base del cono de 10
cm2. La figura 2.4.1.1 muestra un equipo CPT junto con la puntaza usada en el ensayo. La
figura 2.4.1.2 muestra un esquema de la puntaza de un penetrómetro estático con medida
eléctrica.
Figura 2.4.1.1 Penetrómetro CPT. Esquema de la puntaza del penetrómetro mecánico según la norma UNE
103804-93 y la ASTM-D3441. Fotografía de un equipo instrumentado construido por A.P.V.D. Berg
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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Figura 2.4.1.2 Puntaza del penetrómetro CPT eléctrico (UNE 103804-93, ASTM-D3441)
Así podemos obtener la razón de fricción Rf que es la relación entre la fricción lateral fs y la
resistencia en punta qc obtenidas mediante el equipo, que actualmente se toman mediante el
penetrómetro CPT con medida eléctrica de ambas, que se registran directamente:
100c
sf q
fR
A partir de los resultados del penetrómetro estático, y concretamente de qc, es posible estimar el
valor del módulo estático E mediante la siguiente correlación empírica:
cE q
donde es el índice de Schmertmann, que depende tanto del tipo de suelo como del propio
valor de qc. En la tabla 2.4.1.1 (Schmertmann, 1978) se dan algunos valores para este índice.
En arcillas, el valor de qc también puede correlacionarse empíricamente con la resistencia al
corte sin drenaje cu:
c
cu N
qc
El valor del parámetro empírico Nc oscila entre 10 y 15 para arcillas normalmente consolidadas,
y entre 15 y 20 para arcillas sobreconsolidadas.
En la figura 2.4.1.3 se muestra un gráfico con la disipación de la presión intersticial generada en
el ensayo cuando se detiene el avance. A partir de las curvas u(t) (presión intersticial en función
del tiempo) puede estimarse, a través de la teoría de Terzaghi, el coeficiente de consolidación
Cv. Con ello se puede establecer cualitativamente si se trata de arcillas, limos o arenas.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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Tabla 2.4.1.1 Valores del índice de Schmertmann, 1978
Tipo de suelo qc (MPa)
CL < 0.7 3 - 8
CL 0.7- 2 2 - 5
CL >2 1 – 2.5
ML < 2 3 - 6
ML > 2 1 - 2
OH ; MH < 2 2 - 6
OH ; MH > 2 1 - 2
Turba < 0.7 0.5 - 4
SW < 5 2
SW > 5 1.5
Figura 2.4.1.3 Disipación de la presión intersticial con el tiempo (ensayo realizado por la empresa GEOS
con un equipo SUNDA)
Cabe destacar que el uso del ensayo con penetrómetro estático es adecuado en suelos cohesivos
y blandos, aunque en el caso de arenas finas en estado suelto también se pueden obtener buenos
resultados. Se trata de un tipo de ensayo en el que es muy importante la experiencia de la
persona que lo realiza, y que, en el caso concreto de utilizar el equipo de medida eléctrico con
sensor de la presión intersticial (CPTU) puede no ser muy económico.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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Penetrómetro dinámico continuo
En este ensayo penetrométrico conocido con las siglas DP (Dynamic Probing) se introduce una
puntaza de forma cónica en el terreno hincándola mediante golpeo, dejando caer una masa
desde una altura determinada, habitualmente 30 golpes por minuto. Aunque se trata de un
método sencillo, la interpretación afinada de los resultados es difícil. La figura 2.4.1.4 muestra
un esquema de la puntaza usada en el penetrómetro dinámico.
Figura 2.4.1.4 Puntaza utilizada en el penetrómetro dinámico
La UNE 103802-98 dispone de las normas de referencia para el DPH ((penetrómetro dinámico
pesado) y de la UNE 103801-94 para el DPSH (penetrómetro dinámico superpesado), además
de la norma alemana DIN-4090, de la inglesa BS 1377-90 y de la recomendación IRTP/DP del
ISSMFE (Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones). En la
tabla 2.4.1.2 se indican las principales características del procedimiento según las normas UNE,
DIN y IRTP/DP. Las BS difieren ligeramente de las anteriores.
Relacionando la energía necesaria para la penetración de la puntaza en el terreno con la energía
cinética de la masa que cae desde una cierta altura, la resistencia a la penetración de la puntaza
en el terreno puede estimarse mediante la expresión:
eAWw
hwRd
2
donde:
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
20
Rd : resistencia a la penetración
w : peso del elemento de golpeo
W : peso equivalente del varillaje y la puntaza
h : altura de caída
e : penetración por golpe
A : sección del cono
Para el resultado del ensayo tomaremos el número de golpes necesarios para penetrar la puntaza
10 cm. Este número es conocido como N10. Se puede correlacionar empíricamente el valor de
N10 con la resistencia al corte sin drenaje mediante:
10(MPa)uc kN
donde k es una constante que, según el tipo de suelo, puede oscilar entre 0,01 y 0,02.
Tabla 2.4.1.2 Características de diferentes equipos DP
Norma Tipo Masa
(kg)
Altura
(cm)
Área
(cm2)
Ángulo
cono (º)
UNE 103802 DPH 50 50 15 90
UNE 103801 DPSH 63.5 76 20 90
DIN 4090 LR5 10 50 5 90
DIN 4090 LR10 10 50 10 90
DIN 4090 MRSA 30 20 10 90
DIN 4090 MRSB 30 50 10 90
DIN 4090 SRS10 50 50 10 90
DIN 4090 SRS15 50 50 15 90
IRTP/DP DPL 50 50 10 90
IRTP/DP DPM 50 50 10 90
IRTP/DP DPH 50 50 10 90
IRTP/DP DPSH 63.5 75 20 90
Este tipo de ensayo es apropiado en limos y arcillas en general. Es un método sencillo, barato y
cuya puntaza es desechable. En la figura 2.4.1.5 se muestra un ejemplo de resultados obtenidos
con penetrómetro dinámico en la zona de la actual Escuela de Ingenieros de Caminos de
Barcelona. En este caso, el número de golpes corresponde a la penetración de 20 cm. Puede
observarse que hacia los 9 m de profundidad se produce rechazo; ello indica que la resistencia
del suelo es superior a la que puede movilizarse con el penetrómetro dinámico utilizado. En la
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21
figura 2.4.1.6 se muestra el aspecto de un DP comercial. Puede apreciarse la sencillez del
aparato y su gran movilidad. La sencillez del propio equipo y la rapidez en el proceso de ensayo
y análisis de los resultados lo hace apropiado en reconocimientos donde el coste o el plazo sea
un factor decisivo.
Figura 2.4.1.5 Resultados con penetrómetro dinámico en el solar de la ETSICCPB (ensayo realizado por
la empresa GEOS)
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22
Figura 2.4.1.6 Penetrómetro dinámico construido por ETI
Penetrómetro dinámico discontinuo
En este ensayo penetrométrico, SPT (Standard Penetration Test), la puntaza normalizada, que se
hinca por golpeo mediante la energía transmitida al caer una masa desde una altura determinada,
está provista de una oquedad central semejante a la de los tomamuestras; en el caso de gravas se
coloca en el extremo de la puntaza una punta cónica semejante a la del CPT. El ensayo se
realiza discontinuamente en el fondo de un sondeo previo cada cierta profundidad (usualmente
del orden de 2 m). La peculiaridad de la puntaza hace que se pueda extraer un pequeño testigo
de suelo que podrá utilizarse en ensayos de identificación, pero no para otros ya que la muestra
obtenida se encuentra muy alterada. La figura 2.4.1.7 muestra un esquema de este ensayo.
La norma UNE 103800-92 describe el procedimiento de ensayo y se corresponde con la ya
citada NTE-CEG-75. La norma ASTM D1586-84 coincide prácticamente con la española. De
otra parte, existe una recomendación IRTP/SPT (ISSMFE) que es aceptada por la práctica
totalidad de los países.
En la figura 2.4.1.8 se muestra un esquema de la puntaza normalizada. La masa del elemento
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23
que golpea es de 63.5 kg y su altura de caída es de 760 mm. Los diámetros interior y exterior de
la puntaza son respectivamente 35 y 51 mm. En este caso el resultado del ensayo se indica por
N, que se define como el número de golpes necesarios para hincar la puntaza 30 cm.
Generalmente se procede en tres series de 15 cm, y se desprecia la primera de ellas, debido a la
alteración inducida por el sondeo. La tabla 2.4.1.3, debida a Mitchell y Katti (1981),
proporciona valores del ángulo de fricción, de la resistencia a la penetración en ensayos CPT, y
de N en ensayos SPT, para arenas de diversa compacidad. Según Meyerhoff (1956) la relación
entre qc y N se puede estimar mediante la expresión:
( ) 0.4cq MPa N
que da valores del lado de la seguridad, en relación a los indicados en la tabla 2.4.1.3.
Figura 2.4.1.7 Esquema del ensayo estándar de penetración (SPT)
Tabla 2.4.1.3 Valores de N (SPT), de qc (CPT), densidad relativa y ángulo de fricción interno para arenas
de diversa compacidad (Mitchell y Katti, 1981)
Muy suelta Suelta Media Densa Muy densa
N (SPT) 4 4 - 10 10 - 30 30 - 50 50
qc (CPT) MPa 5 5 - 10 10 - 15 15 - 20 20
Dr (%) 15 15 - 35 35 - 65 65 - 85 85 - 100
d (kN/m3) 14 14 - 16 16 - 18 18 - 20 20
φ’ 30 30 - 32 32 - 35 35 - 38 38
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24
Figura 2.4.1.8 Puntaza para el ensayo SPT según UNE 103800-92
La figura 2.4.1.9 muestra los resultados obtenidos en cinco ensayos SPT. De estos cinco
ensayos uno se realizó en una zona de limos con gravas (aproximadamente a unos 6 o 7 m de
profundidad), y los cuatro restantes en una zona con gravas, donde se utilizó la puntaza ciega
adecuada en gravas o arenas gruesas. En la figura se indican también los golpeos necesarios
para hincar un tomamuestras convencional de pared delgada en la operación de extracción de
muestras.
El valor N del SPT puede correlacionarse empíricamente con parámetros geotécnicos de uso
habitual en el cálculo de cimentaciones. La resistencia al corte sin drenaje cu puede ser estimada
a partir de N mediante la expresión:
( )100 200u
Nc MPa
La figura 2.4.1.10 (Schmertmann, 1975) muestra la relación obtenida entre N y la resistencia al
corte sin drenaje para diferentes suelos.
En el caso de arcillas saturadas, N se puede relacionar, aproximadamente, con la resistencia a la
compresión simple, qu, mediante la expresión empírica:
( )50 100u
Nq MPa
Para el caso de arenas, el valor N del SPT también puede relacionarse empíricamente con el
módulo de elasticidad E mediante la expresión siguiente debida a D'Appolonia (1970):
( ) 20 (0.8 1.2)E MPa N
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
25
Figura 2.4.1.9 Ejemplo de un parte de sondeo donde se recogen los golpeos de ensayos de penetración
con el equipo SPT (ST, en el gráfico) y los golpeos de un tomamuestras convencional (SM, en el gráfico).
Ensayos realizados por la empresa RODIO
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
26
La figura 2.4.1.11 muestra la variación del módulo elástico con el valor de N para el caso de
arenas con distinta densidad relativa.
Figura 2.4.1.10 Relación entre N y cu para diferentes suelos (Schmertmann, 1975)
Figura 2.4.1.11 Relación entre N y E para arenas (D'Appolonia 1970)
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
27
El ensayo SPT es aplicable con una buena fiabilidad en arenas finas y limos. En arenas muy
gruesas y gravas no pueden obtenerse testigos, debido a que hay que colocar la puntaza ciega y
en el caso de arcillas muy plásticas es conveniente contrastar los resultados con otros métodos
de ensayo. Se trata de un método sencillo, barato y muy usado en trabajos de reconocimiento
del terreno.
22..44..22 EEnnssaayyooss ddee ccaarrggaa
Los denominadas ensayos de carga consisten en la aplicación controlada de una fuerza o carga
externa y la medida del comportamiento del terreno, independientemente de que en sus
procedimientos y fundamentos físicos sean diferentes unos de otros.
EEnnssaayyoo ddee VVaannee--TTeesstt
Este tipo de ensayo consiste en hacer girar a determinada velocidad dos paletas cruzadas
ortogonalmente que previamente se han hincado en el terreno. El giro induce un esfuerzo y una
deformación en el suelo hasta producir su rotura. Su procedimiento y equipo se describen en la
norma ASTM-D2573. Se usa a nivel superficial en suelos arcillosos blandos. La velocidad de
giro, que influye mucho en el resultado del ensayo es de 0,1º/s. La fig. 2.4.2.1 muestra un
esquema del equipo utilizado.
El par torsor M aplicado al suelo puede relacionarse con la resistencia al corte sin drenaje cu.
Mediante la expresión siguiente se puede estimar cu :
H
DHD
Mcu
31
2
2
donde H y D son la altura y la anchura de las paletas.
Consiste en un método sencillo y de bajo coste, aunque presenta los siguientes inconvenientes:
El suelo se remoldea al hincar las paletas en el suelo, y sus propiedades pueden resultar
alteradas. El espesor de las paletas tiene gran influencia en dicha alteración.
Al no ser homogéneas las tensiones de corte que induce el dispositivo, la interpretación
de los resultados puede dificultarse.
El ensayo se realiza generalmente en condiciones no drenadas (baja permeabilidad de las
arcillas) y no es posible la medida de la presión intersticial generada.
Se obtiene un valor de resistencia al corte sin drenaje sistemáticamente superior a la
medida en el laboratorio mediante un ensayo triaxial.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
28
Todo lo anterior deja del lado de la inseguridad.
Figura 2.4.2.1 Dispositivo para el ensayo de Vane-Test (ASTM-D2573)
EEnnssaayyoo ccoonn pprreessiióómmeettrroo ((PPMM))
En este ensayo se introduce en el interior de un sondeo realizado previamente una célula
neumática con pared flexible. Se controla la presión en el interior de la célula mediante un
sistema hidroneumático. La presión horizontal ejercida por el equipo sobre la pared del sondeo
induce en el suelo una deformación radial. Si se aumenta esta presión, la deformación crece
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
29
hasta llegar a un límite en el que el suelo se comporta plásticamente. La figura 2.4.2.2 muestra
un esquema del equipo utilizado tipo Menard. Las características del aparato y su procedimiento
de ejecución están descritas en la norma ASTM-D4719. Se puede medir la presión intersticial
generada mediante un transductor de presión acoplado a la célula activa y en contacto con el
terreno; el equipo se conoce en este caso como PMU. La figura 2.4.2.3 muestra la línea de
tendencia de un ensayo de PM dentro de un amplio conjunto de ensayos efectuados en el Paseo
de Colón (Barcelona). Los datos obtenibles del gráfico anterior para su posterior utilización, en
la determinación de parámetros geotécnicos, son los siguientes:
Pl: presión para expansión infinita
Pf: presión final del comportamiento pseudoelástico
Po: presión inicial coincidente con la presión horizontal del terreno
V: cambio volumétrico experimentado por el suelo para cada presión
A partir de la curva presión-cambio de volumen puede estimarse la resistencia al corte sin
drenaje y el módulo elástico del terreno.
Según el análisis de Gibson y Anderson (1961), se tiene:
12
ln10u
ul c
EcPP
donde es el coeficiente de Poisson, o, de forma aproximada:
0PP
c lu
donde típicamente el valor de está entre 5.5 y 7.
El módulo de corte G es proporcional a la pendiente, en la zona pseudoelástica, de la curva
presión-cambio de volumen:
d
2d
PG
V
Por otra parte el módulo de corte está relacionado con el módulo E de Young mediante la
expresión:
12
EG
o bien, combinando ambas expresiones, se obtiene:
dV
dPE 1
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
30
Figura 2.4.2.2 Presiómetro de tipo Menard (Ervin, 1983)
Figura 2.4.2.3 Línea de tendencia en el ensayo presiométrico efectuado en arenas del paseo de Colón
(Barcelona)
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
31
La expresión permite, a partir de los datos de ensayo, estimar el valor del módulo de elasticidad
longitudinal E. Si se efectúa el ensayo en condiciones drenadas, o bien se mide la presión
intersticial generada (PMU), entonces es posible estimar la presión efectiva horizontal del
terreno. En estas condiciones, si se estima la presión vertical efectiva a que está sometido el
suelo, entonces es posible calcular el coeficiente de empuje al reposo Ko. En el caso de tener que
diseñar estructuras de contención en un terreno determinado, el conocimiento de Ko permite
ajustar mucho mejor las previsiones. De acuerdo con lo anterior, el ensayo será especialmente
recomendable en aquellos casos en que deba conocerse el empuje horizontal del terreno.
El ensayo presiométrico tiene, sin embargo, algunos inconvenientes que conviene destacar:
Po influye mucho en el valor de cu (lado de la inseguridad).
Es difícil obtener valores efectivos, dado el escaso control del drenaje, si bien existe la
posibilidad de medir la presión intersticial generada.
La calidad de la perforación y su buena regularidad son fundamentales para obtener
resultados fiables.
El ensayo PM es muy adecuado en suelos cohesivos de grano fino, y a pesar de las dificultades
es de uso extendido, ya que su coste no es excesivo comparado con la información
proporcionada sobre el terreno, especialmente sobre el empuje horizontal del mismo. La figura
2.4.2.4 muestra una fotografía del equipo utilizado en el ensayo.
Figura 2.4.2.4 Fotografía del equipo utilizado en el ensayo con presiómetro
EEnnssaayyoo ddee ccaarrggaa ccoonn ppllaaccaa
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
32
Para la realización de este ensayo se aplica una carga sobre una superficie determinada de
terreno y medimos el asiento vertical producido. Esta superficie consiste en una placa circular
rígida de 40 cm de diámetro a través de la que la carga es transmitida al suelo. Para obtener la
carga deseada se utiliza un gato hidráulico. La obtención de la reacción se consigue mediante el
lastre propio del camión de transporte o bien disponiendo de anclajes apropiados. Las
características del equipo y del procedimiento de ensayo se especifican en las normas UNE-
7391 y ASTM-D1194. El procedimiento presenta algunas dificultades en la medida del
desplazamiento vertical por lo que será necesario disponer de un punto fijo de referencia, lo más
alejado posible del conjunto suelo-placa-reacción para que no se vea afectado por los
movimientos durante el ensayo. En la figura 2.4.2.5 se muestra un esquema del dispositivo de
ensayo.
Figura 2.4.2.5 Esquema del ensayo de carga con placa
Mediante este ensayo podemos obtener módulos de elasticidad en suelos de grano grueso como
gravas y escolleras, donde resulta de especial interés. La figura 2.4.2.6 muestra el resultado de
un ensayo efectuado en el solar de la nueva ETSICCP de Barcelona. El suelo era el limo-
arcilloso rojizo, que es habitual en el llano de esta ciudad.
EEnnssaayyoo ddee ccoorrttee iinn ssiittuu
En el ensayo de corte in situ, se aplica una tensión normal y otra tangencial a un bloque de suelo
delimitado previamente, induciendo en el suelo tensiones de corte en el plano prefijado. La
norma UNE 103401-98, asociada al ensayo de corte directo en laboratorio, es aplicable al
presente ensayo. Con la medida de la tensión de rotura se puede interpretar el comportamiento
del suelo frente a tensiones de corte si hacemos uso del modelo apropiado. También se tratará
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
33
de un ensayo útil cuando se quiera estudiar las zonas de contacto entre materiales distintos o
juntas de roca. La figura 2.4.2.7 muestra un esquema de la disposición del equipo utilizado en la
presa de Canelles (Alonso et al, 1986). En particular este ensayo se aplica en galerías de
reconocimiento de túneles, en excavaciones, etc.
Es un método sencillo conceptualmente, pero presenta el inconveniente de que su preparación el
laboriosa y que la ejecución del ensayo, debido a la escasa disponibilidad de espacio en las
zonas donde se realiza, suele ser difícil; su coste se incrementa por ello. Mediante este método
no se podrá controlar la presión intersticial que se genera.
Figura 2.4.2.6 Ensayo de carga con placa. Ensayo realizado por la empresa GEOS
Figura 2.4.2.7 Esquema de ensayo de corte in situ (Alonso et al., 1986)
EEnnssaayyoo ddee ppeerrmmeeaabbiilliiddaadd
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
34
En este apartado se agrupan algunos ensayos habituales en la determinación de la permeabilidad
del terreno: se aplica la ley de Darcy, que relaciona el caudal infiltrado con el gradiente
hidráulico disponible, a la geometría correspondiente a cada equipo. Es habitual utilizar, en
similitud con el laboratorio, el método de carga hidráulica constante, sin embargo también
puede diseñarse un equipo que aplique al suelo una condición de carga hidráulica variable.
Existe una gran diversidad de equipos destinados a medir la presión intersticial, conocidos
genéricamente con el nombre de piezómetros; entre ellos se describirá el piezómetro basado en
el sensor de cuerda vibrante, dado que su uso está muy extendido en las medidas realizadas in
situ.
Tanto si se desea medir presiones negativas de agua, por ejemplo en el caso de suelo no
saturado, como positivas, habrá que tener cuidado en asegurar la conexión hidráulica entre el
punto a medir y el elemento de medida. De otro lado, la instrumentación electrónica permite
disponer de equipos muy fiables y robustos, mediante los que puede conocerse la presión
intersticial en cualquier punto del suelo y, también, facilitar la automatización de las medidas.
Piezómetro de cuerda vibrante:
Un tipo de piezómetro muy utilizado es el denominado de cuerda vibrante; la figura 2.4.2.8
muestra un esquema del mismo. El principio de funcionamiento del equipo consiste en
transmitir la presión del agua intersticial del terreno a una membrana flexible solidaria a una
cuerda de acero. La tensión mecánica de la cuerda será proporcional a la presión intersticial
del agua en el terreno. El equipo dispone de un sistema eléctrico capaz de inducir una
vibración en la cuerda, y, asimismo, medir su frecuencia. En estas condiciones el cuadrado
de la frecuencia de vibración es proporcional a la tensión de la cuerda y, por tanto, a la
presión intersticial.
Figura 2.4.2.8 Esquema del piezómetro de cuerda vibrante
Para suelos no saturados, y con el fin de asegurar la continuidad hidráulica del agua
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
35
intersticial con la membrana flexible, el equipo debe disponer de una piedra porosa de alto
valor de entrada de aire en contacto con el terreno. Dicha piedra porosa debe saturarse antes
de la colocación del piezómetro; la succión no debe exceder el valor de entrada de aire de la
piedra porosa, ya que la presencia de aire en la piedra porosa podría interrumpir la
continuidad hidráulica en el circuito de medida.
Cuando el suelo es poco permeable, como es el caso de las arcillas, hay que tener en cuenta
el tiempo de estabilización, es decir, el tiempo que tardan en igualarse la presión de agua en
el terreno y la presión del agua en el interior del aparato de medida, dado que en ocasiones la
estabilización puede durar varios días.
Dada la fiabilidad y seguridad de las medidas efectuadas con este equipo, su uso se ha
extendido notablemente cuando se trata de medir la presión del agua intersticial en el terreno
de forma fiable; de otro lado, el equipo permite una fácil automatización. La figura 2.4.2.9
muestra el aspecto del piezómetro de cuerda vibrante.
Figura 2.4.2.9 Aspecto del piezómetro de cuerda vibrante de uso habitual
Ensayo Lefranc:
En este ensayo se mide el caudal de agua infiltrado en el terreno desde el interior de un
sondeo realizado previamente; de esta forma, y conociendo el gradiente aplicado, se puede
obtener la permeabilidad global del terreno que rodea el equipo. Una modalidad del ensayo
consiste en mantener constante el nivel piezométrico del agua que se infiltra desde un
depósito situado por encima del nivel freático del terreno. La figura 2.4.2.10 muestra la
disposición del equipo de ensayo utilizado en este caso.
El volumen de agua infiltrada por unidad de tiempo debe medirse cuando se alcanza el
estado de flujo estacionario. La permeabilidad puede estimarse a partir del caudal infiltrado y
los datos de la geometría del dispositivo según la expresión:
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
36
Figura 2.4.2.10 Ensayo de permeabilidad Lefranc
2
1ln2 D
L
D
L
tHL
VK
donde:
H: altura de la columna de agua por encima del nivel freático
D: diámetro del tubo de infiltración
L: altura de la zona de infiltración
V: volumen de agua infiltrada medido en un tiempo t (cero para t=0)
Tal como se ha indicado, las condiciones de realización de este ensayo permiten estimar el
valor de la permeabilidad global en la zona ensayada.
Ensayo Lugeon:
El ensayo consiste en inyectar agua a presión al terreno midiendo al mismo tiempo el caudal
infiltrado. La presión de inyección debe controlarse con el fin de mantenerla constante
durante el ensayo; debe disponerse de una bomba inyectora con las características apropiadas
para que la presión pueda mantenerse independiente del valor del caudal infiltrado.
Esta modalidad de ensayo se utiliza en suelos poco permeables y en rocas, y, en general, en
aplicaciones donde sea necesario un gradiente mayor que el que se puede conseguir con el
ensayo del tipo Lefranc. En particular, en el caso de macizos rocosos fuertemente
diaclasados, puede servir para evaluar la permeabilidad global del macizo; hay que tener
prudencia en la evaluación de los resultados ya que el flujo de agua por fisuras aisladas
puede falsear los resultados obtenidos.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
37
Para la realización del ensayo debe perforarse un sondeo en el terreno hasta una profundidad
apropiada al caso a estudiar. Con el fin de inyectar el agua al terreno, debe obturarse la zona
superior del sondeo para evitar que el agua salga libremente a la superficie. La figura
2.4.2.11 muestra un esquema de la disposición del equipo.
Figura 2.4.2.11 Ensayo de permeabilidad Lugeon
Midiendo el volumen de agua infiltrado V en un tiempo determinado t, y teniendo en cuenta
la presión de inyección P, así como un factor dependiente de la geometría del dispositivo C,
la expresión siguiente permite calcular la permeabilidad:
CPt
VK
Para una altura de infiltración de 1 m y un diámetro del sondeo de 5 cm, la constante C es de
aproximadamente 6 kPa/m2. El fabricante del equipo debe proporcionar el valor de dicha
constante.
Ensayo de bombeo:
Este ensayo es de uso generalizado en el dominio de la hidrología subterránea, sin embargo
en geotecnia es ampliamente utilizado para la determinación de la permeabilidad de una zona
extensa de terreno. En función del problema a resolver y las condiciones de ejecución del
ensayo, los métodos de análisis de los resultados son muy diversos. En este apartado se hará
referencia a un caso particular: la medida de la permeabilidad global del terreno en un
acuífero libre con un flujo estacionario y horizontal.
Para la realización de este ensayo es necesario perforar un sondeo de forma que se alcance
un estrato impermeable; de este modo se asegura la condición de flujo aproximadamente
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
38
horizontal en el terreno. De otro lado, si se desea estudiar la componente vertical de la
permeabilidad, debe perforarse parcialmente el terreno y no llegar al estrato impermeable
dado que entonces se induce un flujo con dicha componente.
Cabe señalar que en ausencia de bombeo, y cuando se estabiliza el nivel de agua en el pozo
de sondeo, la altura alcanzada por el agua indica la posición inicial del nivel freático.
Durante el ensayo se procede a bombear desde el exterior un caudal constante hasta que el
nivel de agua en el pozo se mantenga estacionario; ello indicará que se han igualado los
caudales bombeado y suministrado por el acuífero.
En la realización del ensayo se suele colocar piezómetros en las inmediaciones del pozo, y a
diferentes distancias de él, con lo que es posible obtener la posición de la superficie freática
durante el bombeo. De otro lado, y con el fin de realizar el ensayo con la máxima eficacia, es
conveniente disponer de una bomba lo más flexible posible en cuanto al caudal a bombear.
La figura 2.4.2.12 muestra un esquema de la disposición del ensayo.
Figura 2.4.2.12 Ensayo de bombeo en un acuífero libre
Para determinar la permeabilidad se mide el caudal constante bombeado Q y la altura de
agua en el pozo h durante el bombeo. En función de la geometría del conjunto, y tomando
como referencia el descenso del nivel freático en el piezómetro (p), o bien en cualquiera de
los instalados, la expresión siguiente permite calcular la permeabilidad:
r
R
hH
QK ln
22
Durante el bombeo el descenso del nivel en cada piezómetro dependerá de su situación y del
valor de la permeabilidad. Una colocación óptima de los piezómetros, basada en la
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
39
experiencia del operador, permite una determinación fiable de la superficie freática durante
el bombeo, ello se puede conseguir si se dispone de una estimación previa de la
permeabilidad en algunos puntos. Cabe señalar que el análisis de la evolución de los niveles
piezométricos durante el período transitorio puede proporcionar también información para
estimar el valor de la permeabilidad.
La figura 2.4.2.13 muestra el aspecto de un ensayo típico de bombeo realizado in situ. Se
puede apreciar la bomba eléctrica, junto al tambor de la manguera, el medidor de caudal y
los piezómetros.
Figura 2.4.2.13 Aspecto de un ensayo de bombeo in situ
22..44..33 EEnnssaayyooss ggeeooffííssiiccooss
Este grupo de ensayos se encuentra dentro del grupo de procedimientos basados en el uso de
técnicas geofísicas mediante las cuales se obtienen parámetros de interés geotécnico a partir de
cambios en las propiedades físicas de los materiales presentes en el terreno.
EEnnssaayyoo eellééccttrriiccoo
El ensayo eléctrico es un método de reconocimiento del terreno basado en la caracterización del
suelo a través de la medida de su resistividad eléctrica. Efectivamente, debido a la presencia de
agua intersticial, el terreno húmedo tiene cierta conductividad eléctrica. También el tipo de
partículas influye sobre la conductividad. Las partículas de arcilla, por su propia estructura, son
capaces de retener gran cantidad de sales minerales, lo cual afecta significativamente a la
conductividad global.
La resistividad del agua depende del tipo de iones disueltos que pueda contener. De este modo:
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
40
TDS
kw
donde:
w: resistividad del agua
k: constante que depende del tipo de iones
TDS: cantidad total de sales disueltas
La resistividad del suelo saturado, s, dependerá de la resistencia eléctrica del agua y de un
factor de formación F (factor de Archie), el cual depende fundamentalmente de la porosidad y
de la génesis geológica del suelo:
ws F
La figura 2.4.3.1 muestra la relación entre la porosidad y el factor de formación de Archie
(Whiteley, 1983).
Figura 2.4.3.1 Relación entre el factor de formación F y la porosidad (Whiteley, 1983)
Aplicando un campo eléctrico al terreno, se puede medir la corriente eléctrica que circula a
través de él. En materiales arcillosos pueden darse fenómenos de polarización eléctrica, debido
a que las partículas de arcilla son activas eléctricamente. En este caso puede ser conveniente
utilizar un campo eléctrico alterno de baja frecuencia. Por otra parte, el método de
reconocimiento eléctrico puede ser impracticable en terrenos con escaso contenido de agua, ya
que en este caso la resistividad del suelo alcanza valores fuera del rango medible con los
equipos disponibles en el mercado.
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
41
Cuanto mayor es el contenido de agua en un suelo, menor es su resistividad, mayor su porosidad
y, consecuentemente, menor su resistencia mecánica. Según Keller (1974), la resistividad del
suelo puede relacionarse con su resistencia mecánica. Los resultados proporcionan relaciones
fundamentalmente cualitativas entre estos parámetros. En la figura 2.4.3.2 se muestra un gráfico
que relaciona estos valores para una roca basáltica en Colorado. El gráfico muestra tan sólo una
correlación entre las medidas, que será diferente para cada tipo de terreno.
Figura 2.4.3.2 Relación entre la resistividad y la resistencia mecánica, (1psi = 6.895 Pa), (Keller, 1974)
El procedimiento de ensayo consiste en aplicar un campo eléctrico al terreno mediante unos
electrodos hincados al mismo, y medir la corriente que circula. La distancia de separación entre
los electrodos dependerá de la sensibilidad del equipo de medida y de la resistividad del terreno.
Existen diferentes configuraciones en cuanto al número de electrodos a utilizar y su disposición
geométrica en el terreno. El dispositivo más utilizado es el Schlumberger, que dispone una
configuración eléctrica mediante un puente de cuatro electrodos. La figura 2.4.3.3 muestra un
esquema de este dispositivo de medida. En las condiciones del dispositivo Schlumberger, la
resistividad se obtiene mediante la expresión:
ki
Vs
2
donde:
s: resistividad del suelo en [.m]
V2: tensión eléctrica medida en [V]
i: corriente eléctrica medida en [A]
k: constante geométrica del dispositivo empleado en [m]
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
42
Una aplicación típica del método eléctrico es el sondeo eléctrico vertical (SEV), que consiste en
efectuar la medida de resistividades separando progresivamente los electrodos entre sí. Al ir
aumentando la distancia entre los electrodos, el campo eléctrico generado se desplaza hacia
zonas cada vez más profundas. La interpretación de la resistividad aparente medida para las
diferentes separaciones entre electrodos permite obtener la evolución de la resistividad en
profundidad y detectar de este modo diferentes capas en el terreno. Los estratos de poca
potencia y de resistividad semejante a la de los materiales contiguos pueden no ser detectables.
Siempre es conveniente realizar paralelamente algún sondeo mecánico que sirva de referencia
para comparar los resultados obtenidos con el SEV. Con un número suficiente de medidas a
diferentes profundidades y orientaciones es posible definir una distribución tridimensional de
resistividades. En la figura 2.4.3.4 (Ossó, 1994), se muestra el caso de un SEV efectuado en
Girona en el que puede apreciarse la detección de distintos estratos en profundidad. La
existencia de arenas cementadas, intercaladas entre conglomerados de resistividad parecida, no
afecta a la medida y produce el efecto de supresión de estrato. Se aprecia en este caso la utilidad
de disponer de la información que proporciona un sondeo mecánico convencional.
Figura 2.4.3.3 Sistema de medida Schlumberger
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
43
Figura 2.4.3.4 Resultados de un SEV efectuado en Girona (Ossó, 1994)
Mediante el método eléctrico es posible identificar el tipo de suelo y la distribución de agua en
su interior. La ventaja de esta técnica consiste en que puede aplicarse a grandes áreas de terreno
y de esta forma identificar zonas con diferente contenido de agua, lo cual permite realizar
investigaciones de recursos hídricos subterráneos. Al utilizar el equipo en zonas urbanas, o bien
cercanas a líneas eléctricas de alta tensión, hay que considerar la posibilidad de que aparezcan
corrientes parásitas que puedan alterar el correcto valor de las medidas.
EEnnssaayyooss ssííssmmiiccooss
Mediante los ensayos sísmicos podemos caracterizar, mediante la velocidad de las ondas que los
atraviesan, los diferentes tipos de terreno.
El terreno, como todo sólido, puede transmitir vibraciones mecánicas con una velocidad que
depende de su propia rigidez. Dicha rigidez puede ser caracterizada mediante el módulo de
elasticidad. Si se dispone de un sistema capaz de medir la velocidad de propagación, se podrá
estimar su rigidez. La velocidad de propagación de la vibración en suelos suele estar
comprendida entre 200 y 6000 m/s.
En este ensayo provocamos un impacto mecánico en el terreno que provoca una vibración. Se
coloca un sensor (geófono) a una distancia d que registra la llegada de la vibración. Si el equipo
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está sincronizado, podrá conocerse el tiempo que tarda la vibración en recorrer la distancia
desde el punto de impacto al sensor, y de este modo se podrá calcular la velocidad de
propagación. En la figura 2.4.3.5 se muestra el fundamento del ensayo sísmico.
Figura 2.4.3.5 Fundamento del método sísmico
Existen dos modos de propagación de las ondas mecánicas en un medio material: longitudinal y
transversal. Se conocen como ondas P aquellas cuyo plano de propagación es longitudinal, e
inducen en el terreno tracciones y compresiones. Las ondas S, cuyo plano de propagación es
transversal, inducen en el terreno tensiones de corte.
Las expresiones siguientes permiten calcular el de corte dinámico Gd, el coeficiente de Poisson
ν y el módulo de elasticidad dinámico Ed, en función de la velocidad de propagación de las
ondas P y S:
2vd sG
2 2
2 2
v 2v
2 v vp s
p s
22v 1d sE
donde:
: coeficiente de Poisson
Gd: módulo de corte dinámico
Ed: módulo de elasticidad dinámico
vp: velocidad de la onda longitudinal
vs: velocidad de la onda transversal.
: densidad natural del suelo
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En suelos la relación entre tensiones y deformaciones es considerablemente no lineal. La rigidez
a las pequeñas deformaciones (<10-5), propias de los ensayos sísmicos, puede resultar mucho
mayor que la rigidez medida en rangos de deformación propios de los ensayos de compresión
que se realizan en el laboratorio.
La figura 2.4.3.6 muestra una correlación entre el módulo estático del suelo (obtenido en un
ensayo triaxial) y el módulo dinámico obtenido en un ensayo sísmico (Witheley, 1983). La
diferencia entre ambos valores se debe fundamentalmente a que las medidas del módulo estático
se realizan con deformaciones notablemente mayores que las que se producen en los ensayos
dinámicos.
La figura 2.4.3.7 muestra (Imai et al, 1976) la relación entre la velocidad de las ondas
longitudinales y el módulo estático. En este caso el terreno corresponde a una roca metamórfica.
Tal como se indicó, el resultado del ensayo SPT proporciona una medida del módulo de rigidez
del suelo, y por tanto estará también correlacionado con la velocidad de transmisión de las
ondas.
La figura 2.4.3.8 muestra una relación entre la velocidad de las ondas sísmicas y el valor N del
SPT obtenida por Imai et al. (1976) para un subsuelo de Japón.
La generación de ondas P se realiza mediante impactos verticales sobre el terreno. Estos
impactos se transmiten a través de un elemento acoplado al suelo (típicamente un plástico
rígido), provocando en el mismo tracciones y compresiones. La generación de ondas S se realiza
provocando un impacto horizontal de forma que se transmita la energía al suelo por
cizallamiento; generalmente suele ser difícil producir dichas ondas eficazmente.
La figura 2.4.3.9 muestra un esquema de la disposición para cada tipo de onda. Hay que
disponer sensores diferentes para el registro de las ondas P y de las ondas S, ya que, al ser
diferente su forma de propagación, los sensores deberán acoplarse de forma distinta en cada
caso.
Cuando es necesario realizar ensayos en zonas extensas, se debe tener en cuenta que la energía
de onda decrece con el cubo de la distancia, por lo que habrá que disponer de fuentes con
suficiente energía para el impacto. En esto caso se suelen utilizar explosivos, lo cual obliga a
tomar las precauciones pertinentes.
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Figura 2.4.3.6 Relación entre el módulo estático y el dinámico (Whiteley, 1983)
Figura 2.4.3.7 Relación entre la velocidad de las ondas longitudinales vp y el módulo estático E (Imai et
al, 1976)
Figura 2.4.3.8 Relación entre vs y N del SPT (Imai et al, 1976)
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Figura 2.4.3.9 Generación y propagación de ondas P y S
Clasificación de los ensayos sísmicos
A continuación se presentan los ensayos sísmicos más empleados:
Ensayos de superficie:
- Ensayo de refracción: adecuado para la medida de módulos de elasticidad y
determinación de la profundidad de los estratos. Muy usado.
- Ensayo de reflexión: adecuado para estudios geológicos. Útil en el estudio de grandes
áreas. Poco usado en geotecnia.
Ensayos de profundidad:
- Ensayo up-hole: un sólo sondeo. Sensor en superficie y carga móvil en profundidad.
Poco usado.
- Ensayo down-hole: un sólo sondeo. Carga en superficie y sensor móvil en sondeo. Poco
usado.
- Ensayo cross-hole: dos sondeos. Carga y sensor móviles en el sondeo. Ensayo cruzado.
Bastante usado.
Ensayo sísmico de refracción
Se fundamenta en la refracción que experimentan las ondas al pasar de un medio de
propagación a otro diferente. Al refractarse una onda, parte de la energía de la misma se
transmite por el borde entre ambos medios.
En el caso de terrenos estratificados, cada estrato será un medio diferente y, por tanto, producirá
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refracción. Para la interpretación del ensayo, la condición que deben reunir los diferentes
estratos es que la rigidez aumente con la profundidad de los mismos. Si la distancia entre el
punto de impacto y el geófono es suficiente, la onda refractada llegará antes al geófono que la
onda directa en superficie; para ello debe cumplirse que la distancia del punto de impacto al
geófono correspondiente, sea como mínimo tres veces la profundidad del estrato. Dado que en
principio las profundidades no serán conocidas, habrá que colocar los geófonos a distancia
suficiente entre ellos. Tal como se ha indicado con anterioridad, a medida que la distancia entre
geófonos aumenta, debe aumentarse la energía de impacto o bien la sensibilidad de los
geófonos. La figura 2.4.3.10 muestra un esquema de la disposición de los geófonos en este
ensayo. Los resultados del ensayo pueden representarse gráficamente y comprobar si la
velocidad se incrementa con la profundidad.
Figura 2.4.3.10 Disposición de geófonos en el ensayo de refracción
La figura 2.4.3.11 muestra un resultado típico, para el caso de las ondas P. Existen equipos
comerciales que calculan automáticamente profundidades y módulos de elasticidad.
El ensayo sísmico de refracción es ampliamente utilizado ya que existen equipos compactos y
ligeros que pueden desplazarse a lugares poco accesibles para la maquinaria requerida en otros
ensayos convencionales. La información que proporciona es de gran interés en el estudio de
zonas extensas de terreno. Para una mayor certidumbre es conveniente contrastar sus resultados
con los de algún sondeo convencional.
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Figura 2.4.3.11 Equipo de registro junto con el geópono. Tiempos de llegada de las ondas P en función
de la distancia del geófono.
Ensayo de cross-hole
Es un ensayo más complejo que el anterior ya que requiere el uso de dos sondeos previos en la
zona a estudiar. También existe una modalidad a base de tres sondeos; ello permite medir los
tiempos de llegada en dos de los sondeos mejorando de esta forma la precisión en el cálculo de
velocidades. El hecho de efectuar un barrido cruzado a lo largo de ambos sondeos mejora la
fiabilidad de las medidas efectuadas. La figura 2.4.3.12 muestra la disposición del equipo de
ensayo.
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Figura 2.4.3.12 Ensayo sísmico cross-hole
El ensayo de cross-hole permite estimar directamente el módulo de elasticidad y la profundidad
de los diferentes estratos en configuraciones horizontales. Si se utilizan técnicas numéricas de
inversión, como las usadas en tomografía, pueden caracterizarse geometrías más complejas.
Como en el resto de métodos geofísicos, es conveniente complementar los resultados del ensayo
con información procedente de sondeos mecánicos realizados en la zona. La utilización del
ensayo de cross-hole está extendiéndose considerablemente a pesar de que su coste es elevado.
Ensayo con técnicas de radar
El georadar o radar de subsuelo (Ground Penetration Radar) es una técnica de prospección
geofísica basada en la emisión de impulsos electromagnéticos de muy corta duración (entre 1-10
ms), en una banda de frecuencias entre 100 MHz y 1 GHz.
Los impulsos son dirigidos, a través de una antena, hacia el subsuelo. Al llegar a él se ven
afectados por los cambios de propiedades del medio, en este caso de la permitividad eléctrica
(constante dieléctrica) relativa, r. La onda se refleja en el interior del terreno, y al ser detectada
en superficie proporciona información de los cambios de permitividad, los cuales permiten
identificar propiedades geológicas, hidrogeológicas y geotécnicas del subsuelo.
Debe disponerse de una antena emisora de ondas y de una antena receptora de las ondas
reflejadas; ambas antenas van desplazándose en la superficie del terreno. El geo-radar permite
detectar la potencia de los estratos del terreno, así como la profundidad a que están ubicados. En
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la figura 2.4.3.13 se muestra la disposición del equipo necesario para este ensayo.
Figura 2.4.3.13 Equipo para ensayo con técnicas de radar (Lorenzo, 1994)
Las antenas de emisión y de recepción pueden desplazarse por el terreno según diferentes
modalidades:
Perfiles de reflexión: modalidad usual en que ambas antenas se desplazan conservando
una distancia fija entre ellas. El registro es similar al de sísmica de reflexión. La fig.
2.4.3.14 muestra un esquema de la operación.
Perfiles de gran ángulo: la técnica consiste en realizar perfiles de reflexión con la
distancia de separación entre antenas creciente. Esta modalidad permite conocer la
velocidad de transmisión de la onda en el subsuelo. Ello es posible ya que al variar la
distancia entre la antena emisora y la receptora se puede disponer de los tiempos de
llegada para cada distancia. La figura 2.4.3.15 permite observar la disposición del equipo
para esta modalidad de georadar.
La profundidad de penetración en el subsuelo es función de la frecuencia del pulso emitido, de
la conductividad eléctrica del terreno (la cual depende, a su vez, del contenido de agua) y de las
sales minerales disueltas. Cuanto mayor es la conductividad del suelo, mayor es la atenuación
que se produce en el suelo y, por tanto, menor la profundidad alcanzada. En la tabla 2.4.3.1
(Lorenzo, 1994) se muestran los valores de la permitividad, r, y conductividad, , eléctricas
para diversos tipos de materiales.
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Figura 2.4.3.14 Perfiles de reflexión en el ensayo con técnicas de radar (Lorenzo, 1994)
Figura 2.4.3.15 Perfiles de gran ángulo en el ensayo con técnicas de radar (Lorenzo, 1994)
Para conseguir una eficaz detección de un cambio en el subsuelo, deben cumplirse las siguientes
condiciones:
La onda transmitida debe poseer energía suficiente para alcanzar su objetivo y regresar a
la superficie para ser detectada por el receptor.
El contraste entre la impedancia de los diferentes estratos debe ser suficientemente grande
para producir una diferencia en la reflexión detectable.
La potencia del estrato debe ser suficientemente grande en comparación con la
profundidad a que se encuentra.
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Posteriormente a la realización del ensayo, la interpretación de los resultados registrados
necesita de diversas etapas:
Filtrado y corrección de los datos.
Identificación de las reflexiones frente al ruido.
Conversión de los tiempos de reflexión en profundidades equivalentes.
Interpretación de la información de los distintos perfiles.
Tabla 2.4.3.1 Parámetros electromagnéticos aproximados de algunos suelos, rocas y otros materiales
de interés para el rango de frecuencias del georadar (Lorenzo, 1994)
Tipo de material Permitividad relativa
(єr)
Conductividad
σ (S/m)
Aire 1 0
Agua dulce 81 10-4-10-2
Agua salada 81 4
Hielo 3-4 10-6-10-4
Arena seca 2-3 10-4-10-3
Limo seca 2-3 10-4-10-3
Arcilla seca 2-3 10-4-10-3
Arena saturada 20-30 10-3-10-2
Limo saturado 10 10-2-10-1
Arcilla saturada 8-12 10-1-1
Zahorra 4-6 10-3
Granito seco 5-6 10-8
Granito húmedo 7-8 10-3
Arenisca seca 6 10-8-10-6
Arenisca húmeda 8 10-2
Caliza seca 5-7 10-8-10-6
Caliza húmeda 8 10-2
Hormigón 6-9 10-3-10-2
Suelo cemento 16 10-2-10-1
Grava cemento 13 10-2-10-1
Asfalto 3-8 10-4-10-3
Aluminio 1 107
Cobre 1 108
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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La figura 2.4.3.16 muestra un esquema de aplicación de la modalidad de ensayo por perfiles de
reflexión con el fin de detectar una zona de terreno anómala.
Figura 2.4.3.16 Utilización de un ensayo con técnicas de radar por perfiles (Lorenzo, 1994)
El ensayo con técnicas de radar permite el estudio de áreas extensas de terreno. Al igual que en
el caso del método de reconocimiento eléctrico y sísmico, es conveniente contrastar los
resultados con algún sondeo convencional.
La utilización del equipo para la realización del ensayo con técnicas de radar es aún restringida,
ya que el coste de dicho equipo es elevado comparado con otros métodos de ensayo más
convencionales.
La figura 2.4.3.17 muestra una fotografía de la antena emisora/receptora que se desplaza en la
superficie de la zona a explorar. De otro lado, la figura 2.4.3.18 muestra un aspecto del equipo
utilizado para el registro de los datos obtenidos con el radar. Se suele disponer de un programa
informático apropiado para el tratamiento de los datos registrados en el terreno que ayude a
interpretar la complejidad de los registros.
22..55 EEssttuuddiioo ggeeoottééccnniiccoo,, ccoonntteenniiddoo yy eessttrruuccttuurraa
Tal como se ha mencionado en apartado 2.2, la legislación vigente en el marco del Código
Técnico de la Edificación (CTE, 2006), exige la disponibilidad de un estudio geotécnico, y del
informe correspondiente, apropiados a la responsabilidad e importancia de la obra que se debe
realizar.
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Figura 2.4.3.17 Fotografía de la antena emisora/receptora en la zona de exploración
Figura 2.4.3.18 Equipo de registro y tratamiento informatizado de los datos
La confección del informe geotécnico presupone, tal como ya se ha indicado en el esquema de
reconocimiento, la realización del mismo. Se reproduce a continuación el texto del apartado 3.1
(página 139, CTE) correspondiente al capítulo dedicado al estudio geotécnico:
INGENIERÍA GEOTÉCNICA – GICO UPC Tema 2. Reconocimiento del terreno
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1. El estudio geotécnico es el compendio de información cuantificada en cuanto a las
características del terreno en relación con el tipo de edificio previsto y el entorno donde se
ubica, que es necesaria para proceder al análisis y dimensionado de los cimientos de éste u
otras obras.
2. Las características del terreno de apoyo se determinarán mediante una serie de actividades
que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y cuyos resultados quedarán
reflejados en el estudio geotécnico.
3. El reconocimiento del terreno, que se fijará en el estudio geotécnico en cuanto a su
intensidad y alcance, dependerá de la información previa del plan de actuación urbanística,
de la extensión del área a reconocer, de la complejidad del terreno y de la importancia de la
edificación prevista. Salvo justificación el reconocimiento no podrá ser inferior al
establecido en este DB.
4. Para la realización del estudio deben recabarse todos los datos en relación con las
peculiaridades y problemas del emplazamiento, inestabilidad, deslizamientos, uso conflictivo
previo tales como hornos, huertas o vertederos, obstáculos enterrados, configuración
constructiva y de cimentación de las construcciones limítrofes, la información disponible
sobre el agua freática y pluviometría, antecedentes planimétricos del desarrollo urbano y,
en su caso, sismicidad del municipio, de acuerdo con la Norma de Construcción
Sismorresistente NCSE vigente.
5. Dado que las conclusiones del estudio geotécnico pueden afectar al proyecto en cuanto a la
concepción estructural del edificio, tipo y cota de los cimientos, se debe acometer en la fase
inicial de proyecto y en cualquier caso antes de que la estructura esté totalmente
dimensionada.
6. La autoría del estudio geotécnico corresponderá al proyectista, a otro técnico competente o,
en su caso, al Director de Obra y contará con el preceptivo visado colegial.
En cuanto a los medios de prospección utilizables, se señala:
La prospección del terreno podrá llevarse a cabo mediante calicatas, sondeos mecánicos,
pruebas continuas de penetración o métodos geofísicos. En el anejo C se describen las
principales técnicas de prospección así como su aplicabilidad, que se llevarán a cabo de
acuerdo con el Real Decreto1627/1997, de 24 de octubre, por el que se establecen
disposiciones mínimas de seguridad y saluden las obras de construcción.
En general, se podrán aplicar las técnicas geofísicas para la caracterización geotécnica y
geológica, con el objeto de complementar datos, mejorar su correlación, acometer el estudio de
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grandes superficies y determinar los cambios laterales de facies, no siendo aconsejable en
cascos urbanos consolidados.
Por lo que refiere al contenido del estudio geotécnico se indica, entre otras recomendaciones:
El estudio geotécnico incluirá los antecedentes y datos recabados, los trabajos de
reconocimiento efectuados, la distribución de unidades geotécnicas, los niveles freáticos, las
características geotécnicas del terreno identificando en las unidades relevantes los valores
característicos de los parámetros obtenidos y los coeficientes sismorresistentes, si fuere
necesario.
El estudio geotécnico contendrá un apartado expreso de conclusiones y, en su caso, a petición
del proyectista o del Director de Obra, de recomendaciones constructivas en relación con la
cimentación e incluirá los anejos necesarios. En el apartado de conclusiones y
recomendaciones se recogerán éstas de tal forma que se puedan adoptar las soluciones más
idóneas para la realización del proyecto para el que se ha hecho el estudio geotécnico.
Asimismo se indicarán los posibles trabajos complementarios a realizar en fases posteriores,
antes o durante la obra, a fin de subsanar las limitaciones que se hayan podido observar.
Finalmente, cabe mencionar que en apartado 3.4 se recomienda la confirmación del estudio
geotécnico antes de la ejecución de la obra:
Una vez iniciada la obra e iniciadas las excavaciones, a la vista del terreno excavado y para la
situación precisa de los elementos de la cimentación, el Director de Obra apreciará la validez y
suficiencia de los datos aportados por el estudio geotécnico, adoptando en casos de
discrepancia las medidas oportunas para la adecuación de la cimentación y del resto de la
estructura a las características geotécnicas del terreno.
Tal como puede deducirse de la lectura de los párrafos anteriores, se considera de suma
importancia el hecho de disponer de un estudio geotécnico apropiado, con el fin de poder
aportar información fiable frente a posibles decisiones que eventualmente fuera necesario tomar
en obra.