8. EXPLORACION SUBSUELO (1)

EXPLORACION GEOTECNICA

(o prospección Geotécnica):

Investigación mediante métodos invasivos,

que pueden ser complementarios con

métodos no invasivos, del subsuelo con

fines geotécnicos.

Habitualmente incluye la obtención de

muestras del subsuelo

EXPLORACION DE SUELOS

(GEOTECNICA)

Objetivo principal:

Detectar, reconocer e identificar los materiales geomecánicos y profundidades de napas y roca basal en sector de emplazamiento (o trazado) de obras de ingeniería que se proyectan ( a profundidades influenciadas por ella -bulbo de presión), en el area en que pueden influenciarla (taludes adyacentes) o en profundidades donde se requiera prevenir efectos en aguas subterraneas

EXPLORACION GEOTECNICA

Identificar horizontes o estratos de suelos => Descripción estratigráfica

Definir posible secuencia estratigráfica => Programar campaña en extensión

Efectuar trabajos de terreno que permitan caracterizar los materiales representativos de los horizontes

Exploración geotécnica

Procedimientos

Excavación de calicatas

Excavación de zanjas

Perforación de sondajes

Desarrollo de procedimientos geofísicos

Programa

Se debe definir mediante:

Cantidad de puntos a investigar

Profundidad a alcanzar en cada punto

Distribución de los puntos en la

superficie del terreno

Numero y tipo de muestras a extraer

Prospección Geofísica

Sísmica de refracción

Propagación de ondas en sondajes

Resistividad electrica

Numero mínimo de calicatas de investigación

para profundidades de entre 4 y 8 m

Superficie a explorar (m2) Cantidad de puntos de

exploración

Hasta 1000 2

De 1001 a 4000 3

De 4001 a 10000 4

Mas de 10000 Según lo indicado por el ing.

Geotécnico con un minimo de 5

Numero mínimo de calicatas de investigación

para profundidades de hasta 4 m

Superficie a explorar (m2) Cantidad de puntos de

exploración

Hasta 500 2

De 501 a 1000 3

De 1001 a 2000 4

De 2001 a 5000 5

De 5001 a 10000 6

Mas de 10000 Según lo indicado por el ing.

Geotécnico con un minimo de 7

Profundidad mínima a alcanzar en

cada punto de exploración

Se entiende como profundidad mínima de

exploración aquella dentro de la cual se

produce la interacción suelo-estructura de

la obra en proyecto

Profundidad mínima a alcanzar en

cada punto de exploración

Fundaciones superficiales

Edificación sin subterráneo

Zp = Df + z

Edificaciones con subterráneo

Zp = h + Df + z

En ambos casos z= 1,5 B

y B el ancho menor de fundación

Df profundidad de fundación distancia desde terreno a sello de fundación

Profundidad de exploración

z puede tener el valor de B, con un

mínimo de 2 m

Zp no puede ser menor a 2,5 m

Fundaciones profundas

Zp = h + Df + z

Con Df el extremo de la fundación profunda pilote, pilas

Debe profundizarse un mínimo de 3 m por debajo de su punta

En caso de cepas o estribos de puentes, un mínimo de 7 m

EXPLORACION Y ESTABILIDAD DE

TALUDES

COMPUESTA La superficie de falla consiste

en dos secciones curvas y el

plano basal.

Ocurren cuando los

horizontes subyacentes son

profundos


TALUDES

Diversas superficies de falla circulares con radios variables desde un

solo centro de rotación

Centro de rotación Sup. de falla crítica


TALUDES

Fallas globales y locales

Falla global


TALUDES

Talud en suelo granular sobre arcilla

Relleno granular

Arcilla

Swedish Fall Cone (suitable for very soft to soft clays)

The test must be calibrated

Soil sample

Cu ∞ Mass of the cone

∞ 1/(penetration)2

Presiómetro

Penetrometro

Entrega resistencia a compresión no confinada (qu) por

medio de resorte calibrado.

Presiometro (Menard)

Pozo

Celda

Celda medición

Celda

Tubo

coaxial Agua

Aire Pre

sió

n

Exp

an

sió

n v

olu

men

Tiempo

Presión Exp

an

sió

n V

olu

men

Fase

Pseudo-

elastica

Fase

elsstica

Penetrometro

estatico de

cono

Aquellos que pueden

medir presiones de

poros se les llama

piezoconos

40 mm

40 mm

40 mm

40 mm

Torvena

Standard Penetration Test, SPT

63.5 kg

0.76 m

Barra

de perf

0.15 m

0.15 m

0.15 m

Numero de golpes = N1



Resistencia a penetración Standard (SPT N) = N2 + N3

Puede aplicarse cada 1 m

Existen diversas coreelaciones (c, f, ect) para N

Standard Penetration Test, SPT

SPT (Manual operation)

PLANTA

Veleta

Para resistencia al corte no drenada (Cu) y sensibilidad de arcillas

blandas

Diametro

perforación

(diametro = DB)

h > 3DB)

Veleta

D

H

Torque, T

Veleta T

Superficie

de

ruptura

Suelo no

perturbado

Velocidad de rotación : 60 – 120 por minuto

El ensaye puede efectuarse cada 0.5 m

verticales

Veleta

Como el ensaye es rápido

se espera una condición no

drenada(UU)

Cu

Cu

T = Ms + Me + Me = Ms + 2Me

Me – Asumiendo una distribución uniforme

de resistencia al corte

2

0

).2(

d

ue rCrdrM

2

0

32

0

2

322

d

u

d

ue

rCdrrCM

1283

2 33 dCdCM uu

e

d/2 d/2

Cu

h

Veleta

Cu

Cu

T = Ms + Me + Me = Ms + 2Me

h

20

3

2

32 dhd

TCu

d/2 d/2

Cu

Veleta

Cu

Cu

h

tpeak tultima

t

Desplazamiento de

corte

Sensibilidad= resist

peak/resist última

Corrección de resistencia al corte de veleta

Bjerrum (1974) propuso corregir los valores de terreno, Cu

en aras de la seguridad de los diseños.

Cu(diseño) = lCu(veleta)

Con, l = factor de correccion = 1.7 – 0.54 log (IP)

IP = Indice plasticidad

EXPLORACIÓN DEL

SUBSUELO

REFERENCIAS:

Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Braja M.

Das, Thomson Learning, 4ª Edición, 2001.

Mecánica de Suelos y Cimentaciones, Crespo Villalaz,

Carlos, Noriega Limusa, 5ª Edición, 2006.

EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO

OBJETIVO DE LA EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO


PROGRAMA DE EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO

Este programa se puede estructurar en 3 fases como sigue:

-Mapas de Levantamientos Geológicos.

-Reportes Confiables de Suelos.

-Mapas Agronómicos.

-Información hidrológica: registros de flujo de cauces, niveles de inundación,

registros de mareas, etc.

-Manuales de suelos de entidades estatales.



Para Hospitales y oficinas:



ESPACIAMIENTO ENTRE PERFORACIONES:



ESPACIAMIENTO ENTRE PERFORACIONES:

DISTRIBUCIÓN DE PERFORACIONES (NSR-2010)



SONDEOS

d)EXCAVADOR DE TORNILLO (Auger): Una varilla en forma de tornillo

se profundiza rotando y extrae muestras “ALTERADAS”.

e)SONDEO POR PERCUSIÓN Y ROTO PERCUSIÓN: Se realiza hincando

un tubo por percusión y/o ligeras rotaciones. La muestra se extrae por

medio de agua.

MUESTREO

No es real la obtención de muestras INALTERADAS en materiales NO

COHESIVOS (arenas y gravas), se pueden obtener muestras

razonablemente sanas en materiales cohesivos (arcillas). Para ello se

emplean muestreadores de pared delgada, en los que la calidad de la

muestra extraída depende de el funcionamiento del muestreador.



ENSAYOS DE CAMPO

ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR

• El Ensayo de Penetración Estándar constituye el ensayo o prueba más

utilizado en la realización de sondeos, y se realiza en el fondo de la

perforación. Los pasos que se siguen en este ensayo son los siguientes:

• Consiste en medir el número de golpes necesario para que se

introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca)

muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35

milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que

permite tomar una muestra naturalmente alterada, en su interior. El peso

de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de

63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.




Una vez que en la perforación del sondeo se ha alcanzado la profundidad a la

que se ha de realizar la prueba, sin avanzar la entubación y limpio el fondo del

sondeo, se desciende el toma muestras SPT unido al varillaje hasta apoyar

suavemente en el fondo. Realizada esta operación, se eleva repetidamente la

masa con una frecuencia constante, dejándola caer libremente sobre una

sufridera que se coloca en la zona superior del varillaje.

• Se contabiliza y se anota el número de golpes necesarios para hincar la

cuchara los primeros 15 centímetros (N0 − 15).

• Posteriormente se realiza la prueba en sí, introduciendo otros 30

centímetros, anotando el número de golpes requerido para la hinca en cada

intervalo de 15 centímetros de penetración (N15 − 30 y N30 − 45).

• El resultado del ensayo es el golpeo SPT o resistencia a la penetración

estándar:

• NSPT = N15 − 30 + N30 – 45




• Si el número de golpes necesario para profundizar en cualquiera de estos

intervalos de 15 centímetros, es superior a 50, el resultado del ensayo

deja de ser la suma anteriormente indicada, para convertirse en rechazo

(R), debiéndose anotar también la longitud hincada en el tramo en el que

se han alcanzado los 50 golpes. El ensayo SPT en este punto se

considera finalizado cuando se alcanza este valor. (Por ejemplo, si se ha

llegado a 50 golpes en 120 mm en el intervalo entre 15 y 30 centímetros,

el resultado debe indicarse como N0 − 15 / 50 en 120 mm, R).

• Como la cuchara SPT suele tener una longitud interior de 60

centímetros, es frecuente hincar mediante golpeo hasta llegar a esta

longitud, con lo que se tiene un resultado adicional que es el número de

golpes N45 − 60. Proporcionar este valor no está normalizado, y no

constituye un resultado del ensayo, teniendo una función meramente

indicativa.



ENSAYO DE PENETRACIÓN CON CONO


PROGRAMA DE EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO ENSAYO DE PENETRACIÓN CON CONO



ENSAYO DE CORTE CON VELETA

EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO ENSAYO CORTE CON VELETA

PROGRAMA DE EXPLORACIÓN DEL SUBSUELOENSAYO DE CORTE CON VELETA


T es el Torque máximo aplicado T=Ms+Me+Me

Ms=Momento resistente a cortante en superficie lateral del cilindro de suelo.

Me=Momento resistente a cortante en cada extremo.

Para calcular Me tenemos que pueden haber 3 distribuciones de movilización

de resistencia a cortante:


Movilización de resistencia a cortante:


Torque a la falla y Ecuación de Calding para Cu +:


PRUEBA DEL PRESURÍMETRO (PMT)


PRUEBA DEL DILATÓMETRO (PMT)


PRUEBA DEL DILATÓMETRO


EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS EN ROCA


REGISTROS DE PERFORACIÓN



ENSAYOS DE LABORATORIO (RECOMENDACIÓN) De muestras inalteradas recuperadas se recomienda como mínimo:

Para todas las muestras.

Granulometría

Humedad.

Límites de Atterberg.

Para de base de cimentación

Resistencia al corte (E, C, 𝟇).

Si el suelo es compresible

Consolidación

En casos particulares.

CBR, Expansibilidad y Permeabilidad.



RECOMENDACIONES DE UN ESTUDIO DE SUELOS: Un estudio de suelos debe contener como mínimo recomendaciones con

respecto a.

Profundidad de Cimentación.

Sistema de subdrenaje.

Métodos de excavación.

Tipo de cimentación.

Estabilización de taludes.

Detalles particulares.



GRADO DE ALTERACIÓN DE LAS MUESTRAS:

Por lo cual para este ejemplo estaría altamente alterada



Datos del SPT



Datos del SPT

SENSITIVIDAD DE UN SUELO



Datos del SPT

RELACIONES EMPÍRICAS PARA CN



Datos del SPT

SENSITIVIDAD DE UN SUELO



Datos del SPT

PARÁMETROS DE UN SUELO GRANULAR.



OBSERVACIONES IMPORTANTES AL SPT


OBSERVACIÓN DEL NIVEL FREÁTICO


TALLER DE EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO

FECHA DE ENTREGA: SABADO 20 DE ABRIL DE 2013.

1. Según la figura 2.22 mostrada en la presentación en la pagina anterior. Para un pozo con hw+ho=9 m,

𝞓t=24 horas, 𝞓h1=0,65 m, 𝞓h2=0,50 m y 𝞓h3=0,38 m. Calcule la profundidad del nivel de agua.

2. Determine si las siguientes muestras se encuentran o no alteradas:

a. Muestra tomada con tubo shelby 𝟇interno=80 m y 𝟇externo=91 mm.

b. Muestra tomada con cuchara SPT 𝟇interno=35 m y 𝟇externo=55 mm.

3. Se realizó un ensayo con veleta de corte cuyas dimensiones son: d=76 mm y

h= 152 mm, el promedio de 3 lecturas a la falla fue de 72 Nxm, determine para

Diseño la resistencia a corte no drenado si el IP=19%.

4.Se realizó un ensayo de CPT en una arena normalmente consolidada, con los

Siguientes resultados: qc=12 Mpa, profundidad=7,5 m, ϒ’=10,25 KN/m3. Estime el ángulo

De fricción interna del suelo, sabiendo que se usó un cono mecánico.

5.Determine los Ncorregidos de SPT N’60 para las profundidades mostradas, no hay nivel

Freático, ϒ’ suelo=21 KN/m3, diámetro de perforación=155 mm, Energía de martillo Er=50, Tipo

De muestreo= sin liner o encamisado.

8. EXPLORACION SUBSUELO (1)

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