CARACTERIZACION - V0

download CARACTERIZACION - V0

of 55

Transcript of CARACTERIZACION - V0

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    1/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    1

    IDENTIFICACIÓN DE CAMBIOS

    Nombre del proyecto: MANTENIMIENTOY REABILITACION CARRETERA ALTAMIRA - FLORENCIA Y PITALITO- GARZON

    Orden de trabajo: 2061-0007-OT

    Nombre del Informe: INFORME DE CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL SITIO- PR 80+100

    Versión Cambios Realizados Fecha

    0 Versión original OCTUBRE 26 2015

    ELABORADO POR:

    Versión Nombre Firma Fecha

    0 LUIS AVILÉS OCTUBRE 26 2015

    REVISADO POR:

    Versión Nombre Firma Fecha

    0 GERMÁN GARCÍA OCTUBRE 26 2015

    APROBADO POR:

    Versión Nombre Firma Fecha

    0 GERMÁN GARCÍA OCTUBRE 26 2015

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    2/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    2

    TABLA DE CONTENIDO1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................................................6

    2. LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAESTRUCTURA.................................................................... 7

    2.1 LOCALIZACIONGENERAL............................................................................................................................... 72.2 LOCALIZACIONREGIONAL............................................................................................................................. 82.3 RELIEVEYFISIOGRAFIA...............................................................................................................................102.4 CONDICIONESCLIMÁTICAS.........................................................................................................................102.5 HIDROGRAFÍA................................................................................................................................................102.6 VEGETACIÓN.................................................................................................................................................102.7 SUELOS..........................................................................................................................................................112.8 DESCRIPCIÓNGENERAL DELAESTRUCTURAYLAINESTABILIDAD.....................................................11

    3. ANTECEDENTES DEL PROYECTO........................................................................................................................ 12

    3.1 GENERALIDADESDEANTECEDENTESALPROYECTO............................................................................12

    4. DESCRIPCIÓN GEOLÓGICA DE LA ZONA............................................................................................................ 13

    4.1 CARACTERÍSTICASGEOLÓGICAS..............................................................................................................134.2 CONDICIONESDEINESTABILIDADBANCAYTALUDINFERIOR...............................................................144.1 HUNDIMIENTO DE LAB ANCA................................................................................................................................ 154.2 OTROS PROCESOS DE INESTABILIDAD SOBRE EL T ALUDINFERIOR......................................................................... 164.3 CONDICIONESSÍSMICASDELAZONA........................................................................................................17

    5. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA....................................................................................................................... 19

    5.1 EXPLORACIONESGEOTÉCNICAS...............................................................................................................19

    5.2 ENSAYOSDELABORATORIO.......................................................................................................................225.3 DESCRIPCIÓNDELOSMATERIALESPRESENTESENLAZONADEESTUDIO........................................ 225.4 NIVELFREÁTICOENLAZONA......................................................................................................................29

    5.4.1 Consideraciones especiales para arenas con contenido de finos.............................................................. 29

    5.5 PARÁMETROSDERESISTENCIAALCORTEDELOSMATERIALES......................................................... 295.5.1 Parámetros de resistencia al corte no drenado (Su)................................................................................... 29

    5.6 DEFINICIÓNDEPARÁMETROSDRENADOS................................................................................................ 325.6.1 Parámetros de resistencia al corte drenado (c’ y φ’) ..................................................................................33

    5.7 PARÁMETROSDEDEFORMABILIDADDELOSMATERIALES.................................................................... 375.7.1 Módulos de elasticidad................................................................................................................................ 37 

    5.7.2 Consolidación.............................................................................................................................................. 40 

    5.8 C ARACTERIZACIÓN PERFORACIONESP-1,P-2YP-3............................................................................................ 445.8.1 Parámetros de resistencia y deformabilidad de los suelos......................................................................... 44

    5.8.2 Parámetros de resistencia de la roca.......................................................................................................... 44

    5.8.3 Parámetros de deformabilidad de la roca................................................................................................... 46 

    6. CONCLUSIONES...................................................................................................................................................... 53

    7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................................................... 55

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    3/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    3

    LISTA DE FIGURAS

    Figura 2-1. Ubicación del departamento del Caquetá. ....................................................................... 7Figura 2-2 Localización regional, Florencia – Caquetá (Fuente: IGAC). ............................................ 9

    Figura 2-3. Localización del sitio inestable (Fuente: Google Earth) ................................................... 9Figura 2-4. Foto del sitio inestable. ................................................................................................... 11Figura 4-1. Zona de amenaza sísmica.............................................................................................. 18Figura 5-1 Localización perforaciones 2015. Consorcio San Carlos 020 (CSC020). ....................... 21Figura 5-2. Foto de material recobrado en la perforación P-4 ejecutada en la zona de estudio...... 24Figura 5-3. Carta de plasticidad de Casagrande para el material arcilloso. ..................................... 25Figura 5-4. Esquema del número de golpes N corregido de ensayo SPT contra la profundidad, para

    las tres perforaciones ejecutadas en la zona de estudio. ......................................................... 26Figura 5-5. Esquema de la humedad y límites de consistencia del material contra la profundidad

    para las perforaciones P-4, P-5 y P-6. ...................................................................................... 26Figura 5-6. Curva granulométrica para dos muestras de arenas extraída de la perforación P-4..... 28Figura 5-7. Relación entre la resistencia al corte no drenado (Su) y el Índice de Liquidez. (Yilmaz,

    2000). ........................................................................................................................................ 30Figura 5-8. Relación entre la resistencia al corte no drenado (Su) y el Índice de Liquidez. (Bardet,

    1997). ........................................................................................................................................ 30Figura 5-9. Relación entre la resistencia al corte no drenado (Su) y el ensayo de SPT (NAVFAC

    DM-7.1, 1986)............................................................................................................................ 31Figura 5-10. Relación entre el ángulo de fricción y el índice de plasticidad de suelos finos

    (Terzaghi, Peck y Mesri, 1996). ................................................................................................ 33Figura 5-11. Relación entre el ángulo de fricción y el índice de plasticidad de suelos finos (U.S.

     Army Corp of Engineers; GEH, 2002). ...................................................................................... 33Figura 5-12. Determinación del índice de resistencia geológica GSI .............................................. 45

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    4/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    4

    LISTA DE TABLASTabla 4-1. Definición de la zona de amenaza sísmica del sitio ........................................................ 17Tabla 5-1. Resumen de perforaciones con recobro ejecutados. ...................................................... 19

    Tabla 5-2. Equipos empleados para la ejecución de las exploraciones en el tramo de estudio. ..... 20Tabla 5-3. Resumen de los ensayos de laboratorio ejecutados sobre las muestras extraídas de lasexploraciones. ........................................................................................................................... 22

    Tabla 5-4. Listado de normas empleadas en la ejecución de ensayos de laboratorio. .................... 22Tabla 5-5 Propiedades índice de la arcilla. ....................................................................................... 24Tabla 5-6. Descripción de la consistencia de materiales finos con base en el valor de N60 y de la

    resistencia al corte no drenado del material (Terzaghi, Peck & Mesri. 3ra Edición, 1996 - Tabla12.2) . ........................................................................................................................................ 24

    Tabla 5-7. Resumen de resultados de los ensayos de peso unitario. .............................................. 27Tabla 5-8. Criterio para la descripción de la densidad de las arenas con base en el número de

    golpes/pie corregido del ensayo SPT (Terzaghi, Peck & Mesri. 3ra Edición, 1996 - Tabla 12.1)................................................................................................................................. ................... 27

    Tabla 5-9. Resultados del cálculo del valor de Su por medio de correlaciones empíricas. ............. 31Tabla 5-10- Parámetros Geotécnicos normalizados de suelos arenosos (norma rusa SNiP II-15-74

    Cimentaciones de edificios y estructuras, Gosstroy URSS, Moscú, 1975). ............................. 34Tabla 5-11- Parámetros Geotécnicos normalizados de sedimentos arcillosos cuaternarios (norma

    rusa SNiP II-15-74 Cimentaciones de edificios y estructuras, Gosstroy URSS, Moscú, 1975)................................................................................................................................. ................... 34

    Tabla 5-12. Resumen de resultados del cálculo del ángulo de fricción interna (φ’) y de la cohesiónefectiva (c) para el material de arcilla (Arcilla de baja plasticidad) por medio de correlacionesempíricas. .................................................................................................................................. 35

    Tabla 5-13. Resumen del cálculo del ángulo de fricción interno φ’, del peso unitario y del módulo deelasticidad (Es) por medio de correlaciones para el ensayo SPT para el depósito aluvial

    grueso compuesto por arenas limosas de grano fino. .............................................................. 37Tabla 5-14. Criterio de valores típicos y del módulo de elasticidad (Es) para materiales cohesivos ymateriales arenosos. ................................................................................................................. 37

    Tabla 5-15. Resumen del cálculo del módulo de elasticidad (Es) por medio de correlaciones para elensayo SPT para los diferentes materiales en la zona geotécnica 1. ...................................... 38

    Tabla 5-16. Resumen del cálculo del módulo de elasticidad (Es) por medio de correlaciones para elensayo SPT para los diferentes materiales en la zona geotécnica 2. ...................................... 39

    Tabla 5-17. Módulos de elasticidad materiales de fundación ........................................................... 40Tabla 5-18. Correlaciones empíricas para estimar Cc y Cr .............................................................. 41Tabla 5-19. Resumen de los parámetros Cc y Cr para el depósito fino compuesto por arcillas y

    limos en el suelo de fundación - Zona geotécnica 1................................................................. 42Tabla 5-20. Resumen de los parámetros Cc y Cr para el depósito fino compuesto por arcillas y

    limos en el suelo de fundación - Zona geotécnica 2................................................................. 42Tabla 5-21. Resumen parámetros para análisis de asentamientos.................................................. 43Tabla 5-22 Parámetros de resistencia y deformabilidad................................................................... 44Tabla 5-23 Resumen parámetros de resistencia y derformabilidad de la roca. ............................... 52

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    5/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    5

    LISTA DE ANEXOS AnexoA. Plano en planta de localización de perforaciones.

     Anexo B. Resultados de ensayos de laboratorio, registros de perforacióny registro fotográfico.

     AnexoC. Cuadros con resumende caracterización geotécnica.

     AnexoD. Perfil Geológico- Geotécnico, con base en resultados de exploraciones.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    6/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    6

    1. INTRODUCCIÓN

    Este informesurge como un requerimiento realizado por el Consorcio San Carlos 020a la empresaINGSUELOSS.A.Spara la caracterización del sitio inestable localizado en el PR80+100 dentro del proyecto “MANTENIMIENTOYREABILITACION CARRETERA ALTAMIRA- FLORENCIA Y PITALITO- GARZON”. El objetivo específico del estudio esobtener insumos geotécnicos que permitan posteriormente realizar el diseño geotécnico de la solución temporal y ser labase para la solución definitiva de la obra de estabilización de la zona inestable.

    Con base en la información contenida en este informe, se podrá proceder con los análisis de estabilidad geotécnicospertinentes para determinar las condiciones actuales de la estructura. Así mismo, una vez ejecutados los análisis deestabilidad se podrá proceder a hacer diseños a nivel de ingeniería básica del reforzamiento o remplazo de lasestructuras, de ser necesario. Este estudio deberá ser ampliado para lograr obtener una solución temporal y/o definitiva

    para la estabilización del sitio inestable.

    El proceso de caracterización presentado en este informe hace parte de la evaluación del sitio inestable mencionadoanteriormente y consiste en el reconocimiento e inspección visual y en la caracterización geotécnica de los materialesque lo componen y a su fundación.

    El reconocimiento y la evaluación del sitio fueron realizados por la visita de campo de geotecnistas especializados. Lasexploraciones geotécnicas en esta zona están compuestas de sondeos por percusión y por perforaciones mecánicas.Las muestras obtenidas de los ensayos fueron estudiadas en el laboratorio de INGSUELOSSAS donde se determinaronsus propiedadesfísicas ymecánicas, las cuales son presentadas en este informe.

    Posteriormente, basándose en los resultados de laboratorio y en la caracterización geotécnica de la estructura, se realizóuna zonificación del tramo estudiado, lo que permite un mejor análisis de la información obtenida. En el informe sepresentan los criterios de zonificación, junto con la evaluación de campo y características del sitio inestable.

    El informe muestra todos los resultados mencionados dando inicio a la etapa de evaluación del estado geotécnico actualde la estructura de contención. Esto es el primer paso para determinar los puntos donde es necesaria una intervenciónpara garantizar la protección de la zona contraposteriores deslizamientos.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    7/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    7

    2. LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAESTRUCTURA

    2.1 LOCALIZACION GENERAL

    El departamento de Caquetá está localizado al sur del país, en el noroccidente de la amazonía colombiana, cerca de lafrontera con las repúblicas de Perú y Ecuador, constituye la puerta de comunicación entre el interior del país y la regiónselvática meridional. Se extiende desde las cimas de la cordillera oriental hasta el escarpe de Araracuara, presentandoaltillanuras y tierras bajas. Su superficie es de88.965 Km2, que representa el 7.8% del área total del país, convirtiéndoseen una de las principales jurisdicciones territoriales del país después de los departamentos de Amazonas y Vichada. El

    territorio limita al Norte con los departamentos de Meta y del Guaviare, por el Oriente con los departamentos de Vaupésy Amazonas, por el Occidente con los departamentos de Huila y Cauca y al Sur con el río Caquetá, y que lo separa delos departamentos de Putumayo y Amazonas. Se sitúa entre los 2°58 de latitud norte y 0°40 de latitud sur, y entre los71°30 y 76°15 de longitud al oeste de Greenwich. En la Figura 2-1 se presenta la ubicación del departamento delCaquetá dentro del territorio nacional.

    Figura2-1. Ubicación del departamento del Caquetá.

    CAQUETÁ

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    8/55

    INGSUELOS S A S

     

    2.2 LOCALIZACION REGION

    La zona de estudio del proyecto, hace

    al occidente de este territorio. Se co

    corredor denominado Ruta 20, hace pmediante la vía Florencia –Neiva.

    El sitio inestable se encuentra localizaVergel –Florencia. Se presenta asenconstruida. Acceso desde Florencia, po

    En la Figura 2-2 se presenta la localocalización del sitio inestable.

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126

    E-mail:ingsF

      L

      parte del sistema vial departamento del Caquetá y se localiza

    nsidera el sitio que hace parte del corredor vial Florencia

    rte de la vía que comunica al departamento del Caquetá con

    do en el PR 80+100 de la Ruta 20, Tramo 2003 A, Orrapihuamiento y desplazamiento de talud inferior junto con la or víapavimentada.

      lización regional del municipio de Florencia. En la Figura

    INGSUELOS S A S

      S 

    .S Nit: 900.648.551-3  32174- 3205711564

    [email protected] –Caquetá

    8

     

    fundamentalmente

      Orrapihuasi. Este

      el interior del país 

    asi – Depresión El  bra de contención

     

    -3 se presenta la 

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    9/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    9

    Figura2-2Localizaciónregional, Florencia–Caquetá (Fuente: IGAC).

    Figura2-3. Localización del sitio inestable(Fuente: Google Earth)

    SITIO INESTABLE

    FLORENCIA

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    10/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    10

    2.3 RELIEVE Y FISIOGRAFIA

    Teniendo en cuenta la fisiografía del departamento, este puede dividirse en tres unidades bien definidas, que son laandina: cuyo relieve varía de muy quebrado a ondulado; el piedemonte: que es la zona de contacto y de cambio dependiente entre la llanura amazónica y las estribaciones de la Cordillera Oriental y la llanura amazónica: que es la parte

    baja y conforma aproximadamente el 90% del territorio departamental

    2.4 CONDICIONES CLIMÁTICAS

    En el departamento existen tres zonas pluviométricas bien definidas, en el sentido noroeste y sureste, como sigue: lamontañosa, que es la más lluviosa, una intermedia que cubre parte del piedemonte y sus vecindades, paralela a lacordillera oriental y finalmente la menos lluviosa en la mayor parte del territorio.

    La zona más lluviosa comprende en términos generales la parte cordillerana situada abajo de los 1.500 m de altitud,

    incluyendo el sector del piedemonte, donde las lluvias sobrepasan los 4.000 mm anuales; allí la presencia de la

    cordillera detiene las masas de aire húmedo provenientes del interior de la cuenca amazónica obligándolas a

    acumularse, a ascender, a enfriarse, a condensarse y precipitarse (fenómeno de estancamiento), lo que produce un

    máximo de 5.000 mm de lluvia entre 1.000 y 1.300 m de altitud.

    2.5 HIDROGRAFÍA

    El sistema hidrográfico del Caquetá es bastante extenso y está conformado por grandes ríos, quebradas, caños y

    algunas lagunas. Las principales corrientes contribuyen a comunicar amplios sectores del departamento donde

    constituyen el único medio de comunicación. Este territorio por el hecho de pertenecer a la cuenca amazónica, es

    privilegiado desde el punto de vista hidrográfico.

    El relieve del departamento presenta un declive general del noroeste hacia el sureste, lo que obliga a las corrientes

    principales a desplazarse en la misma dirección, se destacan los ríos Caquetá, Apaporis, Caguán, Orteguaza y Yarí,

    como corrientes de primer orden. Las corrientes de segundo orden son numerosas; sobresalen los ríos Camuya,

    Cuemaní, Mesay, Peneya, Pescado y Sinsuya. Todo el sistema fluvial del departamento desagua en dirección al

     Amazonas por intermedio del Apaporis y del Caquetá.

    2.6 VEGETACIÓN

    El bosque es la cobertura natural que cubre aún amplias extensiones del territorio caqueteño. Como protector, cumple unefecto regulador y restaurador de la frágil fertilidad de los suelos y del caudal de los ríos de la región; como proveedor,suministra una gran variedad de productos vegetales de múltiples usos, entre los cuales se cuentan diversos alimentospara consumo humano y animal, fibras, textiles y sustancias medicinales e industriales. Sin embargo, la madera es elrecurso más valioso que proporciona el bosque amazónico.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    11/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    11

    2.7 SUELOS

    El departamento del Caquetá presenta una variada gama de suelos, debido a los diferentes paisajes que conforman suterritorio, los cuales, en función del relieve, se pueden clasificar en tres grupos: suelos de la cordillera Oriental, suelos delpiedemonte y suelos de la llanura amazónica. Estos suelos evolucionan en climas que van de húmedo a menos

    húmedo y desde los pisos térmicos frío de las cimas de la cordillera hasta el cálido del piedemonte y la llanura.

    2.8 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ESTRUCTURA Y LA INESTABILIDAD

    El recorrido de todo el talud comprometido por parte del geotecnista ha demostrado la existencia de varios

    fenómenos de remoción de masa que se explican a continuación

    - Zona de la vía y talud inferior: El fenómeno de asentamiento que se observa en la vía corresponde a un

    deslizamiento rotacional cuyo plano de falla aparece controlado por la presencia de la roca arenisca. Los

    sondeos de perforación P1, P2 y P3 realizados en el año 2001 y las perforaciones P-01, P-02, P-3, P-04,

    P-05 y P-06en el año 2015muestran claramente que la roca en este sitio se encuentra a profundidades

    entre 1.80 metros en la margen derecha de la vía hasta 11.0 metros en la margen izquierda; Por encima

    de la roca aparece material de relleno constituido por arcillas Limoarenosas (CL-ML) de consistencia

    blanda a firmey arenas limosas (SM-SC) de baja compacidad (N=2 a N=13). Esta es la masa que se ha

    movilizado causando el agrietamiento que se observa en la vía. Este mismo tipo de movimiento se

    observa en la parte inferior del talud inclusive hasta la zona del río, en donde el material residual

    meteorizado de la roca madre se ha movido por encima del plano de falla constituido por la roca

    probablemente por saturación del suelo.

    Figura2-4. Foto del sitio inestable.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    12/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    12

    3. ANTECEDENTES DEL PROYECTO

    3.1 GENERALIDADES DEANTECEDENTES AL PROYECTO

    Enesta zona se realizaron estudios y diseños de la obra de estabilización denominados “Estudio de Geotecnia” por lafirma consultora ASESORIA Y CONSULTORIA LTDA al INSTITUTO NACIONAL DE VIAS – INVIAS , y cuyo objeto fuerealizar los trabajos correspondientes a los Estudios Geotécnicos y diseños de las obras necesarias en el PR80+100 dela ruta 20, tramo 2003A Orrapihuasi – Depresión El Vergel – Florencia el cual se encuentra ubicado en el Departamentodel Caquetá, siguiendo los lineamientos y normas técnicas del Instituto Nacional de Vías - INVIAS.

    Los objetivos específicos de este estudio fueron:

    • Evaluar la caracterización geológica de los sitios de inestabilidad realizado en la ejecución del estudio.

    • Realizar la caracterización geotécnica de los sitios inestables para lograr un acercamiento a sucomportamiento geotécnico y las alternativas de solución convenientes.

    • Determinar las causas que han originado los diferentes tipos de inestabilidades encontrados a lo largo de lazona del proyecto, conciliando las conclusiones geológicas con los conceptos geotécnicos de estabilidad y elanálisis de las características geomecánicas de los suelos encontrados.

    • Recomendar las soluciones de estabilización que permitan un adecuado comportamiento de los diferentessitios analizados, garantizando la operatividad de transporte en el corredor vial.

    • Determinar el diferente grado de prioridad de las obras a emprender con el fin facilitar la apropiación derecursos.

    • Permitir una estimación de las cantidades de obra de acuerdo a las soluciones planteadas, con un adecuadonivel de precisión (+/- 10%).

    Con lo cual se propuso una solución que consistió la contención de la banca de la vía mediante la construcción de unmuro anclado en un tramo de 65 metros comprendido entre las abscisas 80+095 a la 80+160, localizado en formaparalela al eje de la vía a una distancia de 6 metros del eje mencionado y de una altura típica de construcción de 6.0metros de altura. El muro en concreto reforzado fue anclado en la arenisca mediante dos hileras de anclaje (Para mayor conocimiento de este diseño, véase documento Estudio de Geotecnia [6]).

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    13/55

    INGSUELOS S A S

     

    4. DE

    La información geológica presentada een el documento “INFORME GEOLÓGIINVIAS durante los estudios y diseñoscontinuación.

    4.1 CARACTERÍSTICAS GEO

    En este tramo la vía se desarrolla cort

    alcantarilla que recoge las aguas pro

    características geológicas del talud sup

     Aquí se observa una secuencia de ro

    espesor. Se trata de una secuencia d

    hacia el Oriente (Ver mapa geológico).

    y en los afloramientos observados a l

    inestable (Ver mapa geológico), lo cual

    Es importante observar como la actitu

    entonces una ladera inclinada hacia e

    Fotografía4-1) sobre el cual yace un d

    Fotografía 4-1. Panorámica al deslizadrenaje. 2. Indica el deslizamiento plan

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126

    E-mail:ingsF

    CRIPCIÓN GEOLÓGICA DE LA ZON

      n este capítulo corresponde única y exclusivamente a la inforICO” elaborado por la firma ASESORIA Y CONSULTORÍA LTesarrollados en el año 2001[7]. Donde gran parte de su cont

    ÓGICAS

      ndo un talud superior por la margen derecha, donde existe e

    enientes de una pequeña quebrada. Este drenaje ha per

    erior, la banca y el talud inferior.

      cas sedimentarias que se presentan en paquetes continuos

    e conglomerados y areniscas que tienen rumbo N40E, con

    Esta actitud (rumbo y buzamiento) es continua a lo largo de lo

    largo de los drenajes 1 y 2 que limitan por el Norte y por

    descarta la presencia de plegamientos o fallas dentro del área.

      de las capas ejerce un control sobre la morfología de esta

    l Oriente que corresponde al paquete de rocas sedimentari

    pósito de talus de 2 m de espesor.

      iento del PR80+100, la flecha indica la inclinación de las caar en el talud superior.

    INGSUELOS S A S

      S 

    .S Nit: 900.648.551-3  32174- 3205711564

    [email protected] –Caquetá

    13

     

    ación consignada  A y presentado al

      nido se presenta a

     

    el PR80+065 una

      itido observar las

     

    de hasta 20 m de

      uzamiento de 20°

      s taludes de la vía,

      l Sur toda el área

     

    ladera. Se aprecia

      s ya descrito (Ver 

     

    as y el sentido del 

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    14/55

    INGSUELOS S A S

     

    Este control estructural ejercido por la

    toda la zona por encima del talud se vie

    4.2 CONDICIONES DE INEST

    El hundimiento de la banca entre el

    inestabilidad mayor, presente en el t

    inestabilidad), junto con el inadecuado

    y depositado desdeel borde de la banc

    - Características de los mate

    Desde el descole del PR80+065 se ob

    descrita aguas arriba del encole; pero

    de color rojo u ocre, producto de la alt

    presentan en mayor proporción cantos

    fotografía No 3.1.4).

    Fotografía4-2. Detalle del conglomerad

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126

    E-mail:ingsF

      secuencia sedimentaría sobre la ladera condiciona que el dr

    rta en buena parte hacia la margen derecha de la vía.

      BILIDAD BANCA Y TALUD INFERIOR

      l PR80+095 al PR80+140 es la conjunción de dos factor

    alud inferior de la vía en un área bastante amplia (Ver

    anejo de escombros de otros tramos, material removido des

    a hacia el inferior.

      iales

      erva el afloramiento en el fondo de una secuencia de conglo

    on diferentes características geotécnicas. Se trata de un suel

    ración de la matriz del conglomerado, donde siendo la matri

    redondeados de rocas y minerales silíceos como cuarzo le

    o alterado

    INGSUELOS S A S

      S 

    .S Nit: 900.648.551-3  32174- 3205711564

    [email protected] –Caquetá

    14

      naje superficial de

     

    s: un proceso de

      apa procesos de

      e el talud superior,

     

    erados similar a la

      o arcilloso residual

      predominante, se

      choso y jaspe (Ver 

     

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    15/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    15

    De acuerdo con el recorrido realizado por este drenaje, y por el drenaje No 2 que limita el área inestable hasta su

    confluencia con el Río Hacha, se concluye que este material compone las ¾ partes del área inestable.

    4.1 HUNDIMIENTO DE LA BANCA

    Se desarrolla entre el PR80+095 - PR80+140 y corresponde a un desplazamiento gradual que actualmente cubre los

    dos carriles, estando la corona cerca de las cunetas en la margen derecha de la vía.

    Este proceso representa una amenaza geológica para el acueducto de Florencia, dado que la tubería de Ø 24”, que

    viene desde el Caraño, pasa entre la cuneta y la vía a una profundidad entre 60 y 80 cm bajo la banca.

    Tratándose de una tubería a presión la presencia de una fisura podría causar una ruptura del tubo y con ello detonar un

    movimiento mayor con desestabilización completa de la banca, esto sin considerar los efectos en el suministro de agua

    para Florencia. En esta vía ya ocurrió una ruptura de la tubería, unos 20 metros adelante del PR80+191, pero suscausas no están relacionadas con la vía.

    Desde el borde de la banca se observan restos de las obras de la vía, fragmentos de cunetas y defensas que han sido

    desplazadas por el movimiento.

    El material predominante a nivel superficial sobre el talud inferior son bloques de areniscas, escombros y material

    depositado desde el talud adyacente, materiales de excavación y derrumbes de otros tramos de la vía, que han

    sobrecargado la banca y han contribuido a acelerar o detonar el movimiento, de igual manera actúa el muro de gaviones

    localizado en la parte alta del hundimiento.

    Como medida preventiva es necesario evitar que el talud inferior se siga sobrecargando, pues con esta practica

    perjudicial ninguna obra de estabilización será efectiva.

    El movimiento del talud y la depositación de materiales han dejado una morfología irregular y escalonada presentándose

    agrietamientos y desplazamientos, que por sus características permiten identificar la presencia de un deslizamiento

    rotacional activo sobre la banca.

    Es necesario tener en cuenta que adyacente a este deslizamiento se encontró otro tramo del talud en condiciones

    similares al inferior, sobrecargado con escombros y material de derrumbes el cual presenta grietas activas y

    desplazamientos del terreno (Ver mapa procesos de inestabilidad)

     A pesar que esta deformación no ha alcanzado aún la banca, y teniendo en cuenta el deslizamiento adyacente, es

    necesario que las obras de estabilización propuestas se prolonguen hasta esta área potencialmente inestable.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    16/55

    INGSUELOS S A S

     

    4.2 OTROS PROCESOS DE I

    El talud inferior de la vía corresponde a

    de la vía, se encuentra compuesta en

    de areniscas y conglomerados formand

    En la pata del área inestable los finos

    orilla del río a manera de espolones

    fotografía No 3.1.5). Estos materiales

    irregular, en algunos casos con escarp

    Fotografía4-3. Proceso inestable del P

    En otras zonas los agrietamientos y d

    sobre el talud inferior, y el aporte de a

    partes de esta área, de los cuales el

    mapa procesos de inestabilidad) .

    El levantamiento geológico realizado

    movimiento de masa, los materiales afl

    cuya presencia se manifiesta dentro

    paquete de areniscas con espesor aflor

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126

    E-mail:ingsF

      ESTABILIDAD SOBRE ELTALUD INFERIOR

      la zona a partir de la cual se realizaron las explanaciones dura

    u mayor parte por materiales de excavación removilizados, co

    o una mezcla de materiales que se comportan como un flujo d

    son lavados de la matriz, quedando los grandes bloques de

    naturales que protegen a este depósito de la socavación d

    dentro del cuerpo del deslizamiento, evidencian agrietamiento

    es erosionados, como indicios en movimientos antiguos.

      80+100 al nivel de la pata y avanzado dentro del Río Hacha (

      splazamientos son activos y están asociados con la elevada

    ua desde los drenajes 1 y 2; así mismo, se observan empoz

    ás evidente corresponde al ubicado bajo el tramo PR80+191

    sobre los drenajes 1 y 2 muestra que en la pata y en l

    rantes son capas de areniscas duras y muy resistentes, con

    el cuerpo del deslizamiento como colinas elevadas sobre l

    ante sobre los drenajes de 50 m, actúa como un contrafuerte

    INGSUELOS S A S

      S 

    .S Nit: 900.648.551-3  32174- 3205711564

    [email protected] –Caquetá

    16

     

    nte la construcción

      n grandes bloques

      escombros.

      areniscas sobre la

      el río Hacha. (Ver 

      s y una morfología

     

    lecha)

      humedad presente

      mientos en varias

      - PR80+160 (Ver 

     

    parte inferior del

      ctitud N70E/15SE;

      topografía; este

      ue le da soporte al

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    17/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    17

    área inestable, por lo cual se infiere que el material arcilloso rojizo, se está deslizando como una capa fluida sobre el

    paquete de areniscas.

    De acuerdo con lo anterior, y teniendo en cuenta que los mayores desplazamientos de toda esta área inestable se

    presentan en el quiebre de pendiente del talud inferior, inmediatamente debajo de la banca entre el PR80+100 -PR80+065, se considera como estable el tramo del talud inferior y de la banca comprendido entre el PR80+191 desde el

    descole hasta el PR80+160 debido a la presencia de espesos paquetes de conglomerados y areniscas que forman un

    contrafuerte estable en este tramo de la banca; se considera como potencialmente inestable el tramo PR80+140 -

    PR80+160 y como inestable el talud inferior cubierto por el hundimiento de la banca entre el PR80+095 - PR80+140.

    4.3 CONDICIONES SÍSMICASDE LA ZONA

    Según el código colombiano de construcción sismo resistente, el sitio inestable (objeto del presente estudio), seencuentra en una zona de sismicidad INTERMEDIA, como se puede observar en la Tabla 4-1y Figura 4-1 tomada de laNormaSismo Resistente (NSR 10, 2010).

    Tabla4-1. Definición de la zona de amenaza sísmica del sitio

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    18/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    18

    Figura4-1. Zona de amenaza sísmica

    Florencia-Ca uetá

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    19/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    19

    5. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA

    En este capítulo se presenta un compendio de las metodologías empleados en las siguientes actividades realizadas eneste estudio:

    • Determinación de los parámetros geotécnicos de diseño (parámetros de resistencia y deformabilidad de sueloy roca).

    Lo anterior es posible debido a la investigación geotécnica que se hizo en la zona que constituyó la extracción demuestras de suelo y la ejecución de ensayos SPT(Norma ASTM D 1586-11, de laboratorio e in-situ, entre otros.

    5.1 EXPLORACIONES GEOTÉCNICAS

    Las perforaciones realizadas, profundidad alcanzadas, nivel freático y coordenadas arbitrarias se presenta en la Tabla5-1. En el AnexoBy en la Tabla 5-1se presenta una vista en planta de la ubicación de estas perforaciones con recobroy ensayos SPT.

    Tabla5-1. Resumen de perforaciones con recobro ejecutados.

    Perforación Profundidad (m)Coordenadasarbitrarias* profundidad del

    Nivel Freático (m)NORTE ESTE

    P-1 (CSC020) 15.0 1 084.58 880.87 0.7

    P-2 (CSC020) 15.0 1 020.74 970.74 0.4

    P-3 (CSC020) 15.0 1 052.82 914.10 0.3

    P-4 (CSC020) 11.0 1 035.43 943.89 0.7P-5 (CSC020) 12.0 1 051.64 940.45 0.4

    P-6 (CSC020) 7.0 1 048.10 924.57 0.3

    *No están referenciadas a ningún sistema de coordenadas.

    Por medio de las perforaciones con recobro, seis (6) en total, se obtuvieron tanto muestras alteradas como inalteradaspara la ejecución de ensayos de laboratorio. Se recuperan testigos de roca en tres de las perforaciones.

     A los largo de estas perforaciones se realizaron también ensayos continuos de SPT cada 100.0cmsobredepósitos desuelo en donde fue posible. Las perforaciones se distribuyeron de la siguiente manera: tres perforaciones en la zonainestable (P-4, P-5, P-6), exactamente en la zona del talud deslizado (dos sobre la cara externa del muro y unodistanciado 15m de esta). Los tres restantes se localizaron sobre la calzada derecha de la vía Florencia-Neiva ( P-1, P-2,

    P-3), uno al inicio, otro al final y el tercero en una zona intermedia.

    Las perforaciones P-4, P-5 y P-6 fueron propuestas para caracterizar la zona inestable con el fin de realizar posteriormente estudios a nivel fase 1 y 2 del proyecto con especificaciones INVIAS para dos soluciones de contención.Una consistente en la construcción de un muro en pilotes secantes soportados en la roca mediante dos líneas deanclaje. Una segunda consistente en la construcción de un muro en tierra armada apoyada sobre un área mejorada conmicropilotes empotrados en la roca.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    20/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    20

    La Tabla 5-2 presentada a continuación incluye las máquinas usadas para cada uno de las perforaciones ejecutadas.Esta tabla contiene además la fecha de ejecución de las exploraciones.

    Tabla5-2. Equiposempleadospara la ejecución de las exploraciones en el tramo de estudio.

    Equipo Perforación Fecha de ejecuciónInicio Fin

    Equipode perforación manualP-4(CSC020) 17de juliode 2015 17deJuliode 2015P-4(CSC020) 18deJuliode 2015 18deJuliode 2015P-6(CSC020) 21deJuliode 2015 21deJuliode 2015

    Equipo de perforación por rotación Tipo XY-1

    P-1(CSC020) 08deAgo. de 2015 09deAgo. de 2015P-2(CSC020) 10deAgo. de 2015 11deAgo. de 2015P-3(CSC020) 14deAgo. de 2015 15deAgo. de 2015

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    21/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOS

    ESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]

    Florencia–Caquetá21

    Figura5-1Localización perforaciones 2015. Consorcio San Carlos 020 (CSC020).

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    22/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    22

    5.2 ENSAYOS DE LABORATORIO

    Para la clasificación y caracterización de los materiales extraídos de las exploraciones hechas en la zona se ejecutaronuna serie de ensayos de laboratorio. Los resultados de estos ensayos se compararon con la información obtenida

    mediante la interpretación de los ensayosSPT hechos en la zona.

    En la Tabla 5-3 se presenta un resumen de los ensayos de laboratorio ejecutados sobre las muestras extraídas de lazona y en el AnexoC se presentan en detalle los registros de los resultados de los ensayos. Los resultados de losensayos ejecutados por cada perforación se resumentambién en el AnexoC.

    Tabla5-3. Resumen de los ensayos de laboratorio ejecutados sobre las muestras extraídas de las exploraciones.

    Perforación Humedad GranulometríaLímites

    deAtterberg

    Pesounitario

    Gravedadespecifica

    Compresióninconfinada

    en roca

    Compresióninconfinada

    suelo

    P-1 5 5 5 6 5 6

    P-2 9 10 10 3 9 3

    P-3 4 4 4 4 1 4

    P-4 11 6 6 6 6 1

    P-5 12 7 7 8 6

    P-6 6 3 3 3 3

    Totalesrealizados

    47 35 35 30 30 13 1

    En la Tabla 5-4 se presenta un listado de los ensayos y las normas empleadas para la ejecución de los ensayos de

    laboratorio con fines de caracterizaciónde los materialesdel suelo de fundación.

    Tabla5-4. Listado de normas empleadas en la ejecución de ensayos de laboratorio.

    Ensayo INVIASHumedad natural I.N.V.E- 122-07Tamizado por granulometría I.N.V.E- 123-07Determinación del límite liquido I.N.V.E- 125-07Determinación del límite plástico I.N.V.E- 126-07Gravedad especifica I.N.V.E-128-07Compresión inconfinada en suelos I.N.V E- 152-07

    5.3 DESCRIPCIÓN DE LOS MATERIALES PRESENTESEN LA ZONA DE ESTUDIO

    La estratigrafía geotécnica del sitio está constituida por depósitos de suelos en superficie y subyaciendo a estos seencuentran formaciones rocosas. El espesor de los depósitos de suelos es mayor en la zona donde ocurrió el fallo y enla cual se realizaron tres perforaciones. Las perforaciones P-4 y P-5, localizadas en dirección del movimiento (masa desuelo deslizado), situándosela perforación P-4 al borde del muro de contención anclado y la P-5 alejada 20m de esta. La

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    23/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    23

    perforación P-6 se localizó paralela al borde del muro y distanciada unos 15m de la perforación P-4 (véaseFigura 5-1).Con las perforaciones P-4 y P-5 se registró un depósito de suelo de 12.0m, mientras que con la perforación P-6 elespesor de suelo registrado fue de 6.0m. A profundidades mayores se registró el inicio de la formación rocosa que iniciacon un estrato de arcillolita muy dura.

    Los suelos encontrados con las perforaciones P-4, P-5 y P-6 son predominantemente arcillas y limos de baja plasticidad.solo en la perforación P-5 se registró un depósito de arena arcillo-limosa entre los 6.80m y 10.00m. En esta perforacióntambién se registró una mezcla de escombros con material vegetal entre los 3.00m y 3.50m de profundidad.

    Por otro lado, los suelos encontrados con las perforaciones P-1, P-2 y P-3 corresponden a materiales granulares de tipoantrópico, producto de la construcción del relleno de la vía confinado por el muro anclado. Estos se presentan comointercalaciones de arena y gravas en las tres perforaciones. En la perforación P-1 el depósito de material granular seencontró hasta una profundidad de 4.20m. En la perforación P-2 hasta los 6.80m de profundidad y la perforación P-3 solohasta los 1.50m. Subyaciendo a estos depósitos de material granular se encuentra la formación rocosa en la cual seintercalan rocas areniscas con arcillolitas y limolitas. Un caso especial se presenta en la perforación P-3 en dondeentreniveles de rocase encontraron estratos de suelo fino de 1.40m de espesor; el estrato superior registrado entre niveles dearenisca, constituido por arcillas. El estrato inferior, conformado por suelos limosos, se encuentra entre un estratosuperior de arenisca y uno inferior de arcillolita. La perforación P-3 por lo tanto se convierte entre estas tres en la depeores características de resistencia. Cabe resaltar que esta perforación se encuentra cercana a las perforaciones P-1,P-2 y P-3, las cuales se realizaron en la zona de falla del talud, mostrando una tendencia al deterioro de la roca cuantomás cerca se encuentra de esta zona.

    Los registros de perforaciones con recobro se presentan en el ANEXO B. Con la interpretación de los ensayos SPTejecutados en la zona se generó la estratificación de los materiales que constituyen su fundación. A continuación sedescriben los materiales encontrados enla campaña de exploración llevada a cabo en la zona.

    5.3.1.1 Tipo de suelos registrados con las perforaciones P-1, P-2 y P-3.

    Con las perforaciones P-1 y P-3 se encontró desde la superficie un estrato de arena con espesor que va entre 1.40 y4.30m. En la perforación P-3 el estrato de arena alcanza los 2.90m de espesor, a este depósito le subyace un relleno degravas el cual se encuentra hasta los 7.00m.

    5.3.1.2 Tipo de rocas registradas con las perforaciones P-1, P-2 y P-3.

    Se registraron en las tres perforaciones intercalaciones de areniscas, arcillolitas y limolitas hasta la profundidadexplorada de 15.00m.

    5.3.1.3 Tipo de suelos registrados con las perforaciones P-4, P-5y P-6.

    En estas perforaciones solo fue posible detectar el nivel superior de arcillolita debido a que no fue posible avanzar debidoa problemas de accesibilidad impuestas por el dueño del predio.

     Arcillas de baja plasticidad

     Arcillas de color café(véase Figura5-2) con un contenido de arena que oscila entre 3.00% y 35.00%y de gravas entre 2y 19%. El material de arcilla constituye predominantemente el perfil de suelo en las tres perforaciones realizadas. Este

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    24/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    24

    material clasifica según el sistema unificado de clasificación de suelos, S.U.C.S. como CL (arcillas de baja plasticidad),véasecarta de plasticidad de Casagrande presentada en la Figura5-3. En esta carta se plasmaron los resultados de losensayos de límite de consistencia realizados sobre catorce (14) muestras recuperadas de este material. El detalle de losresultados de estos ensayos se presenta en los AnexoB.

    Tabla 5-5Propiedades índice de la arcilla.

    Wn [%] LL[%] LP[%] IP[%] Ic[-] IL[-]Grava[%]

    Arena[%]

    Finos[%]

    NSPT CAMPO(golpes/pie)

    PROM. 14 23 14 8 1,03 -0,03 9,25 26,33 64,42 10MAX. 17 26 16 11 1,46 0,52 19,00 35,00 95,00 23MIN. 12 19 13 5 0,48 -0,46 2,00 3,00 51,00 2

    La arcilla tiene una consistencia que va de muy blandaa muy firme(véaseFigura 5-2) como lo indican los resultados delos ensayos SPT ejecutados sobre este material, que arrojan valores de N60 que oscilan entre 2 y 23 golpes (véaseFigura 5-4), con un promedio de 10goples/pie. Los valores promedio de Golpes/pie son 7, 12 y 6 para las perforaciones4, 5 y 6 respectivamente, lo cual indica que los suelos más cercanos al borde de la vía se encuentran en un estado más

    blando que los registrados talud abajo con la perforación 5. La consistencia de este tipo de suelos espredominantemente medio firme.

    Tabla 5-6. Descripción de la consistencia de materiales finos con base en el valor de N60 y de la resistencia al corte nodrenado del material (Terzaghi, Peck & Mesri. 3ra Edición, 1996 - Tabla 12.2) .

    N60 Su (kPa) Descripción0 - 2 0.0 - 12.5 Muy blanda2 - 4 12.5 - 25.0 Blanda4 - 8 25.0 - 50.0 Medio firme8- 15 50.0 - 100.0 Firme15 - 30 100.0 - 200.0 Muy firme

    30 - 45 200.0 - 300.0 dura> 45 >300.0 Muy dura

    Figura5-2. Foto de material recobrado en la perforaciónP-4ejecutada en la zona de estudio.

    Perf.4- Profundidad, 2.30m Perf.4- Profundidad, 6.00m Perf.4- Profundidad, 10.10m

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    25/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    25

    Perf.5- Profundidad, 2.00m Perf.5- Profundidad, 4.00m Perf.5- Profundidad, 11.50m

    Perf.6- Profundidad, 1.00m Perf.6- Profundidad, 4.00m Perf.6- Profundidad, 5.00m

    Figura5-3.Carta de plasticidad de Casagrande para el material arcilloso.

    Los resultados de contenido de humedad indican que las muestras ensayadas se encuentran secaso presentanvalores

    bajos de humedad. En la Figura5-5 se puede apreciar como la humedad del material que se encuentra en alrededor del16%, está cerca al límite plástico y en algunos casos por debajo de este valor, que se encuentra en13y16%.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

       I   n    d   i   c   e    d   e   p    l   a   s   t   i   c   i    d   a    d ,

       I   p    [   %    ]

    Límite liquido, LL [%]

    Carta A

    PT-01(0.5m)

    PT-01(1.2m)

    PT-01(4.0m)

    PT-01(6.0m)

    PT-01(7.0m)

    PT-02(1.0m)

    PT-02(2.0m)

    PT-02(4.0m)

    PT-02(5.0m)

    PT-02(7.2m)

    PT-02(9.0m)

    PT-03(1.0m)

    PT-03(3.0m)

    PT-03(4.0m)

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    26/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    26

    Figura5-4. Esquema del número de golpes N corregido de ensayo SPT contra la profundidad, para las tres perforacionesejecutadas en la zona de estudio.

    a. P-4 b. P-5 c. P-6

    Figura 5-5. Esquema de la humedad y límites de consistencia del material contra la profundidad para las perforacionesP-4, P-5y P-6.

    El peso unitario de este material se calculó por medio del ensayo de peso unitario. En la Tabla 5-7 se presenta unresumen de los ensayos de peso unitario. Se obtiene un peso unitario medio de 18.0kN/m3, que se considera adecuadopara este tipo de material fino.

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    0 20 40 60

       P   r   o    f   u   n    d   i    d   a    d    [   m    ]

    N 60

    PT-04

    PT-05

    PT-06

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    0 20 40 60

       P   r   o    f   u   n    d   i    d   a    d    [   m    ]

    Humedad natural y límites de

    consistencia

    PT-04

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    0 20 40 60

       P   r   o    f   u   n    d   i    d   a    d    [   m    ]

    Humedad natural y límites de

    consistencia

    PT-05

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    0 20 40 60

       P   r   o    f   u   n    d   i    d   a    d    [   m    ]

    Humedad natural y límites de

    consistencia

    PT-06

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    27/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    27

    Tabla5-7. Resumen de resultados de los ensayos de peso unitario.

    PerforaciónProfundidad

    (m)Peso unitario

    (kN/m3)

    P-4 2,00 - 2,50 18.0

     Arena limosa

    Subyaciendo el estrato de arcillas de baja plasticidad se encuentran intercalados, entre niveles de arcillas, dos estratosde arenas limosas. Un nivel superior de color café (Arena limoarcillosa 1, entre 1.2m y 2.8m de profundidad) y otroinferior de color gris (Arena limoarcillosa2, entre6.8m y9.8m de profundidad).

    Los ensayos de penetración estándar SPT ejecutados en las perforaciones donde se encontraron estos materialesaluviales gruesos arrojaron valores de N60 de entre 2 y 6 golpes/pie para el nivel superior de arenas con un valor promedio de4 golpes/pie, indicando que estas arenas se encuentran de muy sueltas asueltas, según el criterio que sepresenta en la Tabla5-8. Para el nivel inferior de arenas el valor promedio de N60 es de 11 golpes/pie oscilando entre 9

    y 12golpes/pie, clasificando como una arena de compacidad suelta a medio suelta.

    Tabla 5-8. Criterio para la descripción de la densidad de las arenas con base en el número de golpes/pie corregido delensayo SPT (Terzaghi, Peck & Mesri. 3ra Edición, 1996 - Tabla 12.1).

    N60 (golpes/pie) Descripción0- 4 Muy suelta4 - 10 Suelta10- 20 Medio suelta20- 30 Medio densa30- 50 Densa> 50 Muy densa

    Los ensayos de granulometría por tamizado ejecutados sobre muestras de este material arrojaron valores de contenidode finos, que van desde28.0a42.0%, de arenas desde32.0a 42.0%y de gravas desde 26.0 hasta 30.0%por lo que seclasificó a este material como arenas limoarcillosas (SM-SC). De acuerdo a la experiencia de Ingsuelos en proyectossimilares, para una mayor seguridad se determinó queel contenido de finos dentro de este material no es suficiente paracontemplar que este pueda comportarse como un material cohesivo, por lo que no es pertinente determinar límites deconsistencia de su fracción fina o considerar que su comportamiento mecánico estará afectado por cohesión.

    Como se puede ver en la Figura 5-6, más del 60% del material pasa el tamiz No. 40, que corresponde al límite superior de las arenas finas. Por lo anterior, las arenas limoarcillosas que conforman el suelo de fundación son clasificadas comode granomedio afino. Este material se encuentra sumergido.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    28/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    28

    Figura5-6.Curva granulométrica paradosmuestrasde arenas extraída de la perforación P-4.

     A continuación se presenta la descripción geotécnica de los perfiles de fundación típicos encontrados con las tresperforaciones ejecutadas. En general se identificaron dos perfiles típicos:

    Perfil de sueloNo1

    Unprimer perfil, constituido superficialmente por un estrato de arcillas de baja plasticidad con un espesor aproximado de1.0m, apoyado sobre estrato de arena limosa de 2.0m de espesor. Por debajo del nivel de arena se encuentra un estratode arcilla de baja plasticidad (espesor = 3.0m) el cual suprayace a un estrato de arena limosa de 3.0m de espesor.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0,010,1110100

       %    P

       A   S   A

    TAMAÑO PARTÍCULA (mm)

    G R A N U L O M E T R Í A P O R T A M I Z A D O

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0,010,1110100

       %    P

       A   S   A

    TAMAÑO PARTÍCULA (mm)

    G R A N U L O M E T R Í A P O R T A M I Z A D O

    No. 40

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    29/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    29

    Finalmente, se encuentra el nivel de arcillolita donde se presentó rechazo en el ensayo de penetración estandar. Esteperfil fue registrado con la perforación P-4 y de ahora en adelante será nombrado comoPerfil desueloNo1.

    Perfil de fundación No 2

    Un segundo perfil, constituido a lo largo de toda su longitud por arcillas de baja plasticidad con un espesor que varíaentre6.0m y 11.00m, apoyado sobre un nivel de arcillolita. Este perfil de fundación fue registrado con las perforacionesP-5y P- 6y de ahora en adelante será nombrado como Perfil de fundación No 2.

    5.4 NIVEL FREÁTICO EN LAZONA

    La profundidad del nivel freático (NF) se verificó por medio de la constante medición de este nivel durante la ejecución delas exploraciones en campo. Estas mediciones indicaron que el nivel se encontrópor lo general a una profundad de entre1.0 y1.4mmedidosdesdeel nivel del terreno.

    5.4.1 Consideraciones especiales para arenas con contenido de finos

    Como se puede evidenciar en los ensayos de granulometrías realizados en las arenas estas tienen una porcentaje definos que va entre el 28al 42% y nose considera que esto genera un exceso de presión de poros considerable.

    5.5 PARÁMETROS DE RESISTENCIA AL CORTE DE LOSMATERIALES

    La determinación de los parámetros de resistencia al corte de la gran mayoría de los materiales descritos anteriormentese llevó a cabo por medio de correlaciones empíricas que emplean el número de golpes del ensayos SPT y los índicesde plasticidad y liquidez del material. Solo fue posible obtener una muestra inalterada paracompresión inconfinadade laperforación P-4auna profundidad de 3.5m.

    5.5.1 Parámetros de resistencia al corte no drenado (Su)

    5.5.1.1 Arcillade baja plasticidad

    El valor de la resistencia al corte no drenado (Su) de este material se determinó a través de las correlaciones empíricasde Yilmaz (2000), Bardet (1997) y del Naval Facilities Engineering Command (NAVFAC) (1986), que por medio deparámetros como el índice de liquidez y el número de golpes del ensayo SPT permiten determinar el valor de Su demateriales de esta naturaleza. En la Figura 5-7, la Figura 5-8 y la Figura 5-9 la se presentan gráficos de las tres

    correlaciones Yilmaz (2000), Bardet (1997) y NAVFAC (1986) respectivamente.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    30/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    30

    Figura5-7. Relación entre la resistencia al corte no drenado (Su) y el Índice de Liquidez. (Yilmaz, 2000).

    Figura5-8. Relación entre la resistencia al corte no drenado (Su) y el Índice de Liquidez. (Bardet, 1997).

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    31/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    31

    Figura5-9. Relación entre la resistencia al corte no drenado (Su) y el ensayo de SPT (NAVFAC DM-7.1, 1986).

    En la Tabla5-9 se presenta un resumen de los valores obtenidos para la resistencia al corte no drenado del material por medio de las correlaciones antes descritas.

    Tabla5-9. Resultados del cálculo del valor de Su por medio de correlaciones empíricas.

    Perforación

    Profundidad (m)

    N60 w (%)

    Límites de Atterberg Su (kPa)

    Inicial Final LL LP IP IL Yilmaz,

    2000

    NAVFACDM-7.1,1986

    P- 4

    0,50 1,20 2 13,20 19 14 5 -0,16 122 8

    4,00 5,00 3 14,10 22 15 7 -0,13 118 12

    5,00 6,00 13 13,80 22 15 7 -0,13 118 47

    6,00 7,00 17 11,70 19 14 5 -0,46 176 62

    P- 5

    0,50 1,00 6 17,10 26 15 11 0,19 80 22

    1,00 2,00 6 14,60 26 15 11 0,19 80 22

    2,00 3,00 7 14,20 26 15 11 -0,07 110 26

    3,00 4,00 8 13,30 24 15 9 -0,19 126 29

    4,00 5,00 10 10,70 24 15 9 -0,19 126 37

    5,00 6,00 12 15,00 24 14 10 0,10 89 46

    6,00 7,00 6 9,60 24 14 10 0,10 89 22

    7,00 8,00 19 16,20 25 16 9 0,02 98 70

    8,00 9,00 10 14,70 25 16 9 0,02 98 36

    9,00 10,00 21 11,70 25 16 9 0,02 98 77

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    0 10 20 30 40 50 60 70

       R  e  s   i  s   t  e  n  c   i  a  a   l  c  o  r   t  e  n  o   d  r  e

      n  a   d  a ,

       S  u   [   k   P  a   ]

    N SPT (Golpes/pie)

    Sowers, 1954

    Terzaghi & Peck, 1967

    Hara et al, 1971

    Stroud, 1974

     Arcillas deplasticidad alta

     Arcillas deplasticidad media

     Arcillas deplasticidad baja

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    32/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    32

    10,00 11,00 48 10,70 30 16 14 -0,38 159 181

    P- 6

    1,00 2,00 2 13,20 20 13 7 -0,06 108 7

    2,00 3,00 3 13,60 22 14 8 -0,05 107 13

    3,00 4,00 6 13,20 23 14 9 -0,09 112 23

    4,00 5,00 12 11,70 23 14 9 -0,09 112 44

    5,00 6,00 8 11,50 23 14 9 -0,09 112 31

    Promedio 11 13 24 15 9 -0,07 112 41

    Máximo 48 17 30 16 14 0,19 176 181

    Mínimo 2 10 19 13 5 -0,46 80 7

    Desviación estándar  10,23 1,91 2,60 0,86 2,10 0,16 23,61 38,38

    Número de datos 20 20 20 20 20 20 20 20

    Como se puede ver en la Tabla5-9 se obtuvieron valores medios de resistencia al corte no drenado de este material de

    112.0 y 176.0kPa por medio de las correlaciones de Yilmaz (2000) y desde 7.0 hasta 181.0kPa con las correlacionespropuestas porNAVFAC (1986).

    Luego de analizar estos resultados se consideró que el valor arrojado por la correlación de Yilmaz (2000) se aleja de losvalores esperados para este tipo de materiales, que para la experiencia de INGSUELOS con este tipo de materiales seespera sean de menor magnitud. El alto valor en la resistencia al corte obtenido con estas correlaciones se debe alestado muy seco de las muestras.

    Finalmente teniendo en cuenta los resultados de los ensayos SPT y de las correlaciones empíricas, se consideróadecuado tomar un valor de resistencia al corte no drenado (Su) para el material de arcilla de 40kPa. Este valor corresponde a un valor medio de los valores obtenidosconlas correlaciones deNAVFAC (1986) y se encontró apropiadoy consistente con valores típicos de suelos con características similares.

    5.5.1.2 Arcillolitas

    En este estrato se registró rechazo durante la prueba de penetración estándar, por lo tanto se espera valores deresistencia al corte no drenado altos. De acuerdo a ensayos realizados por INGSUELOS a muestras de arcillolitasrecuperadas en otras perforaciones realizadas en la zona de estudio, una resistencia típica para estas esaproximadamente Qu entre 300kPa y 1200kPa, con un valor medio de 700kPa.

    5.6 DEFINICIÓN DE PARÁMETROSDRENADOS

    Los parámetros geotécnicos de diseños se obtuvieron con base en los resultados de ensayos de laboratorio efectuados

    en este estudio y a partir de correlaciones empíricas descritas a continuación.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    33/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    33

    5.6.1 Parámetros de resistencia al corte drenado (c y φ)

    Para la mayoría de los materiales, la obtención de estos parámetros se llevó a cabo a través de la interpretación de losensayos SPT y por medio de correlaciones empíricas. Estas correlaciones empíricas permiten calcular este parámetro através del índice de plasticidad del material.

    Angulo de fricción (φ)

    Para la determinación de este parámetro se emplearon las correlaciones de Terzaghi, Peck y Mesri (1996) y del U.S. Army Corp of Engineers; GEH, (2002) y corresponden a una curva que relaciona el ángulo de fricción y el índice deplasticidad con base en resultados experimentales para una gran cantidad de muestras de arcillas blandas, arcillasrígidas, arcillolitas y minerales arcillosos. Véase en la Figura5-10y en la Figura5-11las correlaciones de Terzaghi, Pecky Mesri (1996) y del U.S. Army Corp of Engineers; GEH, (2002) respectivamente.

    Figura5-10. Relación entre el ángulo de fricción y el índice de plasticidad de suelos finos (Terzaghi, Peck y Mesri, 1996).

    Figura 5-11. Relación entre el ángulo de fricción y el índice de plasticidad de suelos finos (U.S. Army Corp of Engineers;GEH, 2002).

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    34/55

    INGSUELOS S A S

     

    Cohesión efectiva (c)

    La resistencia al corte drenada de scaracterización de depósitos cuaternaparámetros de estado del suelo tale

    comportamiento con los parámetros de

    Tabla 5-10- Parámetros Geotécnicosedificios y estructuras, Gosstroy URSS,

    Tabla 5-11- Parámetros GeotécnicosCimentaciones de edificios y estructura

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126

    E-mail:ingsF

     

    uelos friccionante y cohesivos se estimó con base en laios SNIP 11-15-74 (ver Tabla 5-10 y Tabla 5-11). Esta nor

    como el índice de liquidez e índice de vacios y caract

    fricción drenada y cohesión drenada.

      ormalizados de suelos arenosos (norma rusa SNiP II-15-74Moscú, 1975).

      normalizados de sedimentos arcillosos cuaternarios (norma, Gosstroy URSS, Moscú, 1975).

    INGSUELOS S A S

      S 

    .S Nit: 900.648.551-3  32174- 3205711564

    [email protected] –Caquetá

    34

     

    ormativa rusa de  ativa correlaciona

      rísticas físicas de

     

    Cimentaciones de 

    usa SNiP II-15-74 

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    35/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    35

    El índice de vacios (eo) utilizado para obtener el parámetro de cohesión, corresponde a valores de referencia obtenidospara materiales con características similares en otras zonas de estudio en la ciudad de Florencia.

    5.6.1.1 Arcillas de baja plasticidad

    Para determinar los parámetros geomecánicos en condiciones drenadas c y φ’ del depósito de arcilla se utilizaron losresultados de laboratorio obtenidos para este estrato, las correlaciones de Terzaghi, Peck y Mesri (1996) y del U.S. ArmyCorp of Engineers; GEH, (2002) y la metodología Rusa descrita numerales anteriores. Estos ensayos se hicieron paramuestras recuperadasa lo largo de todo el perfil de suelo explorado.

    De acuerdo a las correlaciones de Terzaghi, Peck y Mesri (1996) y del U.S. Army Corp of Engineers; GEH, (2002) Elmaterial presenta un valor medio de φ’ de 30. En cuanto a la obtención del parámetro de cohesión drenada con lametodología Rusa, debido a que esta permite obtener este parámetro para índices de liquidez positivos se considero ellímite inferior permitido para el índice de liquidez (IL=0). Con este valor el ángulo de fricción para un suelo con un muybajo contenido de humedad (las muestras no representan el estado in situ) y una relación de vacios media (e=0.85) seespera sea de32kPa. Debidoa queelsueloenel sitiohaestadoen constantemovimiento, esteparámetrodecohesión

    efectivoesmuyprobable tengaunvalormuybajo osehayaperdido, por lo tantoseconsideraparaposteriores análisis ydiseño que seconsidere la pérdida total decohesiónpor alteración del material. Adicionalmente, se esperan valores dehumedad mayores y próximos a la saturación de este material debido a que esta arcilla se encuentra por debajo del nivelfreático. Considerando lo anteriormente expuesto, los valores de cohesión y fricción recomendados para este nivel desuelo son0kPa(cohesiónnula) y 25°, respectivamente.

    Tabla 5-12. Resumen de resultados del cálculo del ángulo de fricción interna (φ’) y de la cohesión efectiva (c) para elmaterial de arcilla (Arcilla de baja plasticidad)por medio de correlaciones empíricas.

    Perf.

    Prof. (m)

    w(%)

    Límites de Atterberg φ (°)c’

    (kPa)

    Ini. Fin. LL LP IP ILTerzaghi, Pecky Mesri, 1996

    U.S. ArmyCorp of 

    Engineers;GEH, 2002

    Norm.Rusa

    Norm.Rusa

    P- 4

    0,50 1,20 13,20 19 14 5 -0,16 30 33 14 32

    4,00 5,00 14,10 22 15 7 -0,13 30 32 14 32

    5,00 6,00 13,80 22 15 7 -0,13 30 32 14 32

    6,00 7,00 11,70 19 14 5 -0,46 30 33 14 32

    10,00 11,00 9,30 37 18 19 -0,46 28 29 14 32

    P- 5

    0,50 1,00 17,10 26 15 11 0,19 30 31 14 32

    1,00 2,00 14,60 26 15 11 0,19 30 31 14 32

    2,00 3,00 14,20 26 15 11 -0,07 30 31 14 32

    3,00 4,00 13,30 24 15 9 -0,19 30 31 14 32

    4,00 5,00 10,70 24 15 9 -0,19 30 31 14 32

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    36/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    36

    Perf.

    Prof. (m)

    w

    (%)

    Límites de Atterberg φ (°)c’

    (kPa)

    Ini. Fin. LL LP IP ILTerzaghi, Pecky Mesri, 1996

    U.S. ArmyCorp of 

    Engineers;GEH, 2002

    Norm.Rusa

    Norm.Rusa

    5,00 6,00 15,00 24 14 10 0,10 30 31 14 32

    6,00 7,00 9,60 24 14 10 0,10 30 31 14 32

    7,00 8,00 16,20 25 16 9 0,02 30 31 14 32

    8,00 9,00 14,70 25 16 9 0,02 30 31 14 32

    9,00 10,00 11,70 25 16 9 0,02 30 31 14 32

    10,00 11,00 10,70 30 16 14 -0,38 29 30 14 32

    P- 6

    0,50 1,00 12,60 20 13 7 -0,06 30 32 14 32

    1,00 2,00 13,20 20 13 7 -0,06 30 32 14 32

    2,00 3,00 13,60 22 14 8 -0,05 30 32 14 32

    3,00 4,00 13,20 23 14 9 -0,09 30 31 14 32

    4,00 5,00 11,70 23 14 9 -0,09 30 31 14 32

    5,00 6,00 11,50 23 14 9 -0,09 30 31 14 32

    Promedio 13 24 15 9 -0,09 30 31 14 32

    Máximo 17 37 18 19 0,19 30 33 14 32

    Mínimo 9 19 13 5 -0,46 28 29 14 32

    Desv. Estándar  2,00 3,88 1,15 2,98 0,18 0,47 0,88 0,00 0,00

    Número de datos 22 22 22 22 22 22 22 22 22

    5.6.1.2 Arenas limoarcillosas

    Las arenas limosas que se encuentran intercalandoel material fino enel suelo de fundaciónen la zona geotécnica No 1,fueron caracterizadas por medio de correlaciones para los ensayos de SPT ejecutados en la zona. Paraesta arenas nofue posible obtener una muestra inalterada para realizar ensayos de corte directo, en este caso no fue posible obtener lamuestra por la densidadmedio suelta de este material en el sitio.

    Como se mencionó anteriormente el contenido de finos de estas arenas y su estado suelto no permiten considerar que el

    comportamiento mecánico de las mismas esté afectado por cohesión. Por este motivo se considerará que la cohesiónefectiva (c) de estas arenas es nula (0.0 kPa) y que el comportamiento del material estará netamente controlado por elángulo de fricción interna.

    Un resumen de la determinación del valor deφ’ por medio de la interpretación de ensayos SPTy el uso de correlacionesempíricas se presenta en la Tabla 5-13. En esta tabla se presentan las perforaciones en las que se detectó el estrato dearena y la profundidad a la que se encuentra el estrato.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    37/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    37

    Tabla 5-13. Resumen del cálculo del ángulo de fricción internoφ’, del peso unitario y del módulo de elasticidad (Es) por 

    medio de correlaciones para el ensayoSPT para el depósito aluvial grueso compuesto por arenas limosas de grano fino.

    Perforación

    Profundidad (m)

    N60Descripción

    dedensidad

    Promedio en el estrato

    Inicial Finalφ (°)Peck

    φ (°)Peck,

    Hanson &Thombum

    (1974)

    γ(kN/m3)

    Es(MPa)

    P- 1

    1 2 2 Muy Suelta 29 27 18 4,3

    2 3 6 Suelta 29 27 18 5,3

    7 8 10 Suelta 31 30 18 6,3

    8 9 9 Suelta 31 30 18 6,0

    9 9,8 12MedioSuelta

    31 3018 6,8

    Promedio 8 30 29 18 5,7

    Máximo 12 31 30 18 6,8

    Mínimo 2 29 27 18 4,3

    Desviación estándar  3,90 1,10 1,64 0,00 0,97

    Número de datos 5 5 5 5 5

    Como se puede ver en la tabla los valores de φ’ obtenidos para este material son muy similares para los diferentesensayos deSPT ejecutados en diferentes profundidades y congruentes con los que se espera para este tipo de materialgranular. El valor de medio del ángulo de fricción obtenido es de 30°.

    5.7 PARÁMETROS DE DEFORMABILIDAD DE LOS MATERIALES

    5.7.1 Módulos de elasticidad

    El módulo de elasticidad (Es), que corresponde a la relación entre la deformación del material y la aplicación deesfuerzos en el rango elástico, se determinó para los suelos de fundación por medio de correlaciones para el ensayoSPT. Estos fueron comparados y verificados con los valores de referencia para materiales similares presentados en laTabla 5-14.

    Tabla5-14. Criterio de valores típicos y del módulo de elasticidad (Es) para materiales cohesivos y materiales arenosos.

    Tipo de suelo Descripción Es (MPa)

    Materiales cohesivos(arcillas y limos)

    Blandas 1–15Firme 15–30Duras 30- 100

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    38/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    38

    Tipo de suelo Descripción Es (MPa)

     ArenasSueltas 10- 20

    Medio sueltas 20- 40Densas 40- 80

    5.7.1.1 Módulos de elasticidad Zona Geotécnica1

    En la Tabla 5-15 se presenta el resumen de los valores del módulo para las arcillas y limos de fundaciónrespectivamente.

    Tabla5-15. Resumen del cálculo del módulo de elasticidad (Es) por medio de correlaciones para el ensayo SPT para losdiferentes materiales en la zona geotécnica1.

    Prof.(m)

    ZONA 2 PerforaciónProfundidaddel estrato

    (m)N60

    Promedio en elestrato

    Es (MPa)

    Arenas

    Es (MPa)

    arcillas0,0

     Arcilla de baja plasticidad 1

    Zona 1P- 4

    0.0- 0.5 2   7,5

    1.0- 1.5 2   7,5

    1,2

     Arena limosa1

    1.5- 2.0 4   4,8

    2.0- 2.5 6   5,3

    2.5- 3.0 6   5,3

    3.0- 3.5 6   5,3

    2,8

     Arcilla de baja plasticidad 2

    3.5- 4.0 3   11,3

    4.0- 4.5 3   11,3

    4.5- 5.0 3   11,3

    5.0- 5.5 12   45,0

    5.5- 6.0 12   45,0

    6.0- 6.5 16   60,0

    6,8

     Arena limosa2

    6.5- 7.0 16   7,8

    7.0- 7.5 10   6,3

    7.5- 8.0 10   6,3

    8.0- 8.5 9   6,0

    8.5- 9.0 9   6,0

    9.0- 9.5 12   6,8

    9,8

     Arcillade baja plasticidad3

    9.5- 10.0 12   45,0

    10.0- 10.5 35   131,3

    10.5- 11.0 54   202,511,0  Arcillolita 11.0 -11.5 100   375,0

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    39/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    39

    LaTabla 5-15muestra que la arcilla presenta valores del módulo entre7.5y 11.3MPa con unvalor medio del módulo deeste material de 10.0MPa que corresponde a un material cohesivo de consistencia blanda (véase Tabla 5-14), que engeneral representa el estado actual del nivel superior en esta zona. El nivel inferior, que correspondea la meteorizaciónde la arcillolita, presenta un módulo de elasticidad de 100MPa.

    Como se puede ver la misma tabla el módulo de elasticidad para el material de arenavaría entre 4.8y 7.8MPa, que seconsideran adecuados para este tipo de material teniendo en cuenta que este se encuentra en un estado muy suelta amedio suelto. El valor promedio obtenido para este material es de6.0MPa.

    Para una profundidad mayor, desde los 9.80m y hasta los 11.0m el suelo presenta un rigidez alta, con un valor promediode 188Mpa, el cual oscila entre 45.0 y 375. 0MPa.

    5.7.1.2 Módulos de elasticidad Zona Geotécnica2

    En laTabla5-16se presenta el resumen de los valores del módulo para las arcillas que conforman la zona geotécnica 2.

    Tabla5-16. Resumen del cálculo del módulo de elasticidad (Es) por medio de correlaciones para el ensayo SPT para losdiferentes materiales en la zona geotécnica2.

    Prof.(m)

    ZONA 2 PerforaciónProfundidaddel estrato

    (m)N60

    Es (MPa)arcillas

    0,0

     Arcilla de baja plasticidad 1

    Zona 2P- 5, P- 6

    0.0- 0.5 6   22,5

    1.0- 1.5 6   22,5

    1.5- 2.0 6   22,5

    2.0- 2.5 6   22,5

    2,0 2.5- 3.0 6   22,5

    3.0- 3.5 7   26,3

    3.5- 4.0 7   26,3

    4.0- 4.5 8   30,0

    4,0 4.5- 5.0 8   30,0

     Arcilla de baja plasticidad 2

    5.0- 5.5 10   37,5

    5.5- 6.0 10   37,5

    6.0- 6.5 12   45,0

    6,0 6.5- 7.0 12   45,0

    7.0- 7.5 6   22,5

    7.5- 8.0 6   22,5

    8.0- 8.5 19   71,3

    8,0 8.5- 9.0 19   71,3

    9.0- 9.5 10   37,5

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    40/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    40

    9.5- 10.0 10   37,5

    10.0- 10.5 21   78,8

    10,0 10.5- 11.0 21   78,8

    11.0- 11.5 33   123,811,0  Arcillolita

    La Tabla 5-16 muestra que los material de arcilla hasta una profundidad de 5.0m de fundación presenta valores delmódulo entre 22.5 y 30.0MPa con un valor medio del módulo de este material de 25.0MPa que corresponde a unmaterial cohesivo de consistencia firme (véase Tabla 5-14). Entre los 5.0 y 8.0m el valor promedio del módulo deelasticidad es de 42.8MPa. Para una profundidad mayor y hasta los 11.0m el suelo presenta un rigidez alta, con un valor promedio de93.8Mpa, el cual oscila entre 78.8y 123.8MPa.

    De acuerdo con los anteriores resultados, los módulos de elasticidad propuestos para los diferentes materialescorresponden a los presentados en laTabla5-17.

    Tabla5-17. Módulos de elasticidad materiales de fundación

    MaterialConsistencia odescripción de

    densidadw(%)

    Peso unitarioseco

    Peso unitariohúmedo

    Módulo deelasticidad

    γd γhumEs (MPa)

    (kN/m³) (kN/m³)

    (Suelo de fundación) Medio firme ablanda

    15 14,8 17,0 8,0 Arcilla de baja plasticidad 1

    (Suelo de fundación)Firme 13 15,5 17,5 42,8

     Arcilla de baja plasticidad 2

    (Suelo de fundación)Firme 12 16,0 17,9 93,8

     Arcilla de baja plasticidad 3

    (Suelo de fundación)Medio Suelta 13 15,0 17,0 5,0

     Arena Limoarcillosa 1

    (Suelo de fundación)Medio Suelta 11 15,8 17,5 6,5

     Arena Limoarcillosa 2

    5.7.2 Consolidación

    Finalmente, aunque no se realizaron ensayos de consolidación, se estimaron los valores de índice de compresión virgen(Cc) e índice de recompresión (Cr), relacionados con los asentamientos por consolidación.

    Estos índices fueron estimados a partir de correlaciones empíricas en función de propiedades índice propuestas por losautores relacionados en la Tabla5-18. Las correlaciones seleccionadas fueron las propuestas por Nakase y otros, la cualrelaciona el índice de plasticidad con Cc y Cr.

  • 8/18/2019 CARACTERIZACION - V0

    41/55

    INGSUELOS S A S

    LABORATORIO DE SUELOS, CONCRETOS Y PAVIMENTOSESTUDIOS Y DISEÑOS GEOTECNICOS

    INGSUELOS S.A.S Nit: 900.648.551-3Calle 4A # 12B-53 barrio versalles, Cels: 3126432174- 3205711564

    E-mail:[email protected]–Caquetá

    41

    Tabla5-18. Correlaciones empíricas para estimar Cc y Cr 

    AUTOR ECUACI N DE CORRELACI N

    Dónde:

    wL: Límite líquido

    e0: Relación de vacíos

    wN: Humedad natural

    γ sat