EXPLORACIN GEOTECNICA TAREA 1

Carlos Francisco Pereyra Mosqueda D01

Mecnica de Suelos I Profesor: Vzquez Ortiz Carlos Alejandro

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Exploracin Geotcnica

Se tiene la necesidad de contar, tanto en la etapa de proyecto como durante la ejecucin de la

obra que se trate, con datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo con el que se est

tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir una concepcin

razonablemente exacta de las propiedades fsicas del suelo que hayan de ser consideradas en

su anlisis. Es en el laboratorio de mecnica de suelos en donde el proyectista ha de obtener

los datos definitivos para su trabajo; primero, al realizar las pruebas de clasificacin ubicara en

forma correcta la naturaleza del problema que se le presenta y de esta ubicacin podr

decidir, como segunda fase de un trabajo, las pruebas ms adecuadas que requiere su

problema en particular, para definir las caractersticas de deformacin, y resistencia a los

esfuerzos en el suelo con el que haya de laborar.

La investigacin del subsuelo constituye una de las etapas del estudio geotcnico general de

un lote que se realiza para determinar si un sitio es apropiado para una obra de ingeniera

determinada y para poder preparar su diseo adecuado y econmico.

Los objetivos principales de la investigacin del subsuelo son:

a) Establecer el perfil del suelo en el sitio, determinando la secuencia de los estratos en

funcin de la profundidad, su espesor y la continuidad lateral de cada estrato y, si es

necesario, la profundidad del lecho rocoso.

b) Obtener informacin con respecto a las caractersticas del nivel fretico en el sitio.

c) Determinar las propiedades necesarias para la identificacin, descripcin y

clasificacin de los diferentes estratos y obtener los parmetros necesarios para el

diseo, cuando sea posible.

Exploracin del subsuelo

La exploracin del subsuelo por lo general se hace mediante pozos de inspeccin (apiques) o

sondeos (perforaciones). La localizacin y el espaciamiento entre los pozos de inspeccin o los

sondeos deben escogerse de tal manera que permitan destacar las condiciones geotcnicas de

los puntos de dificultad o importancia ingenieril especiales, adems de aportar informacin

general sobre las condiciones geotcnicas como un todo.

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Pozos de inspeccin

Se excavan usualmente con la ayuda de una retroexcavadora; permiten examinar las

condiciones del terreno in situ en sentido vertical y horizontal.

Sondeos

Se realizan mediante diferentes tcnicas de perforacin cuya escogencia depende del

dimetro necesario en la perforacin, de la profundidad de exploracin y de la localizacin del

sitio.

Tipos de sondeos

Mtodos de exploracin de carcter preliminar

a) Pozos a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado.

b) Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o mtodos similares.

c) Mtodos de lavado.

d) Mtodo de penetracin estndar.

e) Mtodo de penetracin cnica.

f) Perforaciones en boleos y gravas (con barretones, etc.)

Mtodos de sondeo definitivo

a) Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado.

b) Mtodos con tubo de pared delgada.

c) Mtodos rotatorios para roca.

Mtodos geofsicos

a) Ssmico.

b) De resistencia elctrica.

c) Magntico y gravimtrico.

A continuacin se describen brevemente los diferentes mtodos mencionados.

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Sondeos exploratorios

a) Pozos a cielo abierto

Se considera como el mtodo ms satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, ya

que consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un tcnico pueda

directamente bajar y examinar los diferentes estratos del suelo en su forma natural, as como

darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua contenida en el suelo.

Desgraciadamente este tipo de excavacin no puede llevarse a grandes profundidades a causa,

sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua bajo el nivel fretico.

En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos

que se hayan encontrado. Las muestras alteradas son simplemente porciones de suelo que se

protegern contra perdidas de humedad introducindolas en frascos o bolsas emparafinadas.

Las muestras inalteradas debern tomarse con precauciones, generalmente labrando la

muestra en una oquedad que se practique al efecto en la pared del pozo. La muestra debe

protegerse contra perdidas de humedad envolvindola en una o ms capas de manta

debidamente impermeabilizada con brea y parafina.

b) Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o mtodos similares

En estos sondeos exploratorios la muestra de suelo obtenida es completamente alterada, pero

suele ser representativa del suelo en lo referente a contenido de agua, por lo menos en el

suelo muy plstico. La muestra se extrae con herramientas del tipo mostrado en la Fig. A-1.

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Las herramientas se conectan al extremo de una tubera de perforacin, formada por

secciones de igual longitud, que se van aadiendo segn aumenta la profundidad del sondeo.

En arenas colocadas bajo el nivel de aguas freticas estas herramientas no suelen poder

extraer muestras y en estos casos es preferible recurrir al uso de cucharas especiales.

En la figura A-2 aparecen esquemticamente dos de las ms comunes.

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Es claro que en todos estos casos las muestras son cuando mucho apropiadas solamente para

pruebas de clasificacin y, en general, para aquellas pruebas que no requieren muestra

inalterada. El contenido de las muestras del barreno suele ser mayor del real, por lo que el

mtodo no excluye la obtencin de muestras ms apropiadas, por lo menos cada vez que se

alcanza un nuevo estrato.

Un inconveniente serio de la perforacin con barrenos se tiene cuando la secuencia

estratigrfica del suelo es tal que a un estrato firme sigue uno blando. En estos casos es muy

frecuente que se pierda la frontera entre ambos o aun la misma presencia del blando.

c) Mtodo de lavado

Este mtodo constituye un procedimiento econmico y rpido para conocer aproximadamente

la estratigrafa del subsuelo.

Las muestras obtenidas en lavado son tan alteradas que prcticamente no deben ser

consideradas como suficientemente representativas para realizar ninguna prueba de

laboratorio.

El equipo necesario para realizar la perforacin incluye in trpode con polea y martinete

suspendido, de 80 a 150 kg de peso, cuya funcin es hincar en el suelo a golpes el ademe

necesario para la operacin.

La operacin consiste en inyectar agua en la perforacin, una vez hincado el ademe, la cual

forma una suspensin con el suelo en el fondo del pozo y sale al exterior a travs del espacio

comprendido entre el ademe y la tubera de inyeccin; una vez fuera es recogida en un

recipiente en el cual se puede analizar el sedimento. El procedimiento debe ir complementado

en todos los casos por un muestreo con una cuchara sacamuestras apropiada, colocada en el

extremo de la tubera en lugar del trpano; mientras las caractersticas del suelo no cambien

ser suficiente obtener una muestra cada 1.50 m aproximadamente, pero al obtener un

cambio en el agua eyectada debe procederse de inmediato a un nuevo muestreo.

En la fig. A-3 aparece un esquema del equipo de perforacin y algunos modelos de trpanos

perforados.

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d) Mtodo de penetracin estndar

Este procedimiento es entre todos los exploratorios preliminares, quiz el que rinde mejores

resultados en la prctica y proporciona ms til informacin en torno al subsuelo y no solo en

referente a descripcin; probablemente es tambin el ms ampliamente usado para esos fines

en Mxico.

En suelos puramente friccionantes la prueba permite conocer la compacidad de los mantos

que, como repetidamente se indic, es la caracterstica fundamental respecto a su

comportamiento mecnico. En suelos plsticos la prueba permite adquirir una idea, si bien

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tosca, de la resistencia a la compresin simple. Adems el mtodo lleva implcito un muestreo,

que proporciona muestras alteradas representativas del suelo en estudio.

El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un muestreador especial

(muestreador o penetrmetro estndar) de dimensiones establecidas, que aparece

esquemticamente en la fig. A-5.

El penetrmetro se enrosca al extremo de la tubera de perforacin y la prueba consiste en

hacerlo penetrar a golpes dados por un martinete de 63.5 kg que cae desde 76 cm, contando

el nmero de golpes necesario para lograr una penetracin de 30 cm. El martinete, hueco y

guiado por la misma tubera de perforacin, es elevado por un cable que pasa por la polea del

trpode y dejado caer desde la altura requerida contra un ensanchamiento de la misma tubera

de perforacin hecho al efecto, en cada avance de 60 cm debe retirarse el penetrmetro,

removiendo al suelo de su interior, el cual constituye la muestra.

El fondo del pozo debe ser previamente limpiado de manera cuidadosa, usando posteadora o

cuchara. Una vez limpio el pozo, el muestreador se hace descender hasta tocar el fondo y,

seguidamente, a golpes, se hace que el penetrmetro entre 15 cm dentro del suelo. Desde

este momento deben contarse los golpes necesarios para lograr la penetracin de los

siguientes 30 cm. A continuacin hgase penetrar el muestreador en toda su longitud. Al

retirar el penetrmetro, el suelo que haya entrado en su interior es la muestra que puede

obtenerse con este procedimiento.

e) Mtodo de penetracin cnica

A modo de resumen podra decirse que las pruebas de penetracin cnica, esttica o dinmica,

son tiles en zonas cuya estratigrafa sea ya ampliamente conocida a priori y cuando se desee

simplemente obtener informacin de sus caractersticas en un lugar especfico; pero son

pruebas de muy problemtica interpretacin en lugares no explorados a fondo previamente.

La prueba de penetracin estndar debe estimarse preferible en todos los casos en que su

realizacin sea posible.

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Mtodos de sondeo definitivo

a) Muestreo con tubos de pared delgada

Se debe a M. J. Hvorslev un estudio exhaustivo moderno que condujo a procedimientos de

muestreo con tubos de pared delgada que, por lo menos en suelos cohesivos, se usan

actualmente en forma prcticamente nica. Muestreadores de tal tipo existen en muchos

modelos y es frecuente que cada institucin especializada desarrolle el suyo propio. El grado

de perturbacin que produce el muestreador depende principalmente, segn el propio

Hvorslev puso de manifiesto, del procedimiento usado para su hincado; las experiencias han

comprobado que si se desea un grado de alteracin mnimo aceptable, ese hincado debe

efectuarse ejerciendo presin continuada y no a golpes ni con ningn otro mtodo dinmico.

Hincando el tubo a presin, a velocidad constante y para un cierto dimetro de tubo, el grado

de alteracin parece depender esencialmente de la llamada relacin de reas.

Donde De es el dimetro exterior del tubo y Di el interior. La expresin anterior equivale a la

relacin entre el rea de la corona solida del tubo y el rea exterior del mismo. Dicha relacin

no debe ser mayor de 10% en muestreadores de 5 cm de dimetro interior, hoy de escaso uso

por requerirse en general muestras de mayor dimetro y, aunque en muestreadores de mayor

dimetro pueden admitirse valores algo mayores, no existen motivos prcticos que impidan

satisfacer fcilmente el primer valor.

Mtodos geofsicos

a) Mtodo de resistencia elctrica

Este mtodo se basa en el hecho de que los suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan

una mayor o menor resistividad elctrica cuando una corriente es inducida a su travs. Su

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principal aplicacin est en el campo de la minera, pero en mecnica de suelos se ha aplicado

para determinar la presencia de estratos en roca de subsuelo.

La resistividad elctrica de una zona de suelo puede medirse colocando cuatro electrodos

igualmente espaciados en la superficie y alineados; los dos exteriores, conectados en serie a

una batera son los electrodos de corriente (medida por un miliampermetro), en tanto que los

interiores se denominan de potencial y estn conectados a un potencimetro que mide la

diferencia de potencial de la corriente circulante.

El mtodo sirve, en primer lugar para medir las resistividades a diferentes profundidades, en

un mismo lugar y, en segundo, para medir la resistividad a una profundidad, a lo largo de un

perfil.

Conclusiones

Es necesario contar con los conocimientos mnimos sobre los tipos de sondeos que existen

para as en su debido momento saber decidir que mtodo se puede utilizar para analizar el

terreno donde se piensa realizar cualquier obra civil.

Es importante conocer cules son las ventajas o desventajas que presenta cada mtodo

porque as dependiendo de la necesidad que se presente, ya sea solamente identificar los

diferentes estratos que existen en el terreno o realizar una prueba rigurosa de laboratorio

podemos decidir que mtodo se va a utilizar.

Referencias:

Jurez Badillo-Rico Rodrguez. (1996). Mecnica de suelos. Mxico: Limusa.

Peter L. Berry- David Reid. (1993). Mecnica de suelos. Santaf de Bogot, Colombia:

Mc Graw Hill.