Mecánica de Suelos

Origen y formación de los suelos

El planeta Tierra es un organismo dinámico. El relieve actual de la Tierra, que

incluye el fondo del mar, es resultado de dos procesos antagónicos: los

internos o endógenos y los externos o exógenos.

Los procesos exógenos modifican y esculpen la superficie de la Tierra, y se

denominan externos porque tienen lugar en la superficie terrestre o en sus

proximidades. Los precesos exógenos modifican y esculpen la superficie de la

Tierra, y se denominan externos porque tienen lugar en la superficie terrestre

o en sus proximidades. Los procesos externos son una parte básica del ciclo

de las rocas ya que son los responsables de la transformación de la roca

sólida en sedimento.


Los procesos externos son:

Intemperización: fragmentación física (desintegración) y alteración química

(descomposición) de las rocas de la superficie terrestre, o cerca de ella.

Procesos gravitacionales: transporte de roca y suelo pendiente abajo por la

acción de la gravedad.

Erosión: eliminación física de material por agentes dinámicos como el agua,

el viento o el hielo.


Salvo raras excepciones, los suelos proceden de las rocas de la corteza

terrestre debido al intemperismo o meteorización. El término intemperismo

involucra diversos procesos naturales que resultan de la acción individual o

combinada de factores, tales como la temperatura, la lluvia, la gravedad y el

viento.

La influencia del intemperismo tanto física como química en todos los

materiales es evidente, nada escapa a él. El intemperismo rompe la roca y los

minerales, modifica y destruye sus características físicas y químicas, y

transporta los productos solubles. Asimismo, este proceso da origen a nuevos

minerales.

Por tanto, el intemperismo combina desintegración y descomposición de la

roca a través de dos formas distintas: intemperismo físico e intemperismo

químico.


El intemperismo físico o mecánico destruye la roca mediante desintegración

física, es decir, rompe la roca en tamaños cada vez más pequeños, pero sin

efectar apreciablemente su composición. En general, da origen a materiales

producto del rompimiento de la roca madre en fragmentos, desde boleos

hasta partículas muy pequeñas. Los principales factores del intemperismo

físico son:

• Cambios de temperatura

• Fragmentación por el hielo

• Crecimiento de cristales

• Actividad biológica

• Alivio de esfuerzos

• Gravedad


El intemperismo químico descompone la roca, da lugar a un suelo cuya

constitución mineralógica es distinta de la que tenía la roca madre o material

parental. La trasformación química de la roca madre produce nuevas

componentes mineralógicas que vienen a constituir materiales muy finos

hasta coloides. El intemperismo químico tiene lugar en presencia del agua, al

cual es el disolvente universal. La reacción de los minerales con el agua es,

quizás el cambio más importante mediante el que suceden las

descomposiciones químicas.

Las principales reacciones de los minerales con el agua son:

• Hidratación

• Hidrólisis

• Oxidación – reducción


Los cinco factores principales que controlan la formación de suelo son:

• La naturaleza de la roca madre

• El clima (precipitación y temperatura)

• La biota (organismos vivientes , vegetación y animales)

• El tiempo (periodos de exposición)

La fuente de la materia mineral meteorizada a partir de la cual se desarrolla

el suelo se denomina roca madre o material parental y es el factor

fundamental que influye en la formación del suelo. La velocidad de

meteorización depende del tipo de roca.

Propiedades de los suelos

La ingeniería geotécnica es la rama de la ingeniería civil que trata el estudio y

la solución de los problemas relacionados con el comportamiento de los

suelos y rocas.

La mecánica de suelos es la rama de la ingeniería geotécnica que estudia las

propiedades y comportamiento de los suelos.

Al suelo de manera tradicional, se le ha definido como los materiales terrosos

orgánicos e inorgánicos que se encuentran en la zona o capa directamente

encima de la corteza rocosa de nuestro planeta. Terzaghi y Peck (1967)

definieron como suelo a todo agregado natural de partículas minerales

separables por medios mecánicos de poca intensidad.

El suelo es un material natural particulado porque esta constituido por un

sistema de partículas que varían en tamaño, desde micras hasta decenas de

centímetros. Es multifásico porque puede estar compuesto de una fase sólida,

una líquida y una gaseosa.


La fase solida del suelo puede ser orgánica o inorgánica. Asociado al sistema

de partículas existe otro, el sistema de vacíos, que son los espacios entre

partículas sólidas. Comúnmente, la fase líquida es agua y la fase gaseosa,

aire. Sin embargo, los vacíos pueden estar llenos de otro líquido diferente al

agua y con otro gas distinto al aire.

El suelo es un material:

• Natural

• Heterogéneo

• Anisotrópico

• De comportamiento no lineal

• Con defectos


El desarrollo de la mecánica de suelos empezó con el uso de métodos

empíricos, lo cual ha ayudado a resolver múltiples problemas. Ahora bien, el

propósito de la mecánica de suelos moderna, apoyado en la investigación, es

sustentar sobre bases científicas y tecnológicas los conocimientos empíricos.

Puesto que la gran mayoría de las obras y estructuras descansan sobre el

terreno, el papel del suelo como material de cimentación y de construcción ha

sido siempre de gran importancia.

Terzagui y Peck (1967) comentaron ‟ … en ingeniería de cimentaciones y

mecánica de suelos, más que en cualquier otra rama de la ingeniería civil, es

necesaria la experiencia para actuar con éxito”.


Para resolver problemas de la ingeniería civil, relacionados con un material

tan variable y complejo como es el suelo, se requiere introducir un número de

características físicas y químicas, así como los métodos de ensaye que

reflejan tales características y el comportamiento de dicho material.

Las propiedades físicas del suelo, desde el enfoque de la mecánica de

suelos, se pueden clasificar en tres grupos:

• Propiedades índice

• Propiedades hidráulicas

• Propiedades mecánicas


Las propiedades índice son todas aquellas utilizables para identificar o

clasificar un suelo cualitativamente:

• Relación de vacíos

• Peso volumétrico

• Contenido de agua

• Grado de saturación

• Distribución granulométrica

• Consistencia

• Compacidad relativa

• Otras


Las propiedades hidráulicas y mecánicas son aquellas utilizables de manera

directa en el análisis y diseño en ingeniería:

• Permeabilidad

• Compresibilidad

• Resistencia al esfuerzo cortante

La medición de estas propiedades requiere operaciones muy cuidadosas y

equipo especial; para que tal medición tenga utilidad práctica, debe realizarse

en muestras inalteradas, o bien, directamente en el sitio.


Relaciones volumétricas y gravimétricas.

En general, una muestra de suelo consiste en un sistema de partículas

sólidas y otro sistema de huecos o vacíos,. Las partículas sólidas están

formadas por diferentes minerales y materia orgánica, mientras que el

sistema de vacíos puede estar ocupado parcial o totalmente por aire, agua,

materia orgánica y otros gases o líquidos.

La materia orgánica está formada por los residuos de plantas, animales y

microorganismos. El porcentaje de la materia orgánica contenida en el suelo

es bajo (< 6%), sin embargo, su influencia en el comportamiento del suelo es

importante, debido a que puede proporcionar cementación entre partículas

minerales y aumentar la capacidad de retención del agua.


Fotomicrografía de una lámina delgada de un espécimen de arena de Ottawa

C-109. Esquema idealizado de una muestra de suelo


Relaciones entre fases de un suelo


El volumen total de una muestra de suelo (V) está constituido por el volumen

de sólidos (Vs) y por el volumen de vacíos (Vv). A su vez, el volumen de

vacíos está conformado por el volumen de agua (Vw) y el volumen de aire

(Va). Lo anterior se expresa como:

V= Vv+Vs=Va+Vw+Vs Vv= Va+Vw

Las relaciones entre volúmenes usadas frecuentemente en la mecánica de

suelos son la porosidad, la relación de vacíos y el grado de saturación, las

cuales se definen de la siguiente manera:

La porosidad (n) es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen total.

Se expresa como un porcentaje y puede variar de 0 a 100% y se expresa de

la siguiente manera:


La relación de vacíos (e) es la que se establece entre el volumen de vacíos y

el volumen de sólidos. La relación de vacíos puede variar teóricamente de 0 a

, y s expresa de la siguiente manera:

El volumen especifico (v) se representa con la expresión v=1+e.

El grado de saturación (Sr) es la relación entre el volumen del agua y el

volumen de vacíos. Se expresa como un porcentaje de 0 a 100%

El contenido de agua (w) de una muestra de suelo se define como la relación

entre el peso del agua y el peso de la materia sólida. Teóricamente, esta

relación puede variar de 0 a y se expresa como un porcentaje.


La densidad de sólidos (Gs) se refiere a la relación entre la masa de un

volumen de material y masa de un volumen igual de agua. Alternativamente,

se puede definir como la relación entre el peso específico de sólidos y el peso

especifico del agua.

El término compacidad relativa es comúnmente usado para indicar el grado

de acomodo de los granos de un suelo granular y se define como:

100

Donde emáx es la relación de vacíos máxima (más suelta); emin, la relación de

vacíos mínima (más compacta); y e, la relación de vacíos in situ. Esta

ecuación permite comparar la relación de vacíos in situ directamente con la

relación de vacíos máxima y mínima de la arena.


Pesos unitarios típicos (Coduto, 1998)


Valores típicos de densidad de sólidos de varios suelos


Denominación de compacidad y valores máximos y mínimos de e, d


El análisis granulométrico de un suelo, consiste en separar por tamaños las

partículas de un suelo y determinar el porcentaje en peso de cada fracción,

con relación al peso total de la muestra y con ello poder determinar algunas

propiedades del suelo y realizar su clasificación, según el sistema único de

clasificación de suelos (SUCS).

La granulometría de un suelo se puede realizar mediante dos formas: vía

seca y húmeda, la primera generalmente se realiza a gravas y la húmeda se

realiza a arenas o gravas con alto contenido de finos.


Granulometría vía seca

Material:

• Regla de madera;

• Horno de convección;

• Báscula con aproximación a 0.01 gr

• Juego de mallas con charola y tapa


Las mallas son charolas metálicas que tienen en el fondo una cuadrícula de

alambre, de diferentes calibres, dependiendo del tamaño del cuadro que se

tenga; las mallas tienen tamaños desde de 4”, hasta la malla No. 200


Se toma una muestra representativa del suelo.

Se efectúa un cuarteo; se revuelve el material y después se separa en cuatro

partes con ayuda de una regla de madera y se toman dos partes opuestas por

el vértice.


Se colocan las mallas en forma ordenada, de la más pequeña a la más

grande, de abajo hacia arriba, en la parte inferior se coloca una charola y en

la parte superior se coloca una tapa.

Se vierte el suelo en la malla ubicada en la parte superior (la de mayor

abertura).


Se agita vigorosamente en forma circular durante un tiempo aproximado de

15 min.

Se toma el retenido en cada malla.

Se pesa cada retenido de cada malla.


Granulometría vía húmeda

Material:

• Mallas

• 2 charolas metálicas;

• Brocha;

• Cubeta de plástico (20 lts);

• Cápsulas de vidrio

• Horno de convección;

• Manguera de plástico; y

• Agua



Procedimiento

Se toma una muestra representativa del suelo.

Se deja saturando durante 24 hrs

Se coloca más agua.

Se agita el suelo en el agua, con esto la parte fina queda en suspensión en el

agua



Procedimiento

Se vierte el agua con los finos en suspensión en la cubeta

Suelo en suspensión colectado en una cubeta

Se repiten los pasos 3, 4 y 5 hasta que el agua no contenga sólidos en

suspensión.

Se coloca una malla sobre una charola metálica con agua y se vierte en la

malla el suelo



Procedimiento

Con la ayuda de la brocha se hace pasar el suelo a través de la malla, el

suelo que pasa queda en la charola metálica, el que se pasará posteriormente

por una malla de menor abertura.

El suelo retenido se coloca en una cápsula de vidrio.


Se tienen tres parámetros que se determinan de las curvas

granulométricas: el diámetro efectivo, el coeficiente de uniformidad y el

cociente de curvatura.

El diámetro efectivo D10 es el tamaño tal, que el 10% en peso del suelo

sea igual o menor. El coeficiente de uniformidad indica la pendiente

media de la parte central de la curva granulométrica (Cu = 1), su

graduación es más uniforme y se expresa de la siguiente manera:


La granulometría de la fracción fina de una muestra (material que pasa la malla No. 200) se determina por el método del hidrómetro, basado en la ley de Stokes. Este método es aplicable a partículas de tamaño comprendido entre 0.1 mm y 0.0005 mm. El método consiste en dejar sedimentar una suspensión de material. Con el hidrómetro se puede precisar la variación del peso volumétrico de la suspensión en función del tiempo. La Ley de Stokes permite determinar el diámetro equivalente máximo que al sedimentarse las partículas, estas se encuentran a la altura del bulbo del hidrómetro en un instante (t).


En un suelo se pueden presentar diferentes estados de consistencia,

dependiendo del contenido de agua que tenga, estos fueron indicados por

Atterberg, quien determinó cinco estados que van del estado sólido al estado

líquido


• Estado líquido: es el que presentan los suelos cuando manifiestan

propiedades de suspensión.

• Estado semi-líquido: es cuando los suelos tienen el comportamiento de un

fluido viscoso.

• Estado plástico: es el comportamiento de los suelos, cuando en ellos se

presenta una deformación que se mantiene permanentemente, cuando ha

sido producida por un esfuerzo aplicado en forma rápida; sin que estos se

agrieten o desmoronen y sin que sufran cambios volumétricos apreciables

(rebote elástico).

• Estado semi-sólido: es en el que la apariencia del suelo es de un sólido;

pero al ser secado disminuye su volumen.

• Estado sólido: es cuando el volumen del suelo no varía al ser sometido a

secado.


El límite de contracción, es la frontera entre el estado sólido y el semi-sólido;

el límite plástico, es la frontera entre el estado semi-sólido y el estado plástico

y el límite líquido, es la frontera entre el estado plástico y el semi-líquido. A los

límites anteriores se les llama límites de consistencia o de Atterberg.

Estado líquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión

Estado semi-líquido, con propiedades de un fluido viscoso

Estado líquido, con las propiedades y apariencia de una suspensión

Estado plástico, el suelo se comporta plásticamente

Estado semi-sólido, el suelo tiene apariencia de un sólido pero todavía disminuye

su volumen al estar sujeto a secado

Estado sólido, el volumen del suelo no varía con el secado

wL

wP

wC

PI

w

(disminuye)


El límite líquido se define como, el contenido de humedad por debajo del cual

el suelo se comporta como un material plástico. En este nivel de contenido de

humedad, el suelo está en el vértice de cambiar su comportamiento al de un

fluido viscoso. Para la determinación del límite líquido se puede utilizar la

copa de Casagrande, método de percusiones, o la utilización de conos sueco

e inglés

copa de Casagrande cono (sueco o inglés)


Determinación del límite líquido (wl) utilizando la copa de Casagrande.

El límite líquido se define arbitrariamente como: el contenido de humedad de

una masa de suelo pasante de la malla No. 4 colocada en un recipiente de

bronce en forma de cápsula, separada en dos partes por la acción de un

ranurador y dejada caer de una altura de 1 cm 25 veces, la ranura sufre un

cierre de 12.7 mm.


Determinación del límite líquido utilizando los conos Sueco e Inglés

Se puede utilizar otra técnica para la determinación del límite líquido, ésta es

la utilización de un cono que penetra en un suelo a partir de una posición en

reposo, se coloca la punta del cono que toque la superficie enrasada del

suelo a probar, se deja éste por peso propio la penetración depende del

contenido de agua. Los conos utilizados son el cono inglés y el sueco


El límite plástico se define como el contenido de agua en el que comienza a

agrietarse un rollo de suelo de un diámetro aproximado de 3.2 mm, al ser

rodado con la mano sobre una superficie lisa no absorbente.


Casagrande (1932) observó que muchas propiedades de los limos y las

arcillas se pueden correlacionar con los límites de Atterberg mediante un

gráfico al cual denominó carta de plasticidad.


Casagrande (1942) desarrolló un sistema de clasificación de suelos para el

Departamento de Ingeniería de los Estados Unidos para usarse en el

proyecto de aeropuertos durante la segunda guerra mundial. El sistema se ha

puesto al día y estandarizado de acuerdo a la norma ASTM 2000, D2487 y se

le conoce como el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS).


La base del SUCS es que los suelos finos se clasifican según su plasticidad y

los suelos gruesos de acuerdo con su granulometría.

• Los suelos de grano grueso que están compuestos de grava y arena pasan

menos del 50% la malla núm.. 200 (0.075 mm). Los símbolos de grupo

comienzan con un prefijo G o S. El prefijo G significa grava o suelo con

grava y S arena o suelo arenoso.

• Los suelos de grano fino pasan con 50% o más la malla núm.. 200. los

símbolos de grupo usan el prefijo M, que significa limo inorgánico, C para

arcillas inorgánicas, y O para limos o arcillas orgánicas. El símbolo Pt se

usa para turbas y otros suelos orgánicos.

• W= bien graduado

• P= mal graduado

• L= baja plasticidad (wL < 50%)

• H= alta plasticidad (wL > 50%)


Para emplear el sistema de clasificación (SUCS), se requiere la siguiente

información:

• Porcentaje de grava, farcción que pasa la malla de 76.2 mm y es retenida

en la malla núm 4 (4.75 mm)

• Porcentaje de arena, fracción que pasa la malla núm. 4 y es retenida en la

malla núm. 200 (o.075 mm)

• Porcentaje de limo y arcilla, fracción que pasa la malla núm. 200

• Coeficiente de uniformidad (Cu) y de curvatura (Cc)

• Límite líquido (WL) e índice de plasticidad (Ip) de la porción que pasa la

malla núm 40


Identificación de suelos en campo.

No. DESCRIPCIÓN O IDENTIFICACIÓN No. DESCRIPCIÓN O IDENTIFICACIÓN

1 Nobre resultante de la identificación 7 Plasticidad de finos:

2 Color e intenisidad luminosa: - nula,

- blanco, - ligera,

- negro, - baja,

- café amarillento, - media,

- café, - alta, o

- verde olivo, etc. - muy alta.

- color uniforme, 8 Compacidad relativa

- color moteado, 9 Estructura:

- color marmoleado, o - estratificada,

- color bandeado. - fisurada,

3 Tamaño y graduación de partículas: - con lentes de...,

- tamaño máximo, - con vetas de...,

- porcentaje de tamaños, - con nódulos de...,

- presencia de conchas, micas, etc. - con ductos de disolución,

4 Mineralogía predominante - cavidades,

5 Forma de partículas: - restos de raices,

- bien redondeada, - estructura eterogénea,

- redondeada, - estructura homogénea.

- subredondeada, 10 Presencia de materia orgánica (según textura)

- subangular, - fibrosa,

- angular, o - pseudofibrosa, o

- muy angular. - amorfa.

6 Textura superficial: 11 Cementantes:

- rugosa, - grado de cementación (débil o fuerte),

- arinosa, - tipo de cementante.

- jabonosa, o 12 Otras características de interés

- fibrosa. 13 Nombre local

14 Clasificación, egún el SUCS

Puntos a describir para identificar suelos gruesos.



Características de coloración

COLOR DESCRIPCIÓN

Uniforme

Manchas Un color discordante, de tamaño apreciable

sobre fondo uniforme.

Moteado Manchas pequeñas (pecas) sobre un mismo

fondo.

Marmoleado Dos o más colores que ocurren con igual

frecuencia. No hay predominio de color.

Bandeado Colores distintos dispuestos en bandas.



Materiales que pueden dar coloración al suelo



Materiales que pueden dar coloración al suelo

Blanco Café claro

Café grisáceo

Café: -óxido de hierro Café obscuro

Negro (minerales de materia orgánica)

Rojo (hematita) Café rojizo

Blanco Rosa

Rojo: - feldespatos

rojos, hema- Rojo obscuro

tita. Negro (mineral, materia orgánica)

Verde olivo - reducción óxidos Blanco Verde olivo claro

de Fe por gases Verde olivo grisáceo

sulfúricos, materia Negro Verde olivo obscuro

orgánica.



Suelo grueso con finos Suelo grueso limpio Suelo grueso y finos

TAMAÑO Y GRADUACIÓN DE PARTÍCULAS



TAMAÑO Y GRADUACIÓN DE PARTÍCULAS

Forma de partícula

equidimensional Forma de partícula

alargada

Forma de partícula tabular



REDONDEZ DESCRIPCIÓN

Bien redondeada Casi equidimensional o elipsoidal

Redondeada Tiende a equidimensional. No se difernecian

esquinas o puntas al rolarlo con los dedos.

Se distinguen pero no se "suenten" las aris-

Suredondeada tas ni los bordes. Se aprecia que éstos han

sido "redondeados".

Subangular Se distinguen bordes y aristas pero están

despuntadas o ligermanete redondeadas.

Angular Presentan esquinas y bordes ásperos, last-

timan, no son tan cortantes o afiladas sino

de formas más bien prismáticas.

Muy angular Presentan bordes afilados o esquinas agudas.

Redondez de las partículas de suelo grueso



SENSACIÓN CARACTERÍSTICAS DE:

AL TACTO

Rugosa Arena fina, arena limosa o limo arinoso.

Harinosa Limos.

Jabonosa Arcillas. Turbas amorfas.

Fibrosa Truba fibrosa o pseudofibrosa.

Textura al tacto



DENOMINACIÓN ÍNDICE PLÁSTICO

CUALITATIVA APROXIMADO

Nula 0

Ligera < 5

Baja 5 - 10

Media 10 - 20

Alta 20 - 40

Muy alta > 40

Plasticidad de la parte fina



ESTRATIFICACIÓN CARACTERÍSTICAS

Estratificada Estratos alternados de diferentes materiales o

color. Si el espesor de los estratos es menor

de 0.60 cm (1/4") se dice que la estructura es

laminada.

Fisurada Presencia de fracturas. Si la separación exce-

de de 0.20 mm se considera agrietada. Si los

planos de fractura muestran superficies prismá-

ticas con apariencia pulida o lustrosa, se dice

que la muestra presenta rompimiento prismá

tico.

Con lentes de... Pequeños bolsones con forma lenticular de ma-

terial con diferente textura. Generalmente orien-

tados en dirección horizontal.

Con vetas de... Bolsas de material extraño, generalmente más

grueso, dispuestas en dirección normal al plano

de estratificación.

Con nódulos de... Inclusiones con forma redondeada y pequeña

(óxidos, carbonatos).

Con ductos de diso-

lución, cavidades, o

restos de raices.

Estructura heteroge- Mezcla desordenada de materiales.

nea

Estructura homogé- Sin características relevantes.

nea

Características estructurales de muestras intactas.



Características estructurales de muestras intactas.

ESTRATIFICACIÓN CARACTERÍSTICAS

Estratificada Estratos alternados de diferentes materiales o

color. Si el espesor de los estratos es menor

de 0.60 cm (1/4") se dice que la estructura es

laminada.

Fisurada Presencia de fracturas. Si la separación exce-

de de 0.20 mm se considera agrietada. Si los

planos de fractura muestran superficies prismá-

ticas con apariencia pulida o lustrosa, se dice

que la muestra presenta rompimiento prismá

tico.

Con lentes de... Pequeños bolsones con forma lenticular de ma-

terial con diferente textura. Generalmente orien-

tados en dirección horizontal.

Con vetas de... Bolsas de material extraño, generalmente más

grueso, dispuestas en dirección normal al plano

de estratificación.

Con nódulos de... Inclusiones con forma redondeada y pequeña

(óxidos, carbonatos).

Con ductos de diso-

lución, cavidades, o

restos de raices.

Estructura heteroge- Mezcla desordenada de materiales.

nea

Estructura homogé- Sin características relevantes.

nea



DENOMINACIÓN TIPOS DE TURBA, SEGÚN TEXTURA

Fibrosa Se observan claramente restos de material

vegetal parcialmente descompuesta. Consis-

tencia media a rígida, plasticidad baja a mo-

derada. Baja contracción por secado.

Pseudofibrosa Apariencia fibrosa, estructura fibrosa original

sólo es visible en superficies frescas. Plasti-

cidad media a alta. Alta contracción por se-

cado.

Amorfa No hay rastros visibles de estructura fibrosa.

Fuerte contracción por secado, pueden produ-

cirse fragmentos angulosos. Pueden presen-

tarse además del negro, colores verde olivo y

aún amarillos o combinaciones de éstos.

Tipos de turbas, según su textura



Cementaste

Cementante: Sustancias de unen partículas de suelo

proporcionándoles cierta cohesión.

Débil: Se disgrega el suelo fácilmente con

los dedos

Grado de cementación:

Fuerte: No se disgrega con los dedos aunque

se puedan separar unas cuantas partí-

culas.

Limo

Arcilla

Sílice

Sésquióxidos

Cementantes comunes: Alumina

Compuestos orgánicos

Ca (calcita)

Carbonatos Mg (dolomita)

Fe (siderita)

Ca, Mg, Fe (ankerita)



No. DESCRIPCIÓN O IDENTIFICACIÓN No. DESCRIPCIÓN O IDENTIFICACIÓN

1 Nobre resultante de la identificación 6 Presencia de materia orgánica (según textura)

2 Color e intenisidad luminosa: - fibrosa,

- blanco, - pseudofibrosa, o

- negro, - amorfa.

- café amarillento, 7 Cementantes:

- café, - grado de cementación (débil o fuerte),

- verde olivo, etc. - tipo de cementante.

- color uniforme, 8 Consistencia natural:

- color moteado, - muy blanda,

- color marmoleado, o - blanda,

- color bandeado. - media a semirígida,

3 Textura superficial: - firme,

- rugosa, - muy firme, y

- arinosa, - dura.

- jabonosa, o 9 Tenacidad en el límite plástico:

- fibrosa. - nula,

- ligera,

4 Plasticidad de finos: - ligera a media,

- nula, - media, y

- ligera, - alta.

- baja, 10 Resistencia en estado seco:

- media, - nula a muy baja,

- alta, o - baja a media,

- muy alta. - media a alta, y

5 Estructura: - alta a muy alta.

- estratificada,

- fisurada, 11 Reacción al agitado (dilatancia):

- con lentes de..., - rápida,

- con vetas de..., - rápida a lenta,

- con nódulos de..., - lenta,

- con ductos de disolución, - muy lenta a nula, y

- cavidades, - nula.

- restos de raices, 12 Otras características de interés

- estructura eterogénea, 13 Nombre local

- estructura homogénea. 14 Clasificación, egún el SUCS

Puntos a describir para identificar suelos gruesos



Consistencia natural

CONSISTENCIA RESISTENCIA DESCRIPCIÓN

qu (kg/cm2)

Muy blanda < 0.25 Se recurre al apretarla

Blanda 0.25 - 0.50 El pulgar se hunde fácilmente. Se puede mol-

dear fácilmente con los dedos.

Media a semirígida 0.50 - 1.00 Se requiere algo de presión para que penetre

el pulgar. Se requiere algo de presión para mol-

dear con los dedos.

Firme 1.00 - 2.00 Se requiere mucha presión para que el pulgar pe-

netre o deje huella. Opone resistencia a la defor-

mación.

Muy firme 2.00 - 4.00 El pulgar no penetra. Opone mucha resistencia

a la deformación. Se puede marcar con la uña.

Dura > 4.00 La uña penetra con dificultad, se puede rayar o

marcar. Quebradiza.



TENASIDAD CARACTERÍSTICAS DE:

Nula Suelos con pocos finos plásticos. Materiales

con plasticidad nula a baja: arenas limosas, li-

mos arenosos, o limos de baja plasticidad.

Ligera Suelos con materia orgánica de baja plasticidad

Ligera a media Limos inorgánicos de alta plasticidad. Suelos

con materia orgánica de plasticidad media a alta.

Media Suelos de baja a media plasticidad: arcilla are-

nosa, arcilla limosa, limo arcilloso, o arcilla orgá-

nica de alta plasticidad.

Alta Arcillas inorgánicas de alta plasticidad.

Tenacidad en el límite plástico



DESCRIPCIÓN CARACTERÍSTICAS DE:

Nula a muy baja Limo arenoso, o limo de muy baja plasticidad.

(se desmorona con los dedos)

Baja a media Limo de plasticidad media, limo orgánico, o limo

(Se requiere algo de presión pa- arcilloso de baja a media plasticidad.

ra desmoronar)

Media a alta Arcilla limosa, arcilla de baja a media plasticidad,

(Difícil desmoronar con la sóla pre- arcilla arenosa, o arcilla orgánica.

sión de los dedos)

Alta a muy alta Arcillas de alta plasticidad, o arcillas orgánicas

(muy difícil de romper manual-

mente)

Resistencia en estado seco



TENASIDAD CARACTERÍSTICAS DE:

Rápida Arena limosa, limo arenoso, o limo poco plásti-

co.

Rápida a lenta Suelos con pocos finos plásticos, o limos de

baja a media plasticidad.

Lenta Suelos orgánicos de baja a media plasticidad, o

limos arcillosos de mediana plasticidad.

Muy lenta a nula Arcillas arenosas, arcillas limosas, limos inorgá-

nicos de alta plasticidad, arcilla de baja a media

plasticidad, o suelos orgánicos altamente plas-

ticos.

Nula Arcillas de alta y muy alta plasticidad, o suelos

arcillosos orgánicos de media a alta plasticidad.

Reacción al agitado (dilatancia)

Exploración y muestreo en suelos

OBJETIVOS Y ETAPAS DE LA EXPLORACIÓN

El programa de exploración geotécnica deberá proporcionar información

sobre las condiciones estratigráficas del sitio en estudio, las condiciones de

presión del agua del subsuelo y las propiedades mecánicas de los suelos

(resistencia, compresibilidad y permeabilidad), a fin de facilitar el diseño

racional de la cimentación de estructuras y la selección del método

constructivo adecuado para su ejecución.

Para asegurar que se alcanzarán los objetivos de la exploración geotécnica,

los trabajos de campo los supervisará un ingeniero especialista en suelos y su

realización estará a cargo de una brigada de trabajadores entrenados en los

trabajos de perforación, muestreo y ejecución de pruebas de campo.


OBJETIVOS Y ETAPAS DE LA EXPLORACIÓN

El programa de exploración geotécnica del sitio donde se construirá una

estructura consta de tres etapas: la primera, de investigación preliminar,

deberá permitir la definición tentativa de los problemas geotécnicos del sitio;

la segunda, la recopilación de la información disponible, lo que servirá para

fundamentar la tercera etapa, de investigación de detalle, que incluye la

realización de sondeos y pruebas de campo y de laboratorio.


INVESTIGACIÓN PRELIMINAR

El objetivo de esta etapa de la exploración es el de recopilar la información

geotécnica que exista de un sitio, para realizar una interpretación preliminar

de los problemas que podrían presentarse en la cimentación de una

estructura de características y requerimientos conocidos.

Recorrido de campo

El recorrido de campo lo debe realizar un ingeniero especialista en geotecnia,

acompañado de un ingeniero geólogo; los objetivos serán:

• Comprobar la interpretación fotogeológica antes descrita, además de

identificar y clasificar los suelos superficiales

• Visitar las estructuras construidas en la zona e indagar sobre su

comportamiento

• Obtener información adicional que permita programar la investigación de

detalle


INVESTIGACIÓN GEOTÉCNICA DE DETALLE

El ingeniero especialista en geotecnia deberá formular el programa de la

investigación de detalle, para lo cual deberá considerar la aplicación de las

técnicas que se mencionan más adelante y fundamentar su propuesta en la

información de la investigación preliminar.



Levantamiento geológico

Excepcionalmente se realiza este tipo de levantamiento, ya que usualmente la

geología de la región donde se construirá la estructura ha sido estudiada

anteriormente o se considera que el recorrido de campo en la etapa de

investigación preliminar proporciona la información geológica necesaria y

suficiente para el diseño de la cimentación de una estructura.

En caso de que se trate de la cimentación de estructuras muy importantes o

de desarrollos industriales localizados en áreas poco estudiadas, se justifica

realizar el levantamiento geológico de la zona. En el Manual de Diseño de

Obras Civiles de la CFE (1979) se describe con detalle la realización de un

levantamiento geológico.



Exploración geofísica

Los métodos de exploración geofísica aplicables en geotecnia se basan en la

medición de la variación de la velocidad de propagación de ondas sísmicas o

de la resistividad eléctrica (poco confiable) de los suelos, y mediante su

interpretación y correlaciones se deducen las características estratigráficas,

posición del nivel freático y posibles tipos y propiedades de suelos y rocas.

Estos métodos se utilizan para obtener información preliminar del subsuelo,

para complementar la información geológica y para reducir el número de

sondeos.

Método geosísmico de refracción total. Consiste en determinar el tiempo de

arribo de las ondas longitudinales sísmicas, generadas por una pequeña

explosión o impacto, a geófonos captadores que envían su señal a un

sismógrafo receptor; con esta información se calcula la velocidad de

propagación de las ondas (PEMEX, 1975).



Pruebas de penetración

Los penetrómetros son conos o tubos de acero que se hincan a presión

(estáticos) o con el impacto de una masa (dinámicos) y permiten definir

indirectamente la estratigrafía del sitio y la variación de la compacidad relativa

y la resistencia al corte (drenada) de las arenas con la profundidad, así como

la resistencia al corte no drenada de las arcillas. Con el penetrómetro

estándar se recuperan, además, muestras alteradas que permiten definir

confiablemente la estratigrafía. Cabe aclarar que la resistencia al corte

drenada de las arenas depende de la permeabilidad de éstas, así como de

sus condiciones de frontera para el flujo de agua; aunque esto ciertamente es

cuestionable cuando las arenas están contaminadas con limos y se trata de

ensayes de penetración dinámica.



Pruebas de penetración

En la exploración de un sitio, los penetrómetros se emplean de acuerdo con

tres criterios de aplicación:

• Como instrumento de exploración, para definir la estratigrafía y facilitar con

ello la selección de los muestreadores de suelo que deberán emplearse

• Para disminuir el costo de realización de sondeos complementarios para

cubrir un área grande

• Como técnica única de exploración, en proyectos de bajo costo que no

puedan justificar sondeos de muestreo.

Exploración y muestreo en suelos Penetrómetro Aplicación al suelo Se obtiene Operación Comentarios

Recomen-

dable

Acep-

table

Inacep-

table

ES

TÁ

TIC

OS

Cono holandés

mecánico de

3.6cm (1.42in) de

diámetro y 60º de

ángulo de ataque

(CPT)

Arena y

limo

Arcilla Grava La variación

de la

resistencia de

punta (qc) y

de fricción (fs)

que se

generan

durante su

hincado de

20cm (8in)

Se hinca a

presión con

velocidad de

1.2m/min (2cm/s,

0.8in/s) con la

ayuda de un

sistema de carga

hidráulica

Es una prueba

precisa pero debe

correlacionarse con

pruebas de

laboratorio. En

arcillas conviene

correla-cionarla con

pruebas de veleta

(Sanglerat,1972;

Begeman, 1963 y

Begeman,1957)

Cono holandés

eléctrico de 3.6cm

(1.42in) de

diámetro y 60º de

ángulo de ataque

(CPT)

Arena y

limo

Arcilla Grava La variación

continua de la

resistencia de

punta (qc) y

de fricción (fs)

con mayor

precisión que

el cono

mecánico

Igual que el

anterior. Se ha

elaborado una

norma tentativa

para su operación

(ASTM-D-3441-

75T, 1975). Es

más eficiente que

el cono mecánico

Igual que el anterior

(Sanglerat,1972 y De

Ruiter, 1972)

DIN

ÁM

ICO

S

Penetrómetro

estándar 5.1cm

(2in) de diámetro

exterior y 3.6cm

(1.42in) de

diámetro interior

(SPT)

Arena y

arcilla

dura

Arcilla

media

Arcilla

blanda

Muestras

alteradas de

cualquier

profundidad y

el número de

golpes

necesario

para hincarlo

Se hinca a

percusión con el

impacto de una

masa de 64kg

(141lb) dejada

caer de 75cm

(2.5ft) de altura.

Se cuenta el

número de golpes

para hincarlo

30cm (1ft)

después de haber

penetrado 15cm

(0.5ft).

Es una prueba de

poca precisión, pero

probable-mente la

más utilizada por

que se tienen

numerosas

correlaciones con las

propiedades y

comporta-miento de

los suelos (CFE,1980

y NRACC,1975)

Cono simple

hincado a

percusión, de

5.1cm (2in) de

diámetro y 60º de

ángulo de ataque

Grava y

arena

--- Arcilla La variación

con la

profundidad

del número de

golpes

necesario

para hincarlo

Semejante al

penetrómetro

estándar, y en

ocasiones con

martillos de

128kg (282lb)

Es una prueba

burda, pero es la

única que hasta

ahora puede

proporcionar infor-

mación en suelos con

alto contenido de

gravas (CFE,1980)

Penetrómetro

Sermes de 7cm

(2.75in) de

diámetro y 90º de

ángulo de ataque

Arena con

poca grava

Arcilla

dura

Arcilla

blanda

El número de

golpes

necesario

para hincarlo

10cm (4in).

Se hinca a

percusión con

una masa de 30,

60 ó 90kg (66,

132 ó 198lb) que

la levanta auto-

máticamente un

cilindro neumá-

tico y la deja caer

de 40cm (1.31ft)

de altura

Es un sistema muy

eficiente pero de uso

poco extendido y por

ello no se ha

acumulado

experiencia en su

empleo (CFE,1980)

Penetrómetros para la exploración de suelos


Penetrómetros para la exploración de suelos


Prueba de penetración estándar (SPT).

Los orígenes del ensayo SPT se remontan al año 1902, cuando el Coronel

Charles R. Gow desarrolló un muestreador de 25mm de diámetro, el cual se

hincaba al suelo mediante un martillo de 50 kg. El muestreador de cuchara

partida, similar al utilizado actualmente, debe su desarrollo a los trabajos

efectuados por H.A. Mohr, Gerente de Distrito de Gow Division en Nueva

Inglaterra (USA) y a G.F.A. Fletcher de la Raymond Concrete Pile Company

en 1927.

El penetrómetro estándar se emplea para rescatar muestras alteradas en

campo, de las cuales se identifica el tipo de suelo de cada estrato y se define

la estratigrafía del sitio; en el laboratorio las muestras se utilizan para

determinar las propiedades índice de los suelos, usualmente el contenido

natural de agua, los limites de consistencia entre otras cosas; con estos datos

se precisa la estratigrafía del sitio y mediante el número de golpes (N)

necesario para hincarlo, se estima la resistencia al corte mediante

correlaciones empíricas.



Por su utilidad Terzaghi la denominó en 1947 como “prueba de penetración

estándar” (SPT, por sus siglas en ingles). Esta prueba fue adoptada por la

ASTM en 1958, como la Norma D1586, precisando las dimensiones del

muestreador y el procedimiento de ensayo, posteriormente se actualizó

constantemente hasta llegar a la más reciente, la del año 2011.

La prueba de penetración estándar consiste en hincar el penetrómetro (tubo

de acero en cuyo extremo se monta una zapata afilada) de 45 cm, durante su

hincado se cuentan los números de golpes que corresponden a cada etapa

de 15 cm. La resistencia a la penetración estándar se define como el número

de golpes (N), para penetrar los últimos 30 cm. del penetrometro; los golpes

en los primeros 15 se desprecian, ya que se consideran no representativos

por la alteración inducida debido a la perforación.



En caso de que el número de golpes llegue a 50 y ya no penetre el

muestreador, se suspende la prueba. En la operación del martinete (maza

metálica de 63.5 kg., dejada caer desde 76 cm de altura) debe vigilarse que

su altura de caída sea constante y que el cable de manila tenga un máximo

de 3 vueltas en la cabeza de gato del motor, para lograr el efecto de caída

libre sin fricción.


Corte transversal del penetrómetro eléctrico


Gráfica de penetración estática

Consistencia Muy blanda Blanda Media Firme Muy firme Dura

N

qu

(kg/cm²)

2

0.25

2 – 4

0.25 – 0.50

4 – 8

0.50 – 1.0

8 – 15

1.0 – 2.0

15 – 30

2.0 – 4.0

30

4.0


Presiómetro

El ensaye presiométrico consiste en introducir una sonda cilíndrica en el suelo

y expandirla para presionar el suelo horizontalmente; durante la prueba se

obtiene una curva esfuerzo-deformación unitaria del suelo mediante la

medición del volumen de agua a presión con que se infla la membrana y el

aumento radial de la cavidad, (Menard,1975). El ensaye se repite a diferentes

profundidades para obtener perfiles de parámetros de resistencia y

deformabilidad del suelo; como la interpretación se basa en modelos para una

cavidad cilíndrica de longitud infinita, los efectos de frontera se minimizan

mediante sondas cuya cámara interior está formada por tres segmentos,

donde el tramo intermedio tiene una longitud mínima de 6.5 veces el

diámetro. Se distinguen tres tipos diferentes de presiómetros atendiendo a la

forma de instalación en el suelo: el presiómetro colocado en un barreno

previamente excavado, el presiómetro autoperforante y el presiómetro

hincado. A continuación se describe el primer tipo, que es uno de los más

utilizados (Briaud,1989).


Presiómetro de Menard


Suelo PL (presiómetro)

kPa (kg/cm2)

Número de golpes

en la prueba SPT, N

Resistencia no drenada

Su, kPa (kg/cm2)

Arenas Sueltas

Medias

Compactas

Muy compactas

0 – 500 (0 – 5)

500 – 1500 (5 – 15)

1500 – 2500 (15 – 25)

> 2500 (> 25)

0 – 10

10 – 30

30 – 50

> 50

Arcillas Blandas

Medias

Firmes

Muy firmes

Duras

0 – 200 (0 – 2)

200 – 400 (2 – 4)

400 – 800 (4 – 8)

800 – 1600 (8 – 16)

> 1600 (> 16)

0 – 25 (0 – 0.25)

25 – 50 (0.25 – 0.50)

50 – 100 (0.50 – 1)

100 – 200 (1 – 2)

> 200 (> 2)

Valores para estimar la presión límite del suelo


Dictamen geotécnico

C o n t e n i d o

Introducción Capítulo 1 Información general del sitio de la obra 1.1 Ubicación geográfica del sitio 1.2 Clima 1.3 Fisiografía 1.4 Hidrografía 1.5 Geología Capítulo 2 Exploración y muestreo 2.1 Programa de exploración y muestreo 2.1.1 Sondeo pozo a cielo abierto (PCA) 2.1.2. Sondeo de profundo tipo mixto (SPM) 2.2 Pruebas de campo 2.2.1 Clasificación visual


Dictamen geotécnico

Capítulo 3 Pruebas de laboratorio 3.1 Pruebas índice 3.1 Pruebas de resistencia 3.2 Presentación de resultados Capítulo 4 Análisis de capacidad de carga, asentamientos y expansiones Capítulo 5 Recomendaciones para el proceso constructivo y propuesta de cimentación Capítulo 6 Conclusiones

ANEXOS

a). Referencias. b). Croquis, tablas y figuras. c). Exposición fotográfica.

Propiedades mecánicas de los suelos

Compactación de los suelos

Se entiende por compactación de suelos al proceso mecánico por el cual se

busca mejorar artificialmente las características de resistencia,

compresibilidad y comportamiento esfuerzo-deformación de los mismos.

Normalmente el esfuerzo de compactación le imparte al suelo un aumento de

la resistencia al corte, un incremento en la densidad y la disminución de la

contracción, permeabilidad y compresibilidad.

Actualmente existen muchos métodos para reproducir en el laboratorio las

condiciones dadas al suelo por la compactación en el campo. Estas son

utilizando convenientemente el peso volumétrico seco, cuyos valores están

relacionados con el contenido de agua. Al añadir agua a un suelo se forman

películas de agua absorbida alrededor de la partícula, incrementando su

espesor y tendiendo a acomodarse más cercanas unas de otras, aumentando

así su peso volumétrico. Sin embargo, al llegar a cierto punto, las películas de

agua absorbida empiezan a empujar a las partículas separándolas, por lo que

al seguir aumentando el contenido de agua en el suelo, se tiene una pérdida

en el peso volumétrico del mismo.



Dimensiones del equipo Proctor



Compactación en Campo

Los suelos finos en un terraplén generalmente se compactan con rodillos pata

de cabra, o con rodillos de llantas neumáticas. Suelen utilizarse también

compactadoras manuales para tratar áreas reducidas de acceso difícil.

Compactación en campo



Cualquiera que sea el tipo de compactación empleado, los resultados en un

suelo dado, dependen de cierto número de factores; los más importantes son

el contenido de agua y la energía de compactación (determinada

principalmente por la presión y el área de contacto rodillo-suelo, el espesor de

la capa compactada y el número de pasadas del equipo). Cualitativamente el

efecto de estos dos factores en los resultados de la compactación es también

independiente del equipo usado y puede ilustrarse en un diagrama peso

volumétrico seco vs contenido de agua, el cual indica que para cada energía

de compactación, existe un contenido de agua que permite lograr la máxima

eficiencia del equipo de compactación, o sea, que produce un suelo con peso

volumétrico seco máximo. Dicho contenido de agua, es el óptimo para el

equipo y la energía correspondientes.


Curva típica de compactación.



Prueba Proctor Estándar

En este caso la compactación se da por impactos, cada capa se compacta

con cierto número de golpes uniformemente distribuidos de un martillo con

peso, dimensiones y altura de caída dados. En este caso la energía de

compactación (energía por unidad de volumen de suelo compactado) puede

estimarse en forma aproximada conociendo el volumen del molde, el número

de capas, el número de golpes por capa, el peso del martillo y la altura de

caída.

Donde:

Ec = energía específica, kg-cm/cm3, N = número de golpes del pisón

compactador,

N = número de capas de suelo, W = peso del pisón compactador, kg

h = altura de caída del pisón, cm, V = volumen total del molde de

compactación.


Compresibilidad

La consolidación de un suelo saturado, es el proceso de disminución de su

volumen, en función de la variable tiempo, debida a la expulsión del agua

contenida en los vacíos de una muestra, provocado por un aumento de

cargas actuantes en la masa de suelo.

Curva típica de consolidación


Compresibilidad

La compresibilidad es la propiedad de un suelo, a la cual se debe que

disminuya de volumen cuando se le somete a un incremento de esfuerzo, Δσ.

Se expresa como la relación entre el cambio de volumen y la magnitud del

incremento de esfuerzo aplicado. Al referirse a la compresibilidad no se hace

referencia explícita a la variable tiempo.

ANALOGÍA DE TERZAGHI.

Cuando un suelo saturado se somete a un incremento de carga, inicialmente

el agua presente en los poros del suelo es la que soporta dicha carga,

entonces se genera un aumento en la presión de poro de igual magnitud que

la carga aplicada. Dicha presión de poro se disipa de forma diferida y es así

como la carga aplicada se transfiere a la estructura del suelo.

Propiedades mecánicas de los suelos Compresibilidad

Dentro de la analogía de Terzaghi se toman en cuenta las siguientes

hipótesis:

• Suelo homogéneo

• Suelo saturado

• Partículas de suelo y agua totalmente incompresibles

• Compresión unidimensional

• Flujo unidireccional, validez de Ley de Darcy

• Relación de vacíos (e) depende sólo de σ‟

• Las deformaciones unitarias son pequeñas

• El valor de la permeabilidad es constante durante todo el proceso de

consolidación

Basado en éstas hipótesis y en el modelo reológico de Kelvin, basado a su

vez en los modelos reológicos de Hooke y de Newton, se modela el

fenómeno de la consolidación como un proceso de comportamiento elástico

inmediatamente después de aplicar la carga y de comportamiento visco-

plástico en lo diferido en el tiempo.

Propiedades mecánicas de los suelos Compresibilidad


Resistencia al esfuerzo cortante

La determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos, es uno

de los problemas fundamentales de toda la Mecánica de Suelos. Durante

muchos años se ha intentado determinar este valor con razonable precisión

para así poder aplicarlo en el análisis de la estabilidad de alguna obra civil.

El primero en tratar con el tema de la resistencia al esfuerzo cortante, fue el

ingeniero y físico francés Charles Auguste Coulomb, quien comenzó

atribuyendo a la fricción entre las partículas del suelo la totalidad de la

resistencia. Posteriormente observó que los suelos fallan por esfuerzo

cortante a lo largo de una superficie de deslizamiento y que el mecanismo

movilizado rige la misma resistencia al esfuerzo cortante



Con esto nace una ley de resistencia, según la cual la falla se produce

cuando el esfuerzo cortante actuante , alcanza un valor “s” tal que:

Ley de resistencia



La prueba triaxial, como la de corte directo, permite obtener los parámetros de

corte necesarios para calcular de forma aproximada la resistencia última de

una masa de suelo que será sometida a esfuerzos por la construcción de

alguna obra de ingeniería.

A diferencia de la prueba de corte directo, la de compresión triaxial, no

establece el plano de falla obligatorio sino que permite que el mismo se

genere en forma natural y adopte la orientación original. Por otra parte este

tipo de prueba permite controlar el drenaje de la muestra como así también la

velocidad de aplicación de las cargas o del desplazamiento. Por lo tanto es

posible simular en la ejecución de la prueba, situaciones que se presentan en

la realidad.



Las pruebas triaxiales se realizan en especímenes cilíndricos. La altura del

espécimen es usualmente el doble del diámetro. El diámetro varía de 1.3 a 4

pulgadas siendo de 1.4173 (3.6 cm) los más comunes. Se han utilizado

especímenes con diámetros de hasta 39 pulgadas. En una celda triaxial

típica, el espécimen del suelo se coloca entre el pedestal de base y la tapa

superior de la celda y está encerrado lateralmente por una membrana

delgada de látex flexible e impermeable. La membrana está sellada en la tapa

superior y en el pedestal de base mediante el uso de anillos o arosellos para

mantener la hermeticidad. En la siguiente figura, se muestra a grandes rasgos

el mecanismo de una cámara triaxial.


Cámara triaxial



Si todas las superficies verticales son superficies principales, entonces las

superficies horizontales lo son también. Si se aplica un esfuerzo de

compresión axial por medio del pistón de carga, el esfuerzo en planos

horizontales es el esfuerzo principal máximo (σ1) y el esfuerzo en planos

verticales es el esfuerzo principal mínimo (σ3). En este caso, el esfuerzo

principal intermedio es igual al esfuerzo principal menor, es decir σ2=σ3. El

esfuerzo aplicado al espécimen de suelo por el pistón de carga es (σ1-σ3) y

se denomina esfuerzo desviador.



En la primera etapa de la prueba, el espécimen se somete a un estado inicial

de esfuerzo, el esfuerzo es generalmente aplicado como una presión

hidrostática igual en todas partes al incrementar la presión en el fluido de la

celda triaxial, una vez que el estado inicial de esfuerzo se aplica, el suelo

puede o no ser permitido de consolidar por el tubo de drenaje que existe en la

base del espécimen. En la segunda etapa se somete al espécimen a la etapa

de corte, incrementando la carga axial en el pistón; en esta etapa también el

espécimen puede ser o no drenado. El drenaje y la consolidación del

espécimen se controlan por la apertura o cerrado de la válvula conectada a la

salida del tubo de drenaje en la base de la celda triaxial.



El propósito de controlar el drenaje en la prueba triaxial es proporcionar

condiciones de ensayo que sean similares a las condiciones reales de carga o

drenaje en el campo. Debido a que la resistencia cortante del suelo está

controlada por la cantidad de drenaje que ocurre durante la carga, es

necesario medir la resistencia cortante utilizando un procedimiento de ensayo

que sea apropiado para simular el drenaje y la consolidación que ocurrirán

durante la construcción y la vida de la estructura en el campo. A continuación,

se describen las modalidades en que se llevan a cabo las pruebas triaxiales.



No consolidado - no drenado (UU)

En este tipo de prueba no se permite consolidar al espécimen durante el

estado de esfuerzo inicial (de aquí no consolidado), ni drenar durante el corte

(de aquí no drenado). Este tipo de condición de ensayo se utiliza para medir

la resistencia cortante del suelo cuando la carga en el campo será lo

suficientemente rápida para prevenir cualquier drenaje significativo y cambio

en el contenido de humedad, que ocurran antes que el suelo falle.



Consolidado – drenado (CD)

En este tipo de prueba primero se consolida completamente al suelo bajo un

estado de esfuerzo inicial. Después se aplica el esfuerzo axial muy

lentamente para que las presiones de poro generadas puedan tener tiempo

de disiparse, o la carga axial se aplica en incrementos pequeños manteniendo

cada incremento hasta que las presiones de poro se hayan disipado antes de

aplicar el siguiente incremento. Este procedimiento de ensayo se utiliza

cuando el suelo en el campo drena relativamente rápido durante la aplicación

de cargas de construcción (en arenas), o cuando el suelo tiene tiempo

suficiente para drenar bajo la carga aplicada y la resistencia cortante se

determinará cuando la disipación de la presión de poro y el drenaje en el

campo hayan ocurrido.



Consolidado–no drenado (CU)

En este tipo de prueba el espécimen se consolida completamente bajo el

estado inicial de esfuerzo. Sin embargo, durante el corte (segunda etapa), se

cierran las líneas de drenaje y el espécimen se carga a la falla en condiciones

no drenadas. Este procedimiento de ensayo puede utilizarse para simular

condiciones de campo donde el estado inicial de carga resulta en la

consolidación del suelo sin el peligro de falla, y después se aplica una

segunda etapa de carga suficientemente rápida que resulta en carga

esencialmente no drenada. Este tipo de carga puede aplicarse a los suelos de

un lugar donde un terraplén de tierra se construirá primero y se dejará allí por

varios años hasta que los suelos de cimentación se consoliden y luego se

construirá relativamente rápido una edificación en el terraplén de tierra.

Análisis y diseño de cimentaciones

El objetivo principal de las cimentaciones es transmitir las cargas de

una estructura a los estratos resistentes del subsuelo, en forma estable

y con asentamientos tolerables durante su vida útil.

FACTORES QUE DETERMINAN EL TIPO DE CIMENTACIÓN

Con el propósito de definir el tipo de cimentación adecuado que cumpla con el

objetivo mencionado anteriormente, es indispensable evaluar con precisión

las cargas que se transmitirán al subsuelo, realizar un estudio detallado de

mecánica de suelos y escoger el procedimiento constructivo que técnica y

económicamente sea el más viable.


Cargas

Para el diseño de la cimentación de cualquier construcción, es necesario

evaluar las acciones permanentes (incluyendo el peso propio), las acciones

variables (incluyendo la carga viva), y las acciones accidentales (incluyendo

sismo y viento), a las que se encontrará sometida.

Una vez conocidas estas acciones, es necesario conocer su distribución y

determinar la magnitud de los esfuerzos que serán aplicados al subsuelo.


Suelo

El estudio del suelo en el que se apoyará una estructura es prioritario, ya que

su resistencia y comportamiento ante cargas externas definirán el tipo de

cimentación adecuado que garantizará la estabilidad del sistema.

El estudio de mecánica de suelos permitirá determinar la configuración y

composición de los diferentes estratos, las propiedades índice y las

propiedades mecánicas e hidráulicas del subsuelo. Esta información servirá

de base para la correcta selección de los estratos de apoyo y de los

elementos que transmitirán las cargas al subsuelo.


Técnica y economía

Al ser elegido un tipo de cimentación, es necesario definir el procedimiento

constructivo que se aplicará considerando los recursos existentes, con el

propósito de que su construcción sea viable, respetando las especificaciones

geotécnicas y estructurales, considerando también que la solución sea

económicamente aceptable y conduzca a tiempos de ejecución reales y

convenientes, preservando constantemente la calidad de los elementos de

cimentación.


CLASIFICACIÓN DE CIMENTACIONES

Las cimentaciones pueden ser clasificadas de acuerdo a diferentes criterios,

los cuales serán útiles si permiten identificar con precisión los elementos que

transmitirán las cargas al suelo, así como el mecanismo de falla del suelo de

cimentación, para la aplicación del método de cálculo adecuado.

Cimentaciones superficiales

Como su nombre lo indica, son aquéllas que se construyen sobre estratos

resistentes superficiales, donde por lo general no se requiere de maquinaria

pesada ni procedimientos constructivos especiales y su diseño no acepta

esfuerzos de tensión. Las cimentaciones superficiales más comunes son las

zapatas aisladas, las zapatas corridas y las losas.

Estabilidad de taludes Se denomina deslizamiento de un talud, al movimiento de una masa

de material natural o de relleno con superficie extrema inclinada.

Estabilidad de taludes En la mayoría de las aplicaciones, el propósito principal del análisis de

estabilidad es contribuir a que el diseño de excavaciones, terraplenes,

rellenos y cortinas de tierra, sea seguro y económico. En el caso de

taludes diseñados, los análisis de estabilidad se aplican a:

1. Diferentes etapas de construcción.

2. Al final de la Construcción.

3. Condiciones a largo plazo.

4. Condiciones de vaciado rápido.

5. Ocurrencia de sismos.

Estabilidad de taludes El análisis de estabilidad de taludes consiste en:

1. La determinación de las fuerzas (FA) o momentos (MA)

actuantes (aquellas acciones que tienden a provocar la falla

del talud).

2. La determinación de las fuerzas (FR) o momentos (MR)

resistentes (tienden a evitar la falla del talud).

3. La determinación del Factor de Seguridad (FS) Se denomina

factor de seguridad (FS) a la relación entre los esfuerzos o

momentos resistentes y las fuerzas o momentos actuantes:

Estabilidad de taludes Las falla de un talud sea natural o diseñado se debe a un incremento

en los esfuerzos actuantes (causas externas) o a una disminución de

la resistencia al esfuerzo cortante del suelo (causas internas). A

continuación se muestran las principales causas de inestabilidad de

taludes.

Causas de fallas de taludes

Estabilidad de taludes Tipos de falla de talud

1. Falla por deslizamiento superficial

2. Falla por movimiento del cuerpo del talud

a. Por rotación: Falla local, Falla de pie y Falla de la base

b. Por traslación

3. Falla por erosión

4. Falla por licuación

5. Falla por falta de capacidad de carga

Estabilidad de taludes

Tipos de fallas de taludes

Estabilidad de taludes Los métodos existentes para analizar taludes se basan en diferentes

hipótesis, sin embargo, las más comunes son las siguientes:

1. El problema es bidimensional

2. Se tiene una superficie de falla.

3. El movimiento de la masa de suelo es de cuerpo rígido.

4. El suelo es isótropo en cuanto a su resistencia al esfuerzo cortante.

5. La resistencia del suelo se moviliza simultáneamente en toda la

superficie de falla.

Estabilidad de taludes Los procedimientos para investigar y diseñar taludes se pueden

agrupar dependiendo de su complejidad y costo:

1. Empíricos. Se basan en el uso de observaciones de campo y la

experiencia local. En general no necesitan exploración de campo,

ni ensayes de laboratorio, ni cálculos de estabilidad.

2. Simplificados. Se basan en el uso de gráficas de estabilidad en

combinación con observaciones de campo y un número mínimo

de sondeos y ensayes de laboratorio.

3. Detallados. Se basan en procedimientos detallados de análisis

de estabilidad en combinación con un programa de investigación

del sitio y ensayes de laboratorio.

Estabilidad de taludes Taludes en suelos granulares (gravas, arenas, limos) cimentados

sobre roca o terreno firme

Los factores de que depende su estabilidad son:

a) Propiedad de resistencia

b) Ángulo de inclinación del talud

c) Peso volumétrico

d) Presión de poro u

El mecanismo crítico de falla es usualmente una falla superficial que

puede analizarse como un talud de longitud infinito.

Estabilidad de taludes Taludes en suelos cohesivos (arcillas, arenas arcillosas, gravas

arcillosas) cimentados sobre roca o terreno firme.

Los factores de que depende su estabilidad son:

a) Propiedades de resistencia c y o c„ y '

b) Ángulo de inclinación del talud

c) Peso volumétrico

d) Altura del talud, h e) Presión de poro u

El mecanismo de falla crítico es usualmente deslizamiento de una

superficie profunda tangente a la superficie de cimentación.

En este tipo de materiales es necesario analizar la estabilidad para

diferentes condiciones de generación de presión de poro.

Estabilidad de taludes Los procedimientos para investigar y diseñar taludes se pueden

agrupar dependiendo de su complejidad y costo:

1. Empíricos. Se basan en el uso de observaciones de campo y la

experiencia local. En general no necesitan exploración de campo,

ni ensayes de laboratorio, ni cálculos de estabilidad.

2. Simplificados. Se basan en el uso de gráficas de estabilidad en

combinación con observaciones de campo y un número mínimo

de sondeos y ensayes de laboratorio.

3. Detallados. Se basan en procedimientos detallados de análisis

de estabilidad en combinación con un programa de investigación

del sitio y ensayes de laboratorio.

Resumen La Secretaria de Infraestructura del Estado de Chiapas, solicitó a la

empresa GEORTEC S.A. de C.V., la elaboración del informe

geotécnico (Estudio y Proyecto para la estabilización de ladera) de la

Colonia Lomas del Oriente, ubicada al Sur del Municipio de Tuxtla

Gutiérrez, Chiapas. Lo anterior, con la finalidad de elaborar un informe

detallado del estado en que se encuentra dicha ladera, las causas que

generan su deslizamiento y una propuesta de solución. Se realizaron

recorridos en la región correspondiente a la col. Lomas del Oriente y

los fraccionamientos colindantes, para determinar los estudios:

Topográfico, Geológico, Hidrológico, Sísmico y Geotécnico.

Objetivos • Realizar planos definitivos del levantamiento topográfico de la zona

en estudio, aplicando conocimientos básicos de topografía para

obtener las coordenadas y cotas de los cambios de pendiente del

terreno y generar las curvas de nivel.

• Obtener un informe detallado de la geología local y estructural de

la zona en estudio, mediante la observación de imágenes aéreas

(fotogeología) y del análisis de la estratigrafía obtenida de los

sondeos de penetración mixta (SPM).

• Realizar un estudio hidrológico, para determinar del cauce principal

de las microcuencas de la zona en estudio y diseñar los drenes y

subdrenes superficiales.

• Determinar el peligro sísmico de la zona en estudio, mediante el

análisis de la distribución espacial de la razón espectral obtenida

con vibración ambiental.

Objetivos • Obtener las propiedades índice y mecánicas, mediante la

exploración y muestreo en sondeos de penetración mixta (SPM) y

pozos a cielo abierto (PCA).

• Realizar el análisis de estabilidad de taludes, mediante el software

para modelado geotecnico ‟GeoStudio”.

• Generar mapa de zonas de riesgo.

• Generar una propuesta de solución.

LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DE LOMAS DEL ORIENTE

Y MODELO DIGITAL DE ELEVACIONES

MESETA DE COPOYA

FRACCIONAMIENTO

LOMAS DEL ORIENTE

ALTITUD 920 MSNM

ALTITUD 625 MSNM

MICROCUENCA QUE APORTA ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL COMO

SUBPERFICIAL AL FRACCIONAMIENTO LOMAS DE ORIENTE

EL ÁREA DE LA MICROCUENCA ES DE 0.653 km2

PARA DETERMINAR QUE CANTIDAD DE AGUA SE INFILTRA SOBRE LA

MICROCUENCA, SE UTILIZÓ LA ECUACIÓN DEL SERVICIO DE CONSERVACIÓN

DE SUELOS DE LOS E. U., PARA ELLO SE UTILIZÓ LA CARTA INEGI DE USO DE

SUELO Y VEGETACIÓN Y EDAFOLÓGICA PARA DETERMINAR EL VALOR DE N

DE LA ECUACIÓN.

32.202032

08.5508

2

NP

NP

Pe

Se estudiaron imágenes verticales de varias alturas, así como otras imágenes

oblicuas, con este conjunto de imágenes su tuvo una perspectiva tridimensional de

la región, con ellas se pudo analizar el relieve, las unidades litológicas

prevalecientes en la zona, así como los rasgos estructurales y tectónicos presentes

que afectan a dichas unidades.

El análisis fotogeológico fue la base para determinar la geología local y la geología

estructural, con ellas se pudo establecer una relación entre las grietas y fallas

observadas en el sitio con aquellas detectadas desde el aire.

Las lutitas en el talud donde se encuentra la colonia Lomas de Oriente, presenta

una capa relativamente gruesa de alteración, unos 5 a 20 m de material

compuesto por lutitas trituradas con diferentes contenidos de arenas y gravas

provenientes de la porción alta de la sierra, es decir en parte de las calizas y en

parte de la mismas lutitas ubicadas pendiente arriba.

Grietas y fallas en la col. Lomas del Oriente.

En los recorridos de campo se pudieron reconocer 3 sistemas de

fracturamiento asociados a los deslizamientos, se trata de grietas

y fracturas modernas que afectan las casas habitación y la

infraestructura urbana de la colonia; en general se trata de

grietas orientadas NS, WE y otras semicirculares cóncavas hacia

el norte.

Estas grietas tienen su centro en la colonia conocida como La

Cueva del Jaguar, al visitar esta colonia vecina a la de Lomas de

Oriente se pudo observar que esta colonia se asienta sobre un

plano horizontal que resalta del talud inclinado naturalmente.

Los cortes en el talud natural que se realizaron para dar a la

colonia La Cueva de Jaguar un base plana, debieron haber

generado inestabilidades en los depósitos formados por

deslizamientos previos, dado que las lutitas se forman un plano

inclinado con buzamientos similares al talud, esta condición

sumada a la baja resistencia de las lutitas y a la saturación de

estos depósitos y de los suelos residuales localizados debajo de

ellos debe ser la responsable de los deslizamientos recientes

que formaron una capa de entre 5 m y 10 m de espesor de

material removido al perderse su apoyo inferior en la colonia

Cueva del Jaguar.

Sección geológica S-N

Mapa del área de estudio en Google Earth. Ubicación del sismógrafo en

28 puntos de la zona en estudio (círculos azules enumerados con la

letra “C”). Con un rombo rojo se muestran los 15 sondeos geotécnicos.

Ubicación del sismógrafo de banda ancha marca Guralp.

Funciones de transferencia empíricas (FTE) agrupadas en familias, líneas

continuas de diferentes colores. Parte superior, Familia 1, asociada a suelos

estables. Parte intermedia, Familia 2, asociada a suelos inestables. Parte

inferior, Familia 3, asociada a suelos intermedios o con probabilidad alta a

deslizarse. Línea negra en las tres graficas muestra la función de transferencia

teórica.

Las líneas continuas indican las razones espectrales promedio para

varias ventanas; mientras que las líneas discontinuas muestran su

desviación estándar.

Distrubución espacial de sondeos SPM y PCA.

Exploración y muestreo de los sondeos SPM-7 y PCA-4.

Sondeos de penetración mixta SPM.

Cantidad Profundidad (ml) Metros explorados (ml)

8 10 80

11 15 165

15 20 300

1 30 30

1 35 35

2 45 90

Total 700

Pruebas de laboratorio

Contenido de agua, w (%).

Límites de Atterberg (wP, wL).

Contracción lineal (%).

Gravedad específica o densidad de sólidos, (GS)

Peso volumétrico de la muestra del suelo m (t/m3).

Granulometrías (F, S, G).

Ensaye a la compresión triaxial (UU).

Ensaye de compresión simple en suelos.

Ensaye de compresión simple en roca.


Ensaye a la compresión

simple en roca (qc)

Identificación de núcleo de

roca


Saturación de ensaye para

determinar el VRS del suelo

Identificación de muestras

por sondeo PCA

Perfil estratigráfico del sondeo PCA#11

Perfil estratigráfico del sondeo SPM#6

En la zona geotécnica de alto riesgo, en donde se han generado los

deslizamientos de las laderas naturales, los resultados de los trabajos de

exploración y muestreo de los sondeos profundos SPM, muestran la existencia

del N.A.F. o flujo de agua al interior del suelos, que va desde H=0.80 m. a

H=4.40 m., de profundidad. El contenido de agua w%, en los sondeos enlistados

anteriormente, varía de 38%>w>15%, con grado de saturación de 95%>Sr>55.

El registro de número de golpes en estos sondeos de N=2 golpes (rango

mínimo) y de N=36 golpes (rango máximo), con un registro promedio de Ñ=15-

18 golpes; es decir una resistencia a la compresión simple de qu= 2.0 kg/cm2 y

Cu=1.0 kg/cm2, para profundidades de H= 0.00 a 5.00m.; sin embargo, es

importante comentar que para profundidades de H= 0.00 a 3.00 m., el número de

golpes varia, el rango menor es de N=1 y el rango mayor es de N=30 golpes,

con un promedio aritmético de Ñ=10 golpes, esto implica una resistencia a la

compresión simple de qu= 1.00 kg/cm2 y una cohesión de Cu=0.50 kg/cm2. Con

estos parámetros geotécnicos este primer estrato de suelo de 0.00 a 3.00 m., de

espesor, es de consistencia baja a media. Con estos parámetros geotécnicos, la

ladera natural se desliza, generando desplazamientos horizontales y como

consecuencia desplazamientos verticales causados por la presión que genera el

peso de las viviendas construidas en esta zona de alto riesgo geotécnico.

El tipo de fallas que se presentan en el Fraccionamiento Lomas del Oriente y la

Cueva del Jaguar, son del tipo no circular o planas. En este trabajo se aplicó el

método propuesto por: (Janbu, Bjerrum y Kjaernsli, 1956) y por (Morgenstern,

N.R.et al, para resolver el problema de la inestabilidad de la. En los análisis de

estabilidad de las laderas, se consideraron los estratos comprendidos de

H1=0.00 a 10.00 m., H2=0.00 a 5.00 m., H3=0.00 a 3.00 m. Esta hipótesis se

fundamenta en la propuesta geológica de que la falla activa de las laderas, se

localiza a los 10.00 m., de profundidad. Sin embargo, los registros de los

trabajos de exploración y muestreo realizado en campo y con los resultados de

los ensayos de laboratorio, se observó y se definió que el cambio en las

propiedades geotécnicas de los estratos de suelos, se localiza en la frontera de

los 5.00 m., de profundidad.

Propuesta de solución.

Se presentaron los tipos y secciones de las obras de subdrenaje y drenaje por

construir; así como las especificaciones de construcción. Así también, se

presentan los muros de contención, mecánicamente estabilizados, que se

consideran necesarios construir para garantizar la estabilidad de las laderas

indicadas. Finalmente, se recomienda construir capas de material mejorado,

que consiste en mezclar la arcilla extraída del sitio con material producto de la

molienda de las rocas calizas( caliche o granzón en proporción 1:1), las

especificaciones de construcción están indicadas en los planos ejecutivos.

Existe un muro de mampostería que colinda con el fraccionamiento “La Cueva

del Jaguar”, en los planos donde se especifican los muros de contención

mecánicamente estabilizados, se indica el dren que se recomienda construir en

el respaldo del muro, para estabilizarlo y que no afecte las viviendas

construidas en la colindancia con la calle Tacana.

1). Zona estable.

De los trabajos de exploración y muestreo, los sondeos ubicados en la zona

estable, por citar: SPM-14, SPM-16, SPM-17, SPM-18, SPM-24, SPM-26 (plano

MZR-01). En todos los sondeos ubicados en esta zona no se detecto la

presencia del N.AF., corrientes o flujos de agua, el contenido de agua de los

estratos de arcilla “lutitas”, (CH o CL), gravas, arenas o estratos de rocas

blandas “lutitas”, varían de. 17%<W<32%,. El número de golpes registrados en

el ensayo de campo SPT , a partir de los 4.00 a 5.00 m, de profundidad es

mayor a 45 golpes. Estos parámetros geotécnicos coinciden con los resultados

de los trabajos de ingeniería geológica, sísmica y de hidrología.

2). Zona de transición.

En la zona de transición, se ubican los sondeos siguientes: SPM-12, SPM-15,

SPM-21, SPM-22, SPM-26, SPM-29, estos sondeos fueron seleccionados para

realizar la caracterización geotécnica de la zona de transición, en esta zona no se

encontró la presencia del N.A.F., corrientes o flujos de agua. Otra característica de

esta zona urbana, es el número de golpes registrado en el ensayo de campo SPT.

A partir de los 5.00 m. de profundidad, el número de golpes es de N>40, esto

implica que al interior de los estratos de suelos localizados de 0.00 m. a 5.00 m.,

de profundidad, la consistencia es de firme a muy firme, con valores de Cu>2.00 a

4.00 kg/cm2. El contenido de agua de los estratos de suelos y gravas de roca

(lutita), varían de 33% >w>15%; es decir, los estratos de suelo en época de

lluvias, varían de un estado parcialmente saturado a saturado con una variación

de: Sr>50% a Sr>90%. Los parámetros geotécnicos, coinciden con la propuesta

realizada en el estudio geológico, sísmico e hidrológico, en esta zona denominada

como Zona de Transición.

3). Zona de Inestabilidad (riesgo geotécnico).

En la zona geotécnica de alto riesgo, en donde se han generado los

deslizamientos de las laderas naturales, se ubican los sondeos profundos

SPM-2, SPM-3, SPM-24, SPM-5, SPM-6, SPM-7, SPM-8, SPM-9, SPM-11,

SPM-19, SPM-20, SPM-21, SPM-22, SPM-23, SPM-27, SPM-28, ( ver plano

MS-01). La característica de todos estos sondeos es la existencia del N.A.F.

o flujo de agua al interior del suelo, que va desde H=0.80 m. a H=4.40 m., de

profundidad. El contenido de agua w%, en los sondeos enlistados

anteriormente, varía de 38%>w>15%, con grado de saturación de

95%>Sr>55%, estos valores son para los especímenes de suelos extraídos

en época de lluvias, cuando los estratos de suelo registran sus valores

máximos de grado de saturación y contenido de agua. El registro de número

de golpes en estos sondeos fue de: rango mínimo N=2 golpes y el rango

máximo es de N=36 golpes, con un registro promedio de N=15-18 golpes; es

decir una resistencia a la compresión simple de qu= 2.0 kg/cm2 y Cu=1.0

kg/cm2, para profundidades de H= 0.00 a 5.00m.; sin embargo, es importante

comentar que para profundidades de H= 0.00 a 3.00 m., el número de golpes

varia de la siguiente manera: rango menor de N=1 y el rango mayor es de

N=30 golpes, con un promedio de N=15 golpes, esto implica una resistencia

a la compresión simple de qu= 1.00 kg/cm2 y una cohesión de Cu=0.50

kg/cm2.

Mapa del área de estudio en Google Earth. Zonificación de la zona en

estudio: Área de color azul, zona estable; Área de color naranja, zona

inestable; y área con rayas amarillas, zona de transición.

ASÍ, CONOCIDOS LOS COEFICIENTES DE ESCURRIMIENTO PARA DIFERENTES

LLUVIAS ASOCIADAS A PERIODOS DE RETORNO, SE PROCEDIO AL DISEÑO DE

LOS SUBDRENES.

PARA EL DISEÑO SE NECESITÓ:

LA TOPOGRAFÍA

LA ZONIFICACIÓN DEL RIESGO DE DESLIZAMIENTO

LOS ESTUDIOS GEOTÉCNICOS (PERMEABILIDAD DEL SUELO)

LOS COEFICIENTES DE ESCURRIMIENTO

EL NIVEL DE AGUAS FREÁTICAS

CON EL NIVEL DE AGUAS FREÁTICAS SE DETERMINARON LAS ISOBÁTAS:

LOS COLORES MÁS

OSCUROS

SON LOS QUE

PRESENTAN ZONAS

DE MAYOR

INESTABILIDAD Y

LOS MÁS CLAROS

ZONAS ESTABLES

Traslape de geotextil

Filtro de arena

Tubo de PVC perforado de

diámetro variable,

Grava entre 2” y 3”

X variable, en m

Y variable, en m

Espesor variable,

en m

Geotextil

Nivel del suelo

original

Cama de grava

de 10 cm

Traslape de geotextil

Filtro de arena

Tubo de PVC perforado de

diámetro variable,

Grava entre 2” y 3”

X variable, en m

Y variable, en m

Espesor variable,

en m

Geotextil

Nivel del suelo

original

Cama de grava

de 10 cm

Diseño de los subdrenes de la zona I, II y III

Grava de 2 a 3 pulgadas

Nivel del terreno natural

Tubería de diámetro

Pro

fun

did

ad

va

ria

ble

, en

m

Pendiente variable

Caja de cambio de

profundidad de drenes

Cama de material

mejorado

Pro

fun

did

ad

va

ria

ble

, en

m


Pendiente variable

Cama de material

mejorado

Ancho variable

Grava de 2 a 3 pulgadas

Nivel del terreno natural


Pro

fun

did

ad

va

ria

ble

, en

m

Pendiente variable

Caja de cambio de

profundidad de drenes

Cama de material

mejorado

Pro

fun

did

ad

va

ria

ble

, en

m


Pendiente variable

Cama de material

mejorado

Ancho variable

Cuando existe cambio de pendiente

A partir de los estudios, geológicos, geotécnicos y de mecánica de suelos

se determinaron tres zonas, la zona inestable, de transición y estable.

Para el diseño de los subdrenes de cada zona se utilizó el software

ESPADREN, el cual calculó la separación entre subdrenes, el tamaño de

estos, y la cantidad de agua que éstos drenaran hacia las corrientes aguas

abajo del Fraccionamiento Lomas de Oriente, es importante aclarar que el

agua que desalojen estos subdrenes se hace de manera continua en

determinado tiempo, por lo tanto no provocan ningún problema de

inundaciones aguas abajo.

Las dimensiones de los subdrenes y el diámetro de tubería ranurada se

presentan en la siguiente tabla de acuerdo a la zona:

CONCLUSIONES

El fraccionamiento “Lomas del Oriente”, se ubica en una zona urbana de

riesgos geotécnicos, que corresponde a la zona geotécnica (B). La

construcción de obras de ingeniería civil, en estas zonas urbanas ubicadas

en la zona B, implica la necesidad de realizar trabajos de ingeniería civil, en

las especialidades de ingeniería hidráulica, geológica, sísmica y geotécnica;

que permita identificar la intensidad o magnitud de los riesgos geotécnicos y

los daños estructurales que pueden causar a las edificaciones y a los

pavimentos urbanos. Las propuestas de solución presentadas en este

trabajo requieren de la intervención en el proceso constructivo, supervisión y

control de calidad de los materiales a emplear de empresas o personas

físicas con los conocimientos en las áreas de ingeniería citadas. Además,

los trabajos de ingeniería propuestos requieren de una inversión económica,

que deberá analizarse el costo-beneficio de estos.

Debe analizarse, el estado actual que guardan cada una de las viviendas y

las obras viales construidas actualmente y atender cada uno de los casos

de manera particular; es decir debe considerarse un levantamiento

estructural de los daños causados por el deslizamiento de la ladera en su

conjunto y para cada una de estas viviendas darles la solución que

garantice la seguridad del o los inmuebles y los costos de reparación. En

las visitas realizadas al realizar este trabajo, se observó, que en las

viviendas construidas en la zona denominada como zona estable o zona 1,

muchas viviendas y parte de los pavimentos construidos no presentan

daños estructurales severos, y que deberán registrarse para considerarlo

como viviendas estables. En las construcciones ubicadas en las zona 2 y 3,

de transición e inestable, deberá evaluarse las condiciones estructurales y

los costos de reparación para garantizar la seguridad de los propietarios de

los inmuebles; independientemente de realizar los trabajos de ingeniería

propuestos para estabilizar los deslizamientos de los taludes.

6.95 km

Mapa de isosperiodos y microzonificación sísmica de la ciudad de Tuxtla

Gutiérrez, Chiapas. Los tipos de terreno están limitados por las curvas de

igual periodo; se muestra de color azul la zona estable, de color amarillo la

zona con efecto de sitio y de color naranja la zona de riesgo.

Mecánica de Suelos

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