ETAPAS DE UN ESTUDIO GEOTECNICO.

INVESTIGACION GEOTECNICA PARA EL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

1. INTR INTROD ODUC UCCI CIÓN ÓN.. Esto Estoss Line Lineam amie ient ntos os esta establ blec ecen en el marc marco o de refe refere renc ncia ia técn técnic ico o para para la elaboración de estudios geotécnicos en los sistemas de agua potable y de alcantarillado. En el docume documento nto se descr describ ibe, e, en forma forma gener general, al, la metod metodolo ología gía para para la elabor elaborac ación ión de estudi estudios os geotéc geotécnic nicos os en los siste sistemas mas de agua agua potab potable le y alcantarillado. También se detallan las técnicas de exploración en suelos y rocas, el muestreo de los materiales y la determinación de las propiedades físicas y mecánicas tanto en campo como en laboratorio. laboratorio. Se trata el tema de los estudios geotécnicos en las obras que constituyen los sistemas y se describe la metodología para su estudio. La ltima parte del documento describe los estudios geotécnicos para los caminos de acceso y bancos de materiales, así como los requeridos para el proyecto de caminos que se proyecten como infraestructura complementaria. complementaria.

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INVESTIGACION GEOTECNICA PARA EL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO 2.

OBJETIVOS Y ETAPAS DE UN ESTUDIO GEOTECNICO. 2.1.- Etapas de recp!"ac!#$ de !$%r&ac!#$ t'c$!ca d!sp$!("e. !omo etapa inicial para la reali"ación de un estudio geotécnico, se debe

recopi recopila larr y anali" anali"ar ar la infor informac mació ión n dispon disponibl ible e que que conten contenga ga datos datos refer referen entes tes a características geotécnicas geotécnicas de los sitios estudiados. Esta información puede incluir# 1) La sismicidad de la región del proyecto. 2) !artas geológicas y topográficas *) Le$antamientos Le$antamientos topográficos. +) Estudios geotécnicos. ,) Estudios geológicos. ) Estudios geo%idrológicos. geo%idrológicos. ) &spectos ) &spectos climáticos. climáticos. /) 'idrología superficial superficial de la cuenca. 0) (estitución topográfica mediante fotogrametría. fotogrametría. 1) &lgunas 1) &lgunas fuentes de información que contengan datos geotécnicos del sitio del proyecto. Los estudios que se recomiendan %acer, segn el tipo de obra, se enlistan a continuación# ESTUDIOS DE GEOTECNIA OBRA DE INRAESTRUCTURA

1

2 )ene )ene** -eofísicos -eofísicos tracción tracción Estándar / !ono

Estudios

* + , +uestreo )o"o )o"os s a +uestreo +uestreo cielo cielo nalte naltera rado do &let &letrad rado o &bierto

)rue )rueba bas s de !alidad del del

0 . / )rue )rueba bas s )rue )rueba bas s ,eterminación Especiales de del grado de a muestras )ermeabi* compactación nal nalte tera rada das s lidad del terreno

+aterial

natural.

DE CONDUCCIÓN. &!0E0!T1 )(+&(1. &!0E0!T1 SE!03&(1. !1LE!T1( )(+&(1. !1LE!T1( SE!03&(1. T43ELES !&3&LES & !EL1 &5E(T1 !(0!ES !13 L63E&S 7 0!T1S S05TE((&3E1S.

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DE A34ACENA4IENTO5 T&380ES (E-0L&1(ES. !9(!&+1S E 51+5E1. !STE(3&S.

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DE SANEA4IENTO. :1S&S S;)T!&S. T(&+)&S E -(&S&S. T(&+)&S T(&+)&S E '(1!&(50(1S

2 2 2

URBANAS-SUBURBANAS. T(3!'E(& )&(& )(1TE!!13. )&<+E3T1S. )L&T&:1(+&S )=!13ST(. L-E(& )L&T&:1(+&S )=!13ST(. )ES&&. (ELLE31S S&3T&(1S.

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(E!E)T1(ES. T&L0ES

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INVESTIGACION GEOTECNICA PARA EL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO CAPTACION E INI3TRACION. )1>1S )(1:031S. SSTE+&S E 3:LT(&!13. 31(&S.

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CO4ERCIA3ES-INDUSTRIA3ES. T&LLE(ES. -&S1L3E(&S. 30ST(&S E3 -E3E(&L. 30ST(&S E <1 (ES-1.

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ESTUDIOS -E1'(1L1-!1S. EST01S E +&3T1S :(E&T!1S.

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2.2.- Etapas de recp!"ac!#$ de !$%r&ac!#$ t'c$!ca d!sp$!("e. V!s!tas a" "67ar. Se deben reali"ar $isitas técnicas al sitio en estudio, para programar las acti$idades de exploración y muestreo para resol$er en el campo los problemas y dudas que se presenten en el transcurso del desarrollo del estudio geotécnico. Est6d!s de I$7e$!er8a 7e"#7!ca 9 7etec$!a. Se debe establecer el marco regional geológico del sitio del proyecto mediante métodos indirectos ?geofísicos@ que contemple la definición de la estratigrafía ?espesor, características

y origen de las formaciones@,

le$antamiento de

discontinuidades, análisis geomorfológicos, re$isar las condiciones de inestabilidad para cortes y taludes y e$aluar la factibilidad de utili"ar los materiales como bancos de préstamo. Rea"!:ac!#$ de" est6d! 7et'c$!c. E" est6d! 7et'c$!c de" s!t! se de(e rea"!:ar de ac6erd a "a s!76!e$te &etd"78a5

a) El reconocimiento del marco geológico regional# permite interpretar el origen y formación de los suelos, ya que en este proceso se gestan las características y propiedades de los suelos. () En la etapa de exploración y muestreo, se deben definir las condiciones estratigráficas del sitio, mediante un programa de sondeos exploratorios con MECANICA DE SUELOS

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muestreo alterado, que permitan reprogramar la exploración con muestreo inalterado. c) Las pruebas de laboratorio deben conducir a la determinación de los parámetros significati$os del comportamiento mecánico de los suelos. (eali"ar un análisis geotécnico, para predecir el comportamiento del subsuelo ante las cargas de tipo estático y solicitaciones dinámicas que le comunica la estructura y estimar el factor de seguridad a corto y largo pla"o, así como baAo condiciones de cargas transitorias. d) La formulación del procedimiento constructi$o debe ser parte integrante del informe

geotécnico y además ser congruente con las propiedades mecánicas del subsuelo para garanti"ar su seguridad.

Ca&p de ap"!cac!#$. 3s est6d!s de 7etec$!a se de(e$ rea"!:ar e$ "as (ras 9 s!t!s descr!ts a c$t!$6ac!#$5 a) En infraestructura de

conducción

de agua

potable

y

en estructuras

complementarias, como red de distribución de agua potable, colector, interceptor, emisor y red de alcantarilladoB para definir los tipos de materiales por exca$ar y $olmenes de exca$ación del material detectado, anticipar problemas de estabilidad en las exca$aciones de la "anAa para aloAar la tubería y definir las condiciones de taludes en cortes y laderas naturales. () En las "onas de cruces con arroyos, ríos y $ías de comunicación, líneas de )E+E2 y en los sitios donde se ubiquen plantas de bombeo, plantas de tratamiento y potabili"adoras, obras de infraestructura de almacenamiento, para definir el tipo de cimentación más adecuada para las edificaciones que forman parte de la planta, los tipos de materiales por exca$ar, los taludes recomendados en bordos y exca$aciones, el tipo de material de relleno y las recomendaciones generales para la concepción del proyecto eAecuti$o, así como de su construcción. c) En infraestructura complementaria, como son las fosas sépticas, trinc%eras de protección de redes, trampas de grasas y de %idrocarburos y sistemas de MECANICA DE SUELOS

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infiltración. d) En los trámites complementarios para permisos de desarrollos de fraccionamientos industriales y %abitacionales, gasolineras, po"os, norias, rellenos sanitarios, etc. 3.

4ETODO DE E;P3ORACION )ara reali"ar el proyecto eAecuti$o de un sistema de agua potable,

alcantarillado ó disposición de aguas residuales, el proyectista debe conocer la estratigrafía y propiedades del subsuelo, este conocimiento se logra a tra$és del estudio geotécnico, el cual incluye la exploración, la obtención de muestras, la eAecución de pruebas de laboratorio y el análisis de la información. +ediante la exploración se deben obtener resultados confiables con un mínimo de costo y tiempo. La confiabilidad del estudio geotécnico depende de los trabaAos de exploración, por lo tanto, éstos deben reali"arse en forma cuidadosa, siguiendo métodos y normas establecidas, las cuales son descritas, en los puntos siguientes de esta sección. )or lo anterior, es necesario que especialistas en mecánica de suelos elaboren el programa de exploración apropiado, definiendo tipo, nmero y profundidad de los sondeos, tomando como base la información recopilada. En geotecnia los métodos de exploración se di$iden en# indirectos ?geofísicos@, semidirectos y directos ?sondeos@. *.1. 4'tds !$d!rects
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por la detonación de una carga de explosi$os. )or medio de su interpretación permiten definir, aproximadamente, la geometría de la estratigrafía y extrapolar los resultados obtenidos por métodos directos. El método -eosísmico de refracción se utili"a principalmente para deducir# a@ !ompacidad de los materiales. b@ )rofundidad de los contactos. c@ Espesor de los estratos d@ +ódulo dinámico de rigide" al cortante. e@ +ódulo dinámico de elasticidad. f@ (elación de )oisson de los materiales. B. El método -eoeléctrico permite reali"ar mediciones de la resisti$idad, a partir de la inducción de una corriente eléctrica, se utili"a para detectar indirectamente características de los materiales del subsuelo# a@ Tipos de material b@

)rofundidad del 3i$el de &guas freáticas.

c@

Espesor de los estratos.

d@

)rofundidad de los estratos.

e@

Estructuras geológicas

f@

!a$ernas

g@

Estructuras blandas

“Para realizar los trabajos de exploración Geoeléctrico se requiere personal especializado”.

C 9 D. Existen dos métodos de creciente aplicación en la -eotecnia, denominados -ra$imétrico

y

+agnetrométrico.

Estos

métodos

proporcionan

resultados

aproximados en forma rápida y económica, sobre todo en proyectos con requerimientos geológicos mayores, y se utili"an principalmente para deducir# a@ etección y mapeo de ca$ernas, ca$idades y tneles. b@ ensidad de fractura miento y uniformidad del medio. c@ !ertificación del subsuelo de edificaciones concluidas. d@ (iesgos ambientales por desec%os En las obras de infraestructura de conducción primaria, el uso de estos MECANICA DE SUELOS

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métodos es de gran utilidad dado a su rapide" y economía, dando resultados aproximados tiles para determinar la factibilidad técnica y económica del proyecto. *.2. 4'tds se&!d!rects. !onsisten en reali"ar pruebas en el campo para estimar las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, a partir de correlaciones empíricas. En estos métodos de exploración se pueden recuperar muestras representati$as alteradas. *.2.1. Pr6e(a de pe$etrac!#$ est>$dar. Este método se emplea en suelos finos, en arenas finas y medias, en me"clas de finos y arenas. Se reali"a de manera continua con muestreo alterado ó en forma conAunta con muestreo inalterado ?sondeos mixtos@. & partir de las pruebas se obtienen los parámetros de resistencia a la penetración estándar y en forma simultánea se efecta la clasificación de campo, con base en los lineamientos que marca el CSistema 4nico de !lasificación de SuelosD ?S0!S@. El uso de este método es muy comn en la mayoría de las obras de infraestructura y en las de trámite complementario, porque nos determina los principales parámetros mecánicos de los suelos.

*.2.2. 4'td de" C$. Esta prueba se utili"a en suelos blandos con espesores mayores de Fm. En suelos arenosos y en arcillas de origen lacustres %a demostrado eficacia la aplicación del método, y está creciendo la tendencia a aplicarlo en los suelos pumiticos. Se puede usar en lugar del método de penetración estándar.

*.*. 4'tds d!rects. MECANICA DE SUELOS

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En estos métodos de exploración se obtienen muestras que sir$en para conocer las propiedades físicas, mecánicas e %idráulicas del suelo. Las muestras representati$as obtenidas pueden ser, alteradas ó inalteradas que son necesarias en los caso de tipos de obras de infraestructura donde se requiere obtener parámetros mecánicos mediante pruebas especiales de laboratorio ?triaxiales, consolidaciones, etc.@ y de pruebas índice, pruebas comunes de laboratorio. *.*.1. E?ca=ac!#$ de p:s a c!e" a(!ert. Los po"os se exca$an con el fin de tomar muestras de cada estrato, para obser$ar y le$antar el perfil estratigráfico de sus paredes. ic%as exca$aciones deben tener un área de .FF x .Gm ?como mínimo@, con separaciones y profundidades $ariables, los cuales dependen de la "ona donde se ubique el sitio en estudio, del material encontrado, de la posición del ni$el freático y de la importancia del proyecto. Se recomienda combinarlos con sondeos de penetración estándar / de cono en las obras de infraestructura, tal como se muestra en la tabla de estudios requeridos. Existe la posibilidad de usarse en alguna otras obras de infraestructura dependiendo de las necesidades particulares del tipo de proyecto.

*.*.2. S$des c$ e@6!p de e?p"rac!#$. Estos sondeos se deben reali"ar en suelos donde el equipo de Sondeos de )enetración Estándar ?S)T@ no es

el adecuado, como en el caso de suelos muy duros ó

rocosos, y para su uso se requiere emplear equipo de perforación rotaria y %erramientas especiali"adas para la exploración y para obtener muestras alteradas e inalteradas a di$ersas profundidades.

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*.+. T'c$!cas de per%rac!#$. )ara lle$ar a cabo la exploración del subsuelo %asta una profundidad determinada, la cual está condicionada por la susceptibilidad a exca$arse manual ó mecánicamente, a la estabilidad de sus paredes y a la presencia del ni$el de aguas freáticas. Si la exca$ación de los )o"os a cielo abierto resulta limitada por profundidad, se requiere reali"ar la exploración con equipo de perforación, que permita efectuar el muestreo de los materiales a profundidades mayores. El equipo de perforación consta de máquinas de percusión y=o rotación, de bombas de lodos y agua, tuberías, barras, ademes y %erramienta de perforación. *.+.1. Per%rac!#$ e$ s6e"s ("a$ds. La práctica comn en mecánica de suelos para la exploración en suelos blandos se efecta en forma mixta, es decir, se reali"a la prueba de penetración estándar y se obtiene el muestreo alterado con tubo de pared delgada. La prueba de penetración estándar se lle$a a cabo %incando el penetrómetro y muestreado %asta la profundidad donde se pretenda extraer la muestra inalterada. )ara a$an"ar rápidamente, sin %acer un muestreo del subsuelo, se perfora con broca tricónica y se %inca el muestreador a la profundidad deseada. El fluido de perforación utili"ado en estos materiales es el agua ó el lodo bentonítico, cuya función es enfriar las %erramientas de perforación y estabili"ar las paredes de los sondeos. En los lodos se deben cuidar las propiedades físicas, como densidad, $iscosidad, tixotropía y pure"a ?contaminación con arena@.

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ebido a que las arenas finas*limosas presentan alta permeabilidad, los lodos no funcionan como estabili"adores, por lo que se recomienda utili"ar tubería de ademe.

*.+.2. Per%rac!#$ e$ s6e"s d6rs 7ra=as ("es 9 rcas. Si existen rocas y depósitos de gra$a y=o boleos, la exploración se debe reali"ar con broca de diamante y el muestreo con barril muestreador de doble acción, para obtener ncleos ó cora"ones. urante el desarrollo de cada sondeo, se debe lle$ar un registro de campo, que contenga la información estratigráfica, descripción de los materiales, profundidad y espesor de los estratos, aspectos de las maniobras de perforación, toma de muestras, pruebas de permeabilidad y profundidad de ni$eles freáticos. Si se perfora en suelos duros, se debe medir con torcómetro de bolsillo la resistencia al esfuer"o cortante en ambos extremos de cada muestra inalterada. En el caso de la exploración en roca, se debe lle$ar un registro en donde se indiquen las características de las rocas tales como fracturas y condiciones de compacidad, aumento ó pérdida del agua de perforación, medición del porcentaAe de recuperación, obtención de la designación de la calidad de la roca ?!(@ a F y HF cm y clasificación litológica para el estudio de los materiales, los cora"ones de roca obtenidos se colocan en caAas de madera, en secuencia correcta de acuerdo a la profundidad, colocando separadores de madera entre los tramos de )erforación ó muestras extraídas. +. 4UESTREO )ara conocer las propiedades índice, mecánicas e %idráulicas de los materiales MECANICA DE SUELOS

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del subsuelo ?suelos y rocas@, es necesario obtener muestras durante los trabaAos de exploración, estas pueden ser alteradas e inalteradas ó en algunos casos integrales. El muestreo se debe reali"ar de acuerdo a la metodología establecida apoyándose en las los métodos descritos a continuación.

+.1. 46estras represe$tat!=as a"teradas. Son aquellas cuya estructura es afectada por el muestreoB sir$en para clasificar los suelos, %acer determinaciones de propiedades índices y para preparar especímenes compactados, para pruebas de permeabilidad y mecánicas. +.1.1. 46estre e$ p:s a c!e" a(!ert. !on obAeto de elaborar perfiles estratigráficos de los po"os exca$ados, se toman muestras alteradas en cada estrato y se determinan las propiedades índices de los suelos muestreados, para su posterior clasificación, segn el Sistema 4nico de !alcificación de Suelos, ?S0!S@. Las muestras se pueden tomar a medida que progrese la exca$ación ó bien una $e" terminada ésta. )ara reali"ar el muestreo se abre una ranura $ertical de sección uniforme, de HF cm de anc%o por G cm de profundidad y se extrae el material representati$o de cada estrato ?aproximadamente G Ig@ El material se puede colocar en costales de teAido cerrado, en bolsas de )olietileno. !ada muestra debe lle$ar suAetas dos etiquetas de identificación, una dentro y otra afuera, en la cuales se anota el nombre de la obra, la fec%a, el JilometraAe y la profundidad a que se tomó la muestra. )aralelamente a la toma de muestras, se efecta la clasificación del estrato segn lo especifica el Sistema 4nico de !lasificación de Suelos ?S0!S@ .En función de esta clasificación, se determina el peso de la muestra a tomar, de tal manera que el MECANICA DE SUELOS

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material sea suficiente para efectuar las pruebas descritas en el concepto de trabaAos de laboratorio. & partir del conocimiento de la estratigrafía y con la información de las propiedades índice se debe programar el muestreo inalterado, que sea representati$o de cada uno de los estratos de suelo co%esi$o que se detecte estas muestras inalteradas se obtienen con muestreador de pared delgada, %incado a presión ó labradas manualmente ?muestras cbicas@. +.1.2. 46estre a part!r de "a pr6e(a de pe$etrac!#$ est>$dar. urante la reali"ación de esta prueba, el tubo partido permite recuperar muestras del material explorado, que se %a alterado por la forma de %incado del muestreadorB este material generalmente se recupera en tramos de KF cm, debe ser extraído del tubo partido y colocado en bolsas dobles de )olietileno %erméticamente cerrados, pre$ia inspección y descripción de campo. !ada muestra debe lle$ar suAetas dos etiquetas de identificación, una dentro y otra afuera, en las cuales se anota el nombre de la obra, la fec%a, el sitio y la profundidad a que fue tomada. +.1.*. 46estre !$te7ra" e$ p:s a c!e" a(!ert
+.2. 46estras !$a"teradas. Son aquellas cuya estructura no es afectada significati$amente por el muestreoB se utili"an para clasificar los suelos y %acer determinaciones de propiedades índice, mecánicas e %idráulicas. En las obras de infraestructura de MECANICA DE SUELOS

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almacenamiento se requiere reali"ar estos muestreos con la finalidad de ampliar la información de los parámetros obtenidos mediante estudios de campo, determinado las propiedades mediante pruebas especiales de laboratorio. +.2.1. 46estre e$ p:s a c!e" a(!ert
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poca alteración, en arcillas duras, limos compactos y limos cementados con pocas gra$as, abaAo del ni$el freáticoB las muestras recuperadas son de M.G y F cm de diámetro. El barril enison es el meAor muestreador para las tobas duras, si se muestrea arriba del ni$el freático, se debe utili"ar aire como fluido de perforación. En ambos extremos de cada muestra inalterada se deben reali"ar pruebas de resistencia con torcómetro y penetrómetro de bolsillo. Esta doble determinación de resistencia se efecta inmediatamente antes de proceder a sellar muestras. El sellado tiene como por obAeto proteger las muestras contra las $ibraciones y la pérdida de contenido natural de agua, usando para ello papel de estaPo y una me"cla de brea y parafina. +.2.,. 46estre e$ s6e"s &69 d6rs 9 rcas. El muestreo en este tipo de materiales se reali"a con barriles muestreadores, cuyos diámetros $arían entre HH y GQ mm.?E2*32@, las brocas tienen insertos de carburo de tungsteno ó diamante. Estos barriles pueden ser sencillos, rígidos ó doble giratorio. Se recomienda usar este ltimo en diámetros 32, 38 para obtener muestras de buena calidad.

,. DETER4INACION DE 3AS PROPIEDADES ISICAS Y 4ECANICAS EN E3 CA4PO Y 3ABORATORIO. !on la información reunida durante la exploración y el reconocimiento geotécnico, se debe elaborar el programa detallado de pruebas de laboratorio, en el cual se especifiquen el tipo, procedimiento y cantidad de ensayes que puedan representar de una manera racional el comportamiento del subsuelo ante las solicitaciones de cargas. El programa debe aAustarse, si durante el desarrollo de los ensayes en el laboratorio, se detectan resultados anormales en las propiedades del material ó en su estructura. & partir de los sondeos con muestreo alterado e inalterado y con obAeto de clasificar los materiales que conforman el subsuelo, se determina las siguientes propiedades#

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,.1. Prp!edades 8$d!ces. ,.1.1 S6e"s %!$s. &. eterminación de límites de consistencia y contracción lineal. 5. !ontenido natural de agua !. )érdida por la$ado, R de finos . !lasificación de suelos segn el Sistema 4nico de !lasificación de Suelos ?S0!S@.

,.1.2 S6e"s Gra$6"ares. &. &nálisis granulométrico 5. !ontenido natural de agua C. !lasificación de Suelos segn el Sistema 4nico de !lasificación de Suelos ?S0!S@.

,.2. Prp!edades &ec>$!cas e !dr>6"!cas. )ara determinar las propiedades mecánicas e %idráulicas de los materiales encontrados durante la exploración se reali"an las siguientes pruebas ?en muestras inalteradas@# ,.2.1. S6e"s %!$s. &.* )ermeabilidad baAo carga constante 5.* )ermeabilidad baAo carga $ariable !.* )eso $olumétrico de todas las muestras. En las pruebas siguientes es de suma importancia definir en qué muestras se efectan los ensayes, así como la secuencia de cargas aplicadas. MECANICA DE SUELOS

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&.* !ompresión axial no confinada 5.* !ompresión triaxial no consolidada, no drenada !.* !ompresión triaxial consolidada, no drenada. .* !onsolidación unidimensional E.* Expansión libre y=o baAo carga :.* Saturación baAo carga -.* Torcómetro y penetrómetro de bolsillo ,.2.2. S6e"s 7ra$6"ares. )or la dificultad que se tiene para obtener muestras inalteradas en suelos granulares poco cementados, las propiedades mecánicas e %idráulicas se obtienen por medio de correlaciones empíricas, que se deducen de los resultados obtenidos de exploraciones reali"adas con métodos indirectos y semidirectos, ó bien mediante pruebas de campo, ó por medio de muestras preparadas en el laboratorio, simulando condiciones de estructura, saturación y compacidad semeAantes a las que se tienen en estado natural, en las cuales se deben reali"ar los ensayes siguientes# &.* )ermeabilidad baAo carga constante 5.* )ermeabilidad baAo carga $ariable !.* )eso $olumétrico de todas las muestras. ,.*. Prp!edades 8$d!ce 9 &ec>$!cas e$ $c"es de rca. Se deben reali"ar las siguientes pruebas# &.* &nálisis )etrográfico. 5.* +edición del 6ndice de !alidad de la (oca ?!(@. !.* !ompresión simple, con mediciones de módulos de elasticidad. .* )eso $olumétrico. ,.+. Pr6e(as de ca&p. Son aquellas que se reali"an in situ para medir directamente propiedades mecánicas e %idráulicas del suelo, las principales son# deformabilidad, permeabilidad y resistencia al esfuer"o cortante. Entre las primeras están las pruebas de placa en suelos y rocas y prueba con gato plano en rocas. )ara la determinación de la permeabilidad in situ en suelos, se recurre a las pruebas 3asberg y Lefranc y a MECANICA DE SUELOS

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pruebas de absorción en suelos requerimiento que se solicita en los estudios de sistemas de infiltración en las obras complementarias. En rocas fracturadas se reali"an pruebas Lugeon. La resistencia al esfuer"o cortante se obtiene a partir de pruebas de corte directo.

. REUERI4IENTOS DE ESTUDIOS GEOTECNICOS EN A3GUNAS OBRAS DE INRAESTRUCTURA. )ara lle$ar a cabo el estudio geotécnico de las estructuras que forman parte de un sistema de agua potable y alcantarillado, es necesario reali"ar la interpretación de los resultados de los ensayes de laboratorio y de las exploraciones efectuadas, así como de los análisis teóricos correspondientes, considerando las características propias de cada estructura. & continuación se en listan los parámetros geotécnicos que deben definirse en un estudio# C!&e$tac!$es s6per%!c!a"es5 &.* Tipo de suelo 5.* Tipo de cimentación !.* )rofundidad de desplante .* !apacidad de carga admisible E.* &sentamientos totales y diferenciales. :.* &nálisis de deformaciones Es%6er:s de c$tact est>t!c 9 s8s&!c para e" s!ste&a de c!&e$tac!#$ prp6est5 &.* )roceso constructi$o recomendable 5.* 3i$el freático ó presencia de agua

C!&e$tac!$es pr%6$das5 &.* Tipo de suelo 5.* Tipo de cimentación !.* )rofundidad de desplante .* !apacidad de carga axial admisible :.* !apacidad de carga lateral -.* &nálisis de deformaciones MECANICA DE SUELOS

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'.* )roceso constructi$o recomendable .* 3i$el freático en presencia de agua E?ca=ac!$es e$ s6e" # rca5 &.* &nálisis de estabilidad 5.* (ecomendación de taludes estables !.* )roceso constructi$o recomendable .* !ontrol de $oladuras y explosi$os Estr6ct6ras de rete$c!#$5 &.* Tipo de material de relleno 5.* !onsideraciones de empuAes de tierra !.*

iagramas considerando

de en

empuAe su

de

tierras,

caso

efectos

%idrodinámicos y sísmicos .* !ondiciones de drenaAe de las estructuras de retención

y

recomendaciones

constructi$as

correspondientes. E.* (ecomendaciones de compactación de los rellenos por utili"ar :.* )roceso constructi$o recomendable .1. Estr6ct6ras e$ (ra de t&a.

!onsiderando los resultados del reconocimiento geotécnico se debe proponer el sitio apropiado para reali"ar la exploración de )o"os a cielo abierto y los sondeos con máquina.

Los )o"os a cielo abierto se deben exca$ar y muestrear de acuerdo a los lineamientos establecidos en las secciones. En las estructuras para obra de toma, la exploración se inicia exca$ando y muestreando como mínimo Q po"os a cielo abierto y dependiendo de los resultados se programa, si se considera necesario, una batería de sondeos con máquina, con muestreo alterado. .2. 38$ea de c$d6cc!#$ c"ectr !$terceptr e&!sr 9 redes de d!str!(6c!#$ de a76a pta("e  de a"ca$tar!""ad. MECANICA DE SUELOS

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urante la exploración de los tra"os proyectados se exca$an po"os a cielo abierto, a lo largo de línea de conducción, red de distribución, colector, interceptor, emisor ó red de alcantarillado, con el obAeto de tomar muestras de los estratos. )ara la línea de conducción, colector, interceptor ó emisor, los po"os a cielo abierto se exca$an cada ,FFFm de distancia como mínimo. En redes de distribución ó de alcantarillado, los )o"os a cielo abierto se reali"an cada GFFm de distancia como mínimoB en ambos casos donde los suelos se presenten con propiedades físicas y mecánicas desfa$orables, los )o"os a cielo abierto se programan a menor distancia ó se reali"a una exploración geofísica, empleando el método de sísmica de refracción. !on el fin de elaborar el perfil estratigráfico a lo largo de la línea de conducción, colector, interceptor y emisor, se determina en el laboratorio las propiedades índices de los suelos encontrados, para su clasificación, segn el S0!S. )ara determinar la agresi$idad potencial de los suelos, desde el punto de $ista de la corrosión se utili"an los )o"os a cielo abierto exca$ados para la toma de muestras alteradas.

.*. P"a$tas de (&(e ta$@6es de a"&ace$a&!e$t 9 trres de sc!"ac!#$ !omo in$estigación inicial se exca$an por lo menos cuatro po"os a cielo abierto, %asta una profundidad máxima de Qm ó %asta donde se pueda exca$ar con pico y pala ó donde apare"ca el ni$el de aguas freáticas ?3&:@. !on base en esta información se programa el nmero de sondeos con máquina, su profundidad, y la intensidad del muestreo por reali"ar. La exploración está MECANICA DE SUELOS

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condicionada a las características de las estructuras por cimentar y las del propio subsuelo. La práctica comn indica que se programe un muestreo alterado con penetración estándar. .+. Cr6ces c$ =8as de c&6$!cac!#$ r8s 9 ca$a"es. Se debe seleccionar el sitio apropiado para eAecutar los sondeos, tomando en cuenta la información geotécnica recopilada y el tra"o del proyecto. En el muestreo se consideran muestras alteradas e inalteradas. Las primeras son por estratos y las segundas de tipo cbicas, recuperadas a la profundidad a la cual se estima que se desplantarán las estructuras de cruce. Si la importancia ó dificultad del cruce lo requiere, se programa exploración profunda, sea en suelos ó en rocasB en ambos casos la exploración se reali"a como se indica. )ara sal$ar los cruces y disePar la cimentación de las estructuras requeridas, se exca$an como mínimo dos po"os a cielo abierto, aumentándose dic%o nmero ó reali"ando sondeos profundos si así se requiere. En los cruces importantes se recomienda efectuar un estudio topo %idráulico. .,. P"a$tas pta(!"!:adras de trata&!e$t 9 estr6ct6ras c&p"e&e$tar!as. En el estudio preliminar, se debe seleccionar dentro del sitio propuesto, la distribución apropiada para eAecutar los po"os a cielo abierto y sondeos, dependiendo de la superficie de la "ona por explorar y tomando en cuenta la información recopilada. La exca$ación de po"os a cielo abierto se lle$a a cabo con las características descritas en la sección. !on obAeto de elaborar perfiles estratigráficos dentro de la "ona considerada, se determinan las propiedades índices de los suelos encontrados, para su posterior clasificación, de acuerdo al sistema nico de clasificación de suelos ?S0!S@. .. P"a$tas de trata&!e$t 9 "a76$as. MECANICA DE SUELOS

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entro del sitio propuesto se debe seleccionar la distribución apropiada de los po"os a cielo abierto y sondeos, tomando en cuenta la información recopilada y los estudios preliminares. La exca$ación de po"os a cielo abierto se lle$a a cabo con las características descritas en la sección. !on obAeto de elaborar perfiles estratigráficos dentro de la "ona considerada, los )!&s y sondeos de exploración se ubican de manera apropiada para conocer la información geotécnica obtenida de los ensayos de laboratorio. urante esta etapa de estudios es con$eniente reali"ar ensayos a las muestras de los primeros sondeos, particularmente ensayes de permeabilidad, con el propósito de definir si es necesario lle$ar a cabo pruebas de permeabilidad en campo.

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7.

REUERI4IENTO DE ESTUDIOS GEOTECNICOS EN BANCOS DE 4ATERIA3ES PARA REVESTI4IENTO TERRACERIAS Y AGREGADOS PTREOS. Se procede a la locali"ación y le$antamiento de los bancos de materiales que

resulten susceptibles para utili"arse en las capas de re$estimientos, terracerías, bases y sub*bases, así como para agregados pétreos en la elaboración de los concretos %idráulicos. E" est6d! de (a$cs de &ater!a"es se de(e e$%car a de%!$!r "as s!76!e$tes caracter8st!cas5 &.* Locali"ar los bancos más cercanos a las obras ci$iles. 5.* Locali"ar bancos con el menor $olumen posible de despalme ?capa $egetal@. !.* (ecomendar bancos que topográficamente sean de fácil explotación .* (ecomendar bancos que sean lo más sano posible. E.* Locali"ar bancos con la -ranulometría requerida para las obras. -.* Sugerir bancos de roca cuyo material no sea altamente abrasi$o. '.* )roponer bancos de materiales cuyas características mecánicas y químicas no presenten alteraciones estructurales. .* Los materiales de los bancos recomendados deben resistir su maneAo, desde su extracción, %asta su colocación, con la menor cantidad.

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INVESTIGACION GEOTECNICA PARA EL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO 8.

ETAPAS DE PROYECTO DE CA4INOS A 3O 3ARGO DE 3A 3FNEA CONDUCCIÓN CO3ECTOR INTERCEPTOR Ó E4ISOR.

/.1. Recp!"ac!#$ de !$%r&ac!#$. )ara la reali"ación del proyecto eAecuti$o de caminos nue$os ó existentes para construcción de acueductos, se debe enfocar la atención en la pendiente del terreno, en taludes naturales y de cortes, terraplenes y en la posibilidad de utili"ar los mismos materiales de exca$ación para la formación de terracerías, así como tomar en cuenta factores de seguridad, solide", facilidad de conser$ación y economía. Se debe recopilar la información necesaria en las etapas iniciales del proyecto# &.*

Tra"o preliminar en planta

5.*

Selección del tra"o en planta

!on la información recabada y la topografía a detalle de la línea de conducción, del colector, interceptor ó emisor, se definen los datos de proyecto, la selección del tra"o en planta y las secciones tipo del camino, en donde se indican los espesores de estructuración y los grados de compactación. Los planos con los datos de proyecto y el dibuAo de las secciones tipo que se deri$en de este trabaAo, pueden ser susceptibles de modificaciones, de acuerdo a los datos que se reciben de campo. /.2. Rec$c!&!e$t de ca&p. Se deben reali"ar reconocimientos de campo del tra"o seleccionado, con el obAeto de identificar los elementos que ayuden a determinar el tra"o definiti$o, de acuerdo con los puntos obligados de paso, que se establecen por ra"ones económicas, características topográficas, geológicas, geotécnicas, alineamientos, pendientes, clasificación de terrenos, cruces con ríos y arroyos, con carreteras, $ías férreas, poblaciones y locali"ación de obras de drenaAe. /.*. Tp7ra%8a ded6c!da. !on el tra"o definiti$o, resultado de las obser$aciones y modificaciones originadas por la información recabada del reconocimiento en campo, se deduce el MECANICA DE SUELOS

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perfil del terreno por el eAe del camino y se obtienen cotas a cada HFmB donde la morfología del terreno lo requiera, se fiAan estaciones para ubicar las obras de drenaAe. Se preparan secciones trans$ersales del terreno natural, cada HFm con una longitud de HFm %acia ambos lados del eAe. Si la topografía es mo$ida ?abrupta@ la longitud de las secciones se aumentan y la distancia entre estaciones se debe reducirB si por el contrario la topografía que se presenta es sensiblemente plana, la distancia entre estaciones se debe aumentar. /.+. Pr9ect 7e&'tr!c. El plano donde se dibuAa la planta del camino, debe contener el tra"o de la línea de conducción, se dibuAa el tra"o definiti$o del eAe del camino, a escala #HFFF. Se debe integrar en el mismo plano el perfil del terreno natural deducido, por el eAe del camino, a escala $ertical #HFF y %ori"ontal #HFFF. !on base en la información que contiene este plano, que cubre tramos de H Im. de camino, se procede a reali"ar el proyecto geométrico del alineamiento %ori"ontal y $ertical, siguiendo las normas, especificaciones y criterios establecidos se calculan cotas de subrasante, espesores en corte y terraplén cada HFm y puntos intermedios que ayuden a definir el proyecto y la sección trans$ersal del mismo. /.,. Secc!$es de c$str6cc!#$. !on base en las secciones tipo, la estructuración de las mismas y los espesores de corte y terraplén obtenidos en el proyecto de subrasante, se obtiene una sección constructi$a en cada estación y en todos aquellos puntos intermedios donde el terreno presente cambios notables, con obAeto de calcular las áreas de las capas que la componen. /.. D!(6 de p"a$s de%!$!t!=s. El informe debe contener los siguientes planos# &.*

)lanta general

5.*

)lanta y perfil, para cada tramo de camino, considerando.

!.*

&lineamiento %ori"ontal# con todos los datos de proyecto, cuadro de

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datos de poligonal de apoyo del tra"o, cuadro de geometría de alineamiento, secciones tipo del tramo y escala. .*

&lineamiento $ertical# todos los datos de cadenamientos, ele$aciones del terreno natural y subrasante, espesores de corte y terraplén, bancos de ni$el, cuadros de cantidades de obra escalas.

E.*

)lano con la información geotécnica.

:.*

)lano de ubicación de bancos de préstamo y cuadro con clasificación de materiales, $olmenes apro$ec%ables, distancias, espesor de despalme, calidad de los materiales y explotabilidad.

-.*

)lano de obras de drenaAe.

/.. Ca&!$s e?!ste$tes. Si el tra"o del eAe del colector, interceptor y emisor es paralelo al eAe de un camino existente ó de brec%as, susceptibles de ser apro$ec%adas ó utili"adas, se procede a obtener la información geotécnica, a fin de %abilitar los tramos que no cumplan con las especificaciones de proyecto geométrico y en su caso se presentan las recomendaciones para su meAoramiento y la solución al drenaAe de ellos. /./. O(ras de dre$ae
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INVESTIGACION GEOTECNICA PARA EL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO ALGUNOS ENSAYOS.

ANALISIS GRANULOMETRICOS

LIMITE LIQUIDO - PLASTICO

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CORTE DIRECTO

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ETAPAS DE UN ESTUDIO GEOTECNICO.

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