Mecánica de Suelos, unidad 2

Valdivieso Méndez David Irvin. Ingeniería Civil. Instituto Tecnológico de Oaxaca. UNIDAD 2. EXPLORACIÓN Y MUESTREO

Para determinar las propiedades de un suelo en laboratorio es preciso contar con muestras representativas de dicho suelo. Un muestreo adecuado y representativo es de primordial importancia, pues tiene el mismo valor que el de los ensayes en sí. Resultan así estrechamente ligadas las dos importantes actividades, el muestreo de los suelos y la realización de las pruebas p ruebas necesarias de laboratorio. Ocurre así un círculo vicioso, que suele resolverse recurriendo recurriendo a la ayuda de programas p rogramas preliminares de exploración y muestreo. En general, se tendrán dos tipos de sondeos: preliminares y definitivos, cada uno con sus métodos propios de muestreo. Las muestras pueden ser de dos tipos: alteradas o inalteradas. Se dice que una muestra es alterada cuando no guarda las mismas condiciones que cuando se encontraba en el terreno de donde procede, e inalterada en caso contrario.

2.1.

Métodos de sondeos.

2.1.1.

Método de sondeos preliminares.

Son procedimientos simples y económicos, mediante los cuales debe procurar adquirirse una información preliminar suficiente respecto al suelo, información que, con ayuda de pruebas de clasificación, tales como granulometría y límites de plasticidad, permita formarse una idea clara de los problemas que se han de esperar en un caso particular. Este conocimiento permite a su vez programar en forma completa las pruebas necesarias para la obtención del cuadro completo de datos del proyecto. 2.1.2.

Método de sondeos definitivos.

Tienen por objeto rendir muestras inalteradas en suelos, apropiadas para pruebas de compresibilidad y resistencia y muestras de roca, que no pueden obtenerse por los métodos preliminares. En ocasiones, cuando estas muestras no se requieran, los procedimientos preliminares que rinden muestras representativas, pueden llegar a considerarse como definitivos, en el sentido de no ser necesaria exploración posterior para recabar las características del suelo; sin embargo, cuando los datos obtenidos lleven a pensar que puedan existir problemas en los asentamientos o falta de adecuada resistencia al esfuerzo cortante, se hará necesario recurrir a los métodos definitivos. 2.1.3. Métodos

geofísicos.

Son desarrollados principalmente con el propósito de determinar las variaciones en las características físicas de los diferentes estratos del subsuelo o los contornos de la roca basal que subyace a depósitos sedimentarios. Los métodos son rápidos y expeditos y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente información para fundar criterios definitivos de proyecto. En el caso de estudios para cimentación no se pueden considerar adecuados.

Valdivieso Méndez David Irvin. Ingeniería Civil. Instituto Tecnológico de Oaxaca.

2.2.

Sondeos preliminares.

2.2.1.

Pozo a cielo abierto con muestreo alterado e inalterado.

Cuando este método sea practicable debe considerársele como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes s uficientes para que un técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos del suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas r eferentes al agua contenida en el suelo. Deben cuidarse los criterios para distinguir la naturaleza del suelo “in situ” y la modificada por la excavación. Se recomienda llevar un registro completo de las condiciones durante la excavación. En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos encontrados. Las muestras alteradas son simplemente porciones de suelo que se protegerán contra pérdidas de humedad introduciéndolas en frascos o bolsas emparafinadas. Las muestras inalteradas deberán tomarse con precauciones, labrando la muestra en una oquedad en la pared del pozo. La muestra debe protegerse contra pérdidas de humedad envolviéndola en una o más capas de manta debidamente impermeabilizada con brea y parafina.

2.2.2.

Perforación con posteadora.

En estos sondeos la muestra es completamente alterada, pero suele ser representativa en algunos aspectos. La muestra se extrae con herramientas del ti po que se muestra en la figura: En las posteadoras se hace penetrar en el terreno ejerciendo un giro sobre el maneral adaptado al extremo superior de la tubería de perforación. Las herramientas se colocan al extremo de una tubería de perforación, formada por secciones de igual longitud, que se van añadiendo según aumenta la profundidad del sondeo.


2.2.3.

Barrenos helicoidales.

Los barrenos helocoidales pueden ser de muy diferentes tipos no sólo dependiendo del suelo por atacar, sino también de acuerdo con la preferencia del perforista. El principio es evidente. Un factor importante es el paso de la hélice que debe ser muy cerrado para suelos arenosos y mucho más abierto para el muestreo en suelos plásticos.

2.2.4.

Sondeo de penetración estándar (SPT).

Es quizá el que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona información más útil en torno al subsuelo y no sólo a descripción. El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un muestreador especial o penetrómetro estándar de dimensiones establecidas. El penetrómetro suele ser de media caña, para facilitar la extracción de la muestra que haya penetrado en su interior; se enrosca en la tubería de perforación y la prueba consiste en hacerlo penetrar a golpes dados por un martinete de 63.5 kg (140 lb) que cae desde 76 cm (30 in), contando el número de golpes necesario para lograr una penetración de 30 cm (1 pie). En cada avance de 60 cm debe retirarse el penetrómetro, rem oviendo al suelo de su interior, el cual constituye la muestra. La utilidad e importancia de éste método radican en las correlaciones que se pueden sacar para relacionar aproximadamente otros factores importantes.


2.2.5.

Sondeo de penetración cónica.

Consiste en hacer penetrar una punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el suelo ofrece. Existen diversos tipos de conos: Dependiendo del procedimiento para hincar los conos en el terreno, estos métodos se dividen en estáticos y dinámicos. En los primeros la herramienta se hinca a presión, medida en la superficie con un gato apropiado; en los segundos el hincado se logra a golpes con un peso que cae.

2.3. Sondeos definitivos. 2.3.1.

Pozo a cielo abierto con muestreo inalterado. Es en esencia el mismo método que el descrito en el sondeo preliminar.


2.3.2.

Sondeo con tubo de pared delgada.

Se debe a M. J. Hvorslev un estudio sobre el muestreo con estos tubos. Muestreadores de este tipo existen en muchos modelos y, es frecuente que cada institución especializada desarrolle el suyo propio, se usan actualmente en forma prácticamente única en suelos cohesivos.. Hincando el tubo a presión, a velocidad constante y para un cierto diámetro del tubo, el grado de alteración depende de la llamada “relación de áreas”. En ocasiones y suelos muy blandos o con alto contenido de agua, los muestreadores no logran extraer la muestra, esto se evita hincando el muestreador lentamente y, dej ándolo en reposo un cierto tiempo antes de proceder a la extracción. En arenas, sobre todo las situadas bajo el nivel freático, es necesario añadir aditivos que doten a la muestra de cohesión.


2.3.3.

Sondeo rotatorio para roca.

Cuando un gran bloque o estrato rocoso aparezcan en la pe rforación se hace indispensable recurrir al empleo de máquinas perforadoras a rotación, con broca de diamantes o de tipo cáliz. En las primeras, en el extremo de la tubería de perforación va colocado un muestreador especial, llamado de “corazón”, en cuyo extremo inferior se acopla una broca de acero duro con incruistaciones de diamante industrial, que facilitan la perforación. En las segundas, los muestreadores son de acero duro y la penetración se facilita por medio de municiones de acero que se echan a través de la tubería huec a hasta la perforación y que actúan como abrasivo. Las velocidades de rotación son variables, de acuerdo con el tipo de roca a atacar. A causa del calor desarrollado por la fricción, es indispensable inyectar agua fría de modo continuo. También es necesario ejercer peresión vertical sobre la broca, a fin de facilitar su penetración.



2.1. Métodos geofísicos. 2.1.1. Método sísmico.

Se funda en la diferente velocidad de propagación de las ondas vibratorias de tipo sísmico a través de diferentes medios materiales. Esencialmente el método consiste en provocar una explosión en un punto determinado del área a explorar usando una pequeña carga de explosivo, usualmente nitroamonio. Por la zona a explorar se sitúan registradores de ondas (geófonos), separados entre sí de 15 a 30 m. la función de los geófonos es captar la vibración, que se transmite amplificada a un oscilógrafo central que marc a varias líneas, una para cada geófono. Suponiendo una masa de suelo homogénea que yazca sobre la roca basal, unas ondas llegan a los geófonos viajando a través del suelo a una velocidad determinada, dependiendo del material y el ángulo de incidencia, las ondas son refractadas.


2.1.2.

Método de resistividad eléctrica.

Se basa en el hecho de que los suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan una mayor o menor resistividad eléctrica cuando una corriente es inducida a su través.

Mecánica de Suelos, unidad 2

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