EXPLORACIÓN Y MÉTODOS DE SONDEO EN SUELOS Perforación por percusión.- emplea un trépano o pieza que desmenuza la roca y una cuchara para la extracción de los restos. Es una técnica válida para cualquier tipo de material, sobre todo rocas consolidadas (otros métodos son rotopercusión y rotación con circulación de agua o lodos). A. MÉTODOS DE EXPLORACIÓN DE CARÁCTER PRELIMINAR * Pozos a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado. * Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o métodos similares. * Métodos de lavado * Métodos de penetración estándar. * Método de penetración cónica. * Perforaciones en boleos y gravas (con barretones, etc.) B.- MÉTODOS DE SONDEO DEFINITIVO. * Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado. * Métodos con tubo de pared delgada. * Métodos rotatorios para roca. C.- MÉTODOS GEOFÍSICOS. * Sísmico. * De resistencia eléctrica. * Magnético y gravimétrico.
METODOS DE EXPLORACION DE CARÁCTER PRELIMINAR Pozos a cielo abierto o calicatas: Cuando este método sea practicable debe considerársele como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos de suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua contenida en el suelo. Desgraciadamente este tipo de excavación no puede llevarse a grandes profundidades a causa, sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua bajo el nivel freático; naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes estratos atravesados también influye grandemente en los alcances del método en sí. Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la naturaleza del suelo “in situ” y
la misma, modificada por la excavación realizada. En efecto, una arcilla dura puede, con el tiempo, aparecer como suave y esponjosa a causa del flujo de agua hacia la trinchera de excavación; análogamente, una arena compacta puede presentarse como semifluida y suelta por el mismo motivo. Se recomienda que siempre que se haga un pozo a cielo abierto se lleve un registro completo de las condiciones del subsuelo durante la excavación, hecho por un técnico conocedor. En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos que se hayan encontrado.
- Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o métodos similares: En estos sondeos exploratorios la muestra de suelo obtenida es completamente alterada, pero suele
ser representativa del suelo en lo referente a contenido de agua, por lo menos en suelo muy plástico. Los barrenos helicoidales pueden ser de diferentes tipos no sólo dependiendo del suelo por atacar, sino de acuerdo con la preferencia particular de cada perforista. 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. Posiblemente más usadas que los barrenos son las posteadoras a las que se hace penetrar en el terreno ejerciendo un giro sobre el mineral adaptado al extremo superior de la tubería de perforación. Las herramientas se conectan al extremo de una tubería de perforación, formada por secciones de igual longitud, que se van añadiendo según aumenta la profundidad del sondeo.
En arenas colocadas bajo el nivel de aguas freáticas estas herramientas no suelen poder extraer muestras y en esos casos es preferible recurrir al uso de cucharas especiales, de las que también hay gran variedad de tipos.
Las muestras de cuchara son generalmente más alteradas todavía que las obtenidas con barrenos helicoidales y posteadoras; la razón es el efecto del agua que entra en la cuchara junto con el suelo, formando en el interior una seudosuspensión parcial del mismo. Es claro que en todos estos casos las muestras son cuando mucho apropiadas solamente para pruebas de clasificación y, en general, para aquellas pruebas que no requieran muestra inalterada. El contenido de agua de las muestras de barreno suele ser mayor del real, por lo que el método no excluye la obtención de muestras más apropiadas, por lo menos cada vez que se alcanza un nuevo estrato.
Frecuentemente es necesario ademar o revestir el pozo de sondeo, lo cual se realiza con tubería de hierro, hincada a golpes, de diámetro suficiente para permitir el paso de las herramientas muestreadoras. En la parte inferior una zapata afilada facilita la penetración. A veces, la tubería tiene secciones de diámetros decrecientes, de modo que las secciones de
menor diámetro vayan entrando en las de mayor. Los diferentes segmentos se retiran al fin del trabajo usando gatos apropiados. Para el manejo de los segmentos de tubería de perforación y de ademe, en su caso, se usa un trípode provisto de una polea, a una altura que permita las manipulaciones necesarias. Los segmentos manejados se sujetan a través de la polea con cable de manila o cable metálico inclusive: los operadores pueden intervenir manualmente en las operaciones, guiando y sujetando los segmentos de tubería de perforación por medio de llaves de diseño especial propias para esas maniobras y para hacer expedita la operación del atornillado de los segmentos. Un inconveniente serio de la perforación con barrenos se tiene cuando la secuencia estratigráfica del suelo es tal que a un estrato firme sigue uno blando. En estos casos es muy frecuente que se pierda la frontera entre ambos o aun la misma presencia del blando. El error anterior tiende a atenuarse accionando el barreno helicoidal tan adelantado respecto al ademe como lo permita el suelo explorado.Estoy invitando a todos los maestros y profesionales de esta area y/o carrera a colaborar construyendo este sitio dedicado a esta hermosa y util profesion aportando el material apropiado a cada uno de los mas de 1,000 temas que lo componen. Tambien los invito a aportar material a los mas de 30,000 temas que constituyen las 30 carreras profesionales que se imparten en los Institutos Tecnologicos de Mexico y se encuentran en este sitio. METODOS DE EXPLORACION DE CARÁCTER PRELIMINARPoz os a ci el o ab ie rt o o calicatas: Cuando este método sea practicable debecon sid erá rse le como el más sa ti sf ac to ri o pa ra co no ce r la s co nd ic io ne s de l subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para queun técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos de sueloen su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentesal agua contenida en el suelo. Desgraciadamente este tipo de excavación no puedellevarse a grandes profundidades a causa, sobre todo, de la dificultad de controlarel flujo de agua bajo el nivel freático; naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes estratos atravesados también influye grandemente en los alcances delmétodo en sí.Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la naturaleza del suelo“in situ” y la misma, modificada por la excavación realizada. En efecto, una arcilladura puede, con el tiempo, aparecer como suave y esponjosa a causa del flujo deagua hacia la trinchera de excavación; análogamente, una arena compacta puedepresentarse como semifluida y suelta por el mismo motivo. Se recomienda quesiempre que se haga un pozo a cielo abierto se lleve un registro completo de lascondiciones del subsuelo durante la excavación, hecho por un técnico conocedor.E n e s t o s pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de losdiferentes estratos que se hayan encontrado. - Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o métodos similares:
Enestos sondeos explorat orios la muestra d e suelo obtenida e s co mple tam ent ealterada, pero suele ser representativa del suelo en lo referente a contenido deagua, por lo menos en suelo muy plástico.Los barrenos helicoidales pueden ser de diferentes tipos no sólo dependiendo delsuelo por atacar, sino de acuerdo con la preferencia particular de cada perforista.Un factor importante es el paso de la hélice que debe ser muy cerrado para suelos e
entra en la cuchara junto con el suelo, formando en el interior u n a ndo mucho apropiadas solamente para pruebas de clasificación y, en ndo en las de mayor. Los diferentes segmentos se retiran al fin del trabajoror anterior tiende a atenuarse accionando el barreno helicoidal tandos los maestros y pro fes iona les d e est a ar ea y/o carr era a co labor ar o, coordenadas, inclinación y orientación, fecha, contratista, supervisor yreso de perforación: maniobras, metros de avance, velocidad de avance,istencia al avance, recuperación, pérdidas y filtraciones de fluidos,servarse en cajas de madera o cartónotarse e indicarse sus características (muestras inalteradas, testigo. Caja portatestigos de sondeo geotécnico en suelos en Miramar (León,ción geológica- geotécnica de los testigos puede realizarse de formate rm in a do s ti p os de mat eri ale s s uf ren alt er aci one s q ue mod ifi can sus cnico en rocas de Miramar (León,ión sistemática: naturaleza y composición de visu, litología, tamaño deteriales rocosos: descripción de discontinuidades (tipo, espaciado,s tablillas separadoras con sus cotas, colores, texturas, fracturas de l o s os, así como el número de la caja y las profundidades perforadas. AdemásAsistemaqncipales características y oportunidades de aplicación de los d if er en te so 1 9 9 7 , l a e m p r e s a h o l a n d e s a S h e l l s e p u s o e n c o n t a c t o c o n F o n s s en el mercado.era cabeza de SonicSampDrill. Tras esta prim era experiencia, la empresa tualid ad, ad emás de su pres encia en Hol anda, Sonic Samp Drill está e r f o r a r e l t e r r e n o . e t r i t u s p o r l a b o c a d e l a p e r f o r a c i ó n . s excéntricas, alimentadas por m o t o r e s h i d r á u l i c o s d e a l t a v e l o c i d a d , , por vibración l í c u l a d e t e r r e n o en contacto con la maniobra de perforación, las puntasrdidas, o el toma m u e s t r a s . E s t e p r o c e s o d i s m i n u y e , e n g r a n m e d i d a , e l u ci én do se la fricción significativamente e incrementándose, a su v ez, laualmente existen cuatro tipo de cabezales, indicados para diferentes ra terrenos de tipo „ b l a nd o/ m e di o‟ . “ E s e l q ue s e ut i l i z a e n l a s bración y, con un diámetro máximo de 125 milímetros, alcanza una pacRotoSonic: son dimensión algo mayor. En este caso trabaja por ta ció n y v ibr aci ón . E l diámetro máximo es de 125 milímetros y la dSonic: estas cabezas son idóne as para traba jos de geot écnic a y entación, al igual que los dos modelos anteriores. Con un diámetro ores dimensiones, con un diámetro máximo de 300 milímetros, una s a s i s t e n t e s p u d i e r o n v e r „ i n s i t u ‟ p a r t e s de los equipos de perforación sten tres sistemas para sacar muestras con SonicSampDrill, por tubería Otra ventaja es que en la mayoría de los casos no necesita de una perforaciónanterior y la muestra obtenida es larga y sin compactar, tanto e n t e r r e n o s saturados como no saturados”.La tubería que recoge las muestras está
equipada con un pistón especial que sella eltomamuestras hasta que se alcanza la profundidad deseada. A continuac ión, laválvula en la cabeza de la tubería tomamuestras se abre, y se recoge la muestra al a v ez q u e s e em pu j a to d a l a m an i ob r a de p e r f o r a c i ó n . E l p o r c e n t a j e d e recuperación de la muestra se sitúa entre el 90 y el 100%.Entre otras características cabe también destacar que para material granular opara fangos se puede montar una cabeza de recogida de muestras para la retiradadel material con vibración. Por otra parte, su utilización es simple y de fácilmantenimiento: el pistón empuja a la muestra hacia el exterior con agua a presión, y a su vez se sitúa en la cabeza de corte para su próximo uso. El sistema de toma de muestras AquaLock es la herramienta de SonicSampDrill para muestrear suelos no consolidados, con o sin presencia de agua en el terreno. Asistemaq 3BYF, SL, especialistas en reparación, alquiler y venta de maquinaria Fundada en 1997, la empresa se dedica en exclusiva al sector de la perforación del terreno: sondeos, geotecnia, cimentación especial, pozos, geotermia, etc. Sus áreas de actividad son la reparación, el alquiler y la venta de maquinaria, en toda la Península Ibérica.
Con 360 metros cuadrados de instalaciones, pueden realizar todo tipo de reparaciones hidráulicas, neumáticas, mecánicas y eléctricas. En las secciones de m e c a n i z a d o , r e c t i f i c a d o y s o l d a d u r a a d e m á s c o n s t r u y e n c u a l q u i e r p i e z a o adaptador de rosca que se precise „just in time‟.Son especialistas en montajes de sistemas de control de parámetros de ejecución de unidades de obra y control de mantenimiento, en tiempo real, así como la puesta a punto pre-ITV.Asimismo, y gracias a su experiencia, se ven capacitados para ofrecer un solución g l o b a l q u e v a d e s d e e l cálculo y seguimiento de la ejecución de la obra, el alquiler/venta de los equipos, la venta del material consumible, y la formación y el asesoramiento a su maquinista. Instrumentación para ingeniería civil
Asistemaq presentó también los productos de Partnermb, empresa c h e c a representada por Asistemaq en la Península Ibérica dedicada al diseño, producción y puest a en marc ha d e eq uipos para contr olar en t iempo real y, en remoto,maquinaria y tecnología del sector de las cimentaciones especiales, y de la obrapública.Se trata de GCom, un equipo para control en remoto de máquinas y tecnología, entiempo real; y Track, que permite el control en tiempo real, y en re mot o, de ejecución de unidades de obra.Ambo s pr odu cto s con tro lan la ma qui na ria qu e est á op er ati va, pru eb an que el trabajo se está realizando, la calidad del mismo y la cantidad de tareas realizadas.Concretamente, el equipo GCom está pensado para el control, en tiempo real y enremoto, de maquinaria y otras operaciones. Está equipado con un módulo GPRS yuna tarjeta SIM. Estos elementos le permiten estar conectado al ordenador de lasoficinas, a la base de datos propia GWIN, y a Internet.Normalmente, se utiliza para conocer las condiciones en las que están trabajandolos equipos de obra, los vehículos de una flota, controlando, entre otros, lossiguientes parámetros: •
Posición de una máquina. •
Medidor de horas. •
Revoluciones del motor. •
Consumo de gasóleo instantáneo y total. •
Presión de los lubricantes. •
Voltaje de la batería. •
Niveles de aceite en el motor. •
Parada de seguridad de la máquina.
•
Control del uso no autorizado de la máquina. Gcom se utiliza normalmente para conocer las condiciones de trabajo de lo s equipos de obra o los vehículos de una flota. En cuanto a Track, es un equipo de control de tecnología, pequeño y de gra ncapacidad. Está diseñado para operar en condiciones de obra. Pri ncipalmente, seutiliza para controlar y programar, en tiempo real y en remoto, la ejecución deunidades de obra de cimentaciones especiales: •
Perforación de pequeño diámetro. •
Inyecciones de lechada de cemento y de mortero. •
Inyecciones de compensación. •
Jet Grouting. •
Pilotes de barrena continua. •
Hinca de pilotes y tablestacas, con y sin vibración.Track puede almacenar hasta 19 tipos distintos de programas de control. De estemodo, se puede utilizar un día para controlar una unidad de obra, y al día siguientepara controlar otra unidad de obra distinta, en un lugar diferente del de ayer.
El Track permite controlar y programar unidades de obra de cimentación especial,por ejemplo.
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MÉTODO DE SONDEO DEFINITIVO Se incluyen aquí los métodos de muestreo que tienen por o bjeto rendir muestras inalteradas en suelos, apropiadas para pruebas de compresibilidad y res istencia y muestras de roca, que no pueden obtenerse por los métodos mencionados hasta este momento. En ocasiones, cuando estas muestras no se r equieran, los procedimientos estudiados en la sección anterior, especialmente los que rinden muestras representativas, pueden llegar a considerarse como definitivos, en el sentido de n o ser necesaria exploración poster ior para
recabar las características del suelo; sin embargo, cuando la clasificación del suelo permita pensar en la posibilidad de la existencia de problemas referentes a asentamientos o a falta de la ad ecuada resistencia al esfuerzo cortante en los suelos, se hará necesario recurrir a los métodos que ahora se exponen. a) Pozos a cielo abierto con muestreo i nalterado
Este método de exploración ha sido ya descrito en la sección anterior por lo que no s e considera necesario describirlo nuevamente. Sin embargo, es conveniente insistir en el hecho de que cuando es factible, debe considerarse el mejor de todos los métodos de exploración a disposición del ingeniero para obtener muestras inalteradas y datos adicionales que permitan un mejor proyecto y construcción de una obra. b) Muestreo con tubos de pared delgada
Desde luego de ningún modo y bajo ninguna circunstancia puede obtenerse una muestra de suelo que pueda ser rigurosamente considerada como inalterada. En efecto, siempre será necesario extraer al suelo de un lugar con alguna herramienta que inevitablemente alterará las, condiciones de esfuerzo en su vecindad; además, una vez la muestra dentro del muestreador no se ha encontrado hasta hoy y es dudoso que jamás llegue a encontrarse, un método que proporcione a la muestra, sobre todo en sus caras superior e inferior los mismos esfuerzos que tenía “in situ”. Aparte de esto, la remoción de la muestra del muestreador al llegar al
laboratorio produce inevitablemente otro cambio en los esfuerzos, pues la fase líquida deberá trabajar a tensión y la fase sólida a compresión en la medida necesaria para que se impida la expansión de la muestra, originalmente confinada en el suelo y ahora libre. La alteración producida por esta extracción es un factor importante aún y cuando se recurra al procedimiento de cortar longitudinalmente al muestreador para evitar el efecto de la fricción lateral, si bien con este procedimiento más costoso se atenúa la alteración. Por lo anterior, cuando en Mecánica de Suelos se habla de muestras "inalteradas" se debe entender en realidad un tipo de muestra obtenida por cierto procedimiento que trata de hacer mínimos los cambios en las c ondiciones de la muestra “in situ”, sin interpretar la palabra en su sentido literal.
Se debe a M. J. Hvorsiev5 un estudio exhaustivo moderno que condujo a p rocedimientos de muestreo con tubos de pared delgada que, por lo menos en suelos cohesivos, se usan actualmente en forma prác ticamente única. Muestreadores de tal tipo existen en muchos modelos y es frecuente que cada institución especializada desarrolle el suyo propio. El grado de perturbación que produce el muestreador depende principalmente, según el propio Hvorsiev puso de manifiesto, del procedimiento usado para su hincado; las experiencias h an comprobado que si se desea un grado de alteración mínimo aceptable, ese hincado debe efectuarse ejerciendo presión continuada y nunca a golpes ni con algún otro método dinámico. Hincado el tubo a p resión, a velocidad constante y para un cierto diámetro de tubo, el grado de alteración parece depender esencialmente de la llamada “relación de áreas”.
Donde De es el diámetro exterior del tubo y Di el interior. La expresión anterior equivale a la relación entre el área de la corona sólida del tubo y el área exterior del mismo. Dicha relación no debe ser mayor de 10% en muestreadores de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro interior, hoy de escaso uso por requerirse en general muestras de mayor diámetro y, aunque en muestreadores de mayor diámetro pueden admitirse v alores algo mayores, no existen motivos prácticos que impidan satisfacer fácilmente el primer valor.
En la Fig. A-9.a aparece uno de los tipos más comunes de muestreador de pared delgada; en la parte b de dicha figura se muestra un tipo más elaborado de muestreador de pistón, que tiene por objeto eliminar o casi eliminar la tarea de limpia del fondo del pozo previa al muestreo, necesaria en los muestreadores abiertos; al hincar el muestreador con el pistón en s u posición inferior, puede llevarse al nivel deseado sin que el suelo alterado de niveles más altos en el fondo del pozo entre en él; una vez e n el nivel de muestreo, el pistón se eleva hasta la parte superior y el muestreador se hinca libremente (pistón retráctil) o bien fijado el pistón en el nivel de muestreo por un mecanismo accionado desde la s uperficie, se hinca el muestreador relativamente al pistón hasta que se llena de suelo (pistón fijo). El la Fig. A-9.c se muestra un esquema de un dispositivo aplicador de presiones de hincado que puede us arse cuando no se disponga de un a máquina perforadora que aplique la presión mecánicamente; un procedimiento alternativo al mostrado en la figura, será cargar la varilla de perforación con peso muerto utilizando gatos hidráulicos. En ocasiones y en suelos muy blandos y con alto contenido de agua, los muestreadores de pared delgada no logran extraer la muestra, saliendo sin ella a la s uperficie; esto tiende a evitarse hincando el muestreador lentamente y, una vez lleno de suelo, dejándolo en reposo un cierto tiempo antes de proceder a la extracción. Al dejarlo en reposo la adherencia entre el suelo y muestreador crece con el tiempo, pues la arcilla remoldeada de la superficie de la muestra expulsa agua hacia el interior de la misma aumentando, por lo tanto, su resistencia y adherencia con el muestreador. En arenas, especialmente en las situadas bajo el nivel freático se tiene la misma dificultad, la cual hace necesario recurrir a procedimientos especiales y costosos para darle al material una “cohesión” que le permita conservar su estructura y adherirse e l muestreador. La inyección de emulsiones asfálticas o el congelamiento de la zona de muestreo son métodos que se han usado algunas veces en el pasado. Afortunadamente el problema no es de vital importancia en la práctica de la Mecánica de Suelos dado que l a prueba estándar de penetración, al informar sobre la compacidad de los mantos arenosos, proporciona el dato más útil y generalmente en forma suficientemente aproximada, de las características de los mismos. c) Métodos rotatórios para roca
Cuando un sondeo alcanza una capa de roca más o menos firme o cuan do en el curso de la perforación las herramientas hasta aquí descritas tropiezan con un bloque grande de naturaleza rocosa, no es posible lograr penetración con los métodos estudiados y ha de recurrirse a un procedimiento diferente. En realidad, se mencionó que capas de boleo o grava pueden ser atravesadas con barretones o herramientas pesadas similares, manejadas a percusión. Pero estos métodos no suelen dar un resultado conveniente en roca más o menos sana y además tienen el inconveniente básico de no proporcionar muestras de los materiales explorados. Cuando un gran bloque o un estrato rocoso aparezcan en la perforación se hace indispensable recurrir al empleo de máquinas perforadoras a rotación, con broca de diamantes o del tipo cáliz.
En las primeras, en el extremo de la tubería de perforación va colocado un muestreador especial, llamado de “corazón”, en cuyo extre mo inferior se acopla una broca de acero duro con incrustaciones 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 hueca hasta la p erforación y que actúan c omo abrasivo. En roca muy fracturada puede existir el peligro de que las municiones se pierdan. Perforadoras tipo cáliz se han construido con diámetros muy grandes, hasta para hacer perforaciones de 3 m; en estos casos, la máquina penetra en el suelo con la misma broca. La colocación de los diamantes en las br ocas depende del tipo de roca a atacar. En rocas duras es recomendable usar brocas con diamantes tanto en la c orona como el interior para reducir el diámetro de la muestra, y en el exterior para agrandar la perforación y permitir el paso del muestreador con facilidad. En rocas medianamente duras suele resultar suficiente emplear brocas con inserciones de carburo de tungsteno en la corona. En rocas suaves, del tipo de lutitas, pizarras, etc., basta usar broca de acero duro en diente de sierra.
En la Fig. A-10 aparece un esquema de una máquina perforadora (que, incidentalmente, puede usarse también para el hincado a presión de muestreadores de tubo de pared delgada), dos muestreadores de corazón comunes y algunos tipos de brocas. Las velocidades de rotación son variables, de acuerdo con el tipo de roca a atacar. En todos los casos, a causa del calor desarrollado por las grandes fricciones producidas por la operación de muestreo, se hace indispensable inyectar agua fría de modo continuo, por medio de una bomba situada en la superficie. También se hace necesario ejercer presión vertical sobre la broca, a fin de facilitar su penetración. El éxito de una maniobra de perforación rotatoria depende fundamentalmente del balance de esos tres factores principales, velocidad de rotación, presión de agua y presión sobre la broca, respecto al tipo de roca explorado. Una vez que el muestreador ha penetrado toda su carrera es preciso desprender la muestra de roca (corazón), que ha ido penetrando en su interior, de la roca matriz. Para ello se han desarrollado diversos métodos técnicos. Por ejemplo, suele resultar apropiado el interrumpir la inyección del agua, lo que hace que el espacio entre la roca y la parte inferior de la muestra se llene de fragmentos de roca, produciendo un empaque apropiado; otras veces un aumento rápido de la velocidad de rotación produce el efecto deseado. Cuando las muestras de roca son muy largas puede introducirse un muestreador especial que reemplace al usado en la perforación; tal muestreador está provisto de aditamentos para cortar y retener la muestra. Desgraciadamente, con cierta frecuencia ninguno de estos métodos rinde el resultado apetecido y la muestra no es extraída.
El equipo de perforación rotatorio trabaja usualmente en cuatro diámetros y en la tabla A-2 aparecen sus dimensiones usuales y sus nombres típicos. Probablemente las tuberías Ax y Bx son las más usadas.
Las máquinas perforadoras suelen poder variar s u velocidad de rotación en intervalos muy amplios (frecuentemente de 40 a 1,000 rpm) y pueden ser de avance mecánico o hidráulico. En las primeras, la máquina gira a velocidad uniforme y las variaciones se logran con un juego de engranaje adicional; en las segundas, muy preferibles, la propia máquina puede variar su velocidad.
Métodos geofísicos Los métodos geofísicos son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. Intentan evaluar las características del terreno basándose en la medida de ciertas magnitudes físicas tomadas generalmente en la superficie del terreno. Si las características de los terrenos son tales que las magnitudes físicas medidas son bastante diferentes entre sí, es posible localizar los contactos entre las distintas capas de terreno. Sin embargo, esto no siempre sucede así, por lo que estos métodos tienen serias limitaciones. No obstante, gracias a su rapidez y economía, están especialmente indicados para investigar áreas extensas o alineaciones de gran longitud entre sondeos que se encuentren alejados, y de esta forma poder interpolar los resultados obtenidos en las prospecciones extremas, o establecer, en su caso, la necesidad de realización de sondeos intermedios. Los métodos geofísicos deben ser considerados siempre como métodos complementarios de reconocimiento, debiendo estar acompañados por prospecciones directas como sondeos, y los datos obtenidos mediante estos sistemas refrendados y contrastados por los resultados de dichos sondeos. Los trabajos de campo e interpretación de las medidas deben estar realizados por personal altamente cualificado y con experiencia en la ejecución y procesamiento de resultados. Pueden plantearse las siguientes opciones:
Métodos eléctricos. Métodos gravimétricos. Métodos magnéticos. Métodos sísmicos, con sus variantes de reflexión y refracción.
El método de mayor utilización en la ingeniería civil es el método sísmico de refracción, aunque los métodos eléctricos también tienen cierta utilidad.
Métodos sísmicos De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda Los métodos sísmicos son un tipo de método geofísico, y constituyen pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. Las ondas sísmicas que atraviesan un terreno pueden ser:
Longitudinales o de compresión. Transversales o de cizallamiento. Superficiales.
La velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el terreno depende de sus características de deformabilidad. En la hipótesis de suponer un comportamiento elástico para el terreno, la velocidad de las ondas longitudinales y transversales es función del módulo elástico y del coeficiente de Poisson (ambos dinámicos), por lo que con ambas expresiones pueden obtenerse dichos parámetros. Las ondas longitudinales (Ondas P) son más rápidas que las transversales (Ondas S), lo que dificulta la detección de estas últimas en campo. Por ello, en general se obtiene el módulo elástico a partir de la velocidad longitudinal, estableciendo hipótesis respecto al valor del coeficiente de Pisson. El módulo dinámico tiene un valor mayor que el estático, ya que se obtiene para incrementos tensionales pequeños como son los producidos por ondas sísmicas. La relación entre el módulo dinámico y el estático se considera normalmente de 4, pero el rango puede estar entre 1 y 20. El método sísmico de refracción se basa, tanto en el hecho de la diferencia de velocidad de la onda sísmica en los distintos terrenos, como en que las ondas al cruzar la frontera entre dos tipos de terreno distinto sufren refracción, (al igual que sucede con las ondas de luz), cambiando su dirección en un ángulo cuyo valor depende de la relación entre las velocidades de onda de cada terreno. El impulso generador de la onda puede ser un impacto o una pequeña carga explosiva que se coloca, generalmente, en un punto de la superficie. Mediante geófonos (que son
detectores de pequeñas vibraciones en el terreno), dispuestos a distintas distancias del punto de impacto, se mide el momento en que llega la primera onda que alcanza a un determinado geófono. De esta forma se obtiene la velocidad de transmisión. Cuando se produce el impulso, las ondas se emiten en todas direcciones. Una onda en particular recorre un camino por la superficie del terreno en dirección al geófono (onda directa). Otras ondas descienden con diversos ángulos respecto a la horizontal. Al encontrar un estrato inferior con diferente velocidad sísmica, la onda se refracta en el plano de contacto entre ambos terrenos. Existe una dirección de onda que al alcanzar el estrato inferior con un determinado ángulo de incidencia, su refracción se dirige por encima del estrato inferior paralelamente a la forntera entre terrenos. Esta onda, con su nueva dirección, continúa emitiendo energía hacia la superficie con un ángulo de refracción simétrico al de incidencia anterior, por lo que los geófonos pueden llegar a detectarla. Si la velocidad sísmica del terreno inferior tiene un valor mayor que la del terreno superficial, el tiempo necesario para que la onda refractada alcance un punto de la superficie puede llegar a ser menor que el requerido por la onda directa que viaja superficialmente, aún cuando la longitud del camino sea mayor. Los geófonos cercanos al impulso reciben en primer lugar la onda directa, pero a los que se encuentran a una cierta distancia les alcanza antes la onda refractada.
Métodos eléctricos Los métodos eléctricos son un tipo de método geofísico, y constituyen pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. Permiten evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medición de una diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie. El flujo de corriente a través del terreno discurre gracias a fenómenos electrolíticos, por lo que la resistividad depende básicamente de la humedad del terreno y de la concentración de sales en el agua intersticial. Por ello existe una gran variabilidad de valores de la resistividad para cada tipo de terreno, con rangos muy amplios. El método consiste en colocar cuatro electrodos alineados a igual distancia entre sí (d). Se conecta una batería a los electrodos exteriores midiendo la intensidad que circula entre ellos, así como el voltaje entre los electrodos intermedios. La resistividad viene definida
por el cociente entre el voltaje y la intensidad de la corriente medidos, multiplicado por 2 Π
d. El valor obtenido representa la resistividad media de un gran volumen de suelo, ya que la red de corriente se extiende en profundidad, aunque tienen mayor peso las características eléctricas de los terrenos más superficiales. En cualquier caso, la presencia de un estrato de alta resistividad cercano a la superficie bajo otro de gran resistividad, eleva el valor resultante del ensayo, al contrario de lo que sucede si existe un material de baja resistividad bajo un estrato de alta. El ensayo puede realizarse en forma de sondeo eléctrico, buscando la variación de la resistividad con la profundidad. Para ello se hacen diferentes medidas variando la distancia "d" entre los electrodos y manteniendo el centro de la alineación de los cuatro electrodos en un punto fijo. Al incrementar la distancia aumenta la profundidad alcanzada por las líneas de corriente, englobando, por tanto, una mayor profundidad de suelo. Si la resistividad crece, puede concluirse que hay un estrato profundo de mayor resistividad, sucediendo lo contrario si la resistividad decrece al aumentar la separación. La profundidad hasta la que puede aplicarse es de unos 20 metros. Otro procedimiento utilizado es el de perfil eléctrico, en el que se investiga la variación lateral del tipo de terreno. Se mantiene la misma distancia entre electrodos, desplazando el punto central de la alineación. De esta forma se obtienen datos en un área determinada para un espesor constante del terreno. La amplitud de los rangos de la resistividad aparente para un determinado terreno, da lugar a que exista solape entre los rangos de diferentes tipos de terreno. Esto hace muy difícil la identificación de un determinado suelo o roca, y la profundidad de su localización. Además, hay una pobre correlación entre la resistividad y las condiciones mecánicas de un terreno. Por lo tanto, tienen una menor aplicación en la ingeniería civil que los métodos sísmicos de refracción, aunque pueden servir para detectar la profundidad del nivel freático, apoyándose siempre en los resultados de prospecciones como sondeos o calicatas. Donde sí tienen una utilización interesante es en la determinación de cavernas en zonas cársticas, dada la clara diferencia de resistividad existente entre un terreno y el aire, siendo esta última prácticamente infinita. En cualquier caso, la interpretación de los resultados no es fácil, puesto que el resultado proporciona el valor medio de la resistividad a través de una determinada trayectoria, que engloba al terreno sano y al vacío en las cuevas cársticas. Pero, por otra parte, las cuevas o galerías existentes pueden estar parcial o totalmente rellenas de agua, y como el agua, al contrario que el aire, es un gran conductor eléctrico, el resultado obtenido al atravesar una caverna puede no ser un aumento drástico de la resistividad, sino su reducción. Otra aplicación de este método consiste en definir si un suelo es adecuado para albergar tuberías de fundición como las realizadas en abastecimientos de agua. Si su resistividad es
baja, posibilita que las corrientes parásitas existentes en el terreno (zonas cercanas a vías de ferrocarril, transformadores, subestaciones eléctricas) puedan afectar a estas tuberías provocando y acelerando su corrosión. Por tanto, en el informe geotécnico de proyecto deberá contemplarse esta posibilidad, obteniendo la resistividad de los terrenos atravesados por la traza de la conducción, para en su caso, plantear un sistema de protección.
Métodos gravimétricos Los métodos gravimétricos son un tipo de método geofísico, y constituyen pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de un reconocimiento geotécnico. Consiste en la medición muy precisa de la aceleración de la gravedad en distintos puntos, registrando variaciones anómalas de dicha aceleración, que pueden suponer cambios bruscos en la densidad de un terreno. De esta forma, se pueden detectar huecos o cavernas, como las existentes en los terrenos cársticos, o en zonas de explotación minera actual o histórica, fallas, domos salinos, profundidad de capas competentes compactas, etc. Los resultados obtenidos son, en general, poco concluyentes para que su empleo esté generalizado en la ingeniería civil, a pesar de lo cual, no dejan de constituir un método particular de los métodos geofísicos, como alternativa en el reconocimiento geotécnico de un terreno.
Geomagnetismo
Representación del campo magnético de la Tierra interactuando con partículas solares. El geomagnetismo se ocupa del estudio del campo magnético terrestre, tanto de su generación como de su variación espacial y temporal. Dentro de su estudio distingue entre campo interno y campo externo. En el campo interno intenta buscar una explicación para la generación y mantenimiento de un campo magnético
propio y para las variaciones espaciales y temporales detectadas en la superficie terrestre, basándose en la teoría de la dinamo. En el campo externo estudia el efecto del campo magnético interno y del campo magnético solar sobre la ionosfera.
