TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 3
2. OBJETIVOS 4
2.1 OBJETIVOS GENERALES 4
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4
3. EXPLORACIÓN Y MUESTREO DE SUELOS 5
3.1 RECONOCIMIENTO 5
4. MÉTODOS PARA ESTUDIOS DE SUPERFICIE 7
4.1 CALICATAS 7
4.1.1 Tamaño: 11
4.1.2 Color: 11
4.1.3 Olor: 12
4.1.4 Humedad: 12
4.1.5 Estructura: 12
4.1.6 Cementación: 12
4.1.7 Densificación: 13
4.1.8 Clasificación: 13
4.1.9 Nombre local: 13
4.1.10 Muestra perturbadas: 15
4.1.11 Muestras en bolsas: 15
4.1.12 Muestra sin perturbar: 15
4.2 SONDEOS EN SUELO 20
4.2.1 Tipos De Sondeos: 20
4.2.1.1 Métodos De Exploración De Carácter Preliminar 20
4.2.2.2 Métodos De Sondeo Definitivo. 21
4.2.2.3 Métodos Geofísicos. 21
5. NUMERO TIPO Y PROFUNDIDAD DE LOS SONDEOS 22
5.1 METODOS DE EXPLORACION DE CARÁCTER PRELIMINAR 23
5.1.1 Pozos a cielo abierto o calicatas: 23
5.1.2 Método de lavado: 27
5.1.3 Método de penetración estándar: 28
5.1.4 Método de penetración cónica: 29
5.1.5 Perforaciones en boleos y gravas: 30
5.2 MÉTODOS DE SONDEO DEFINITIVO 31
5.2.1 Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado (Calicata): 31
5.2.2 Muestreo con tubos de pared delgada 31
5.2.3 Métodos rotatorios para roca 32
5.3 ENSAYOS DIRECTAMENTE 37
5.3.1 Procedimiento de toma de muestra 38
5.3.1.1 Muestras en bolsas. 38
5.3.1.2 Muestras Inalteradas 39
6. RAZÓN DE SOPORTE DE SUELOS COMPACTADOS ENSAYO DE C.B.R. 41
6.1 GENERALIDADES 41
6.2 ENSAYO DE C.B.R. 41
6.3 EQUIPO NECESARIO 44
6.4 CURVAS DE TENSIÓN – PENETRACIÓN 44
6.5 RAZON DE SOPORTE (CBR) 45
7. PRINCIPALES TIPOS DE SUELOS 49
7.1 GRAVAS 50
7.2 ARENAS 51
7.3 LIMOS 51
7.4 ARCILLAS 52
7.5 SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS 52
8. CONClUSIONES 53
9. BIBLIOGRAFÍA 55
INTRODUCCIÓN
Dentro del estudio de la mecánica de suelos, el conocimiento básico de la
textura del suelo es importante para los ingenieros que construyen
edificios, carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie
terrestre, la actividad de exploración y muestreo de suelo, constituye una
etapa primordial de importancia única, ya que esta es donde se toma la
materia prima para el estudio comparación y análisis de los diferentes
tipos de suelos, la conocemos como la muestra.
Para el desarrollo y ejecución de las diferentes actividades a realizar en
el estudio de suelos y toma de muestras, se tienen una serie de parámetros
a seguir que están relacionados con las normas INVIAS, es por tal razón que
en este informe mostraremos las diferentes características de clasificación
y métodos que nos permite desarrollar la exploración y muestreo de suelos.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVOS GENERALES
Identificar los distintos métodos de exploración y muestreo de suelos
que en la actualidad se usan.
Determinar cuales son los métodos de exploración principales con sus
características. dad en distintos trabajos de ingeniería
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aprender unas de metodologías que nos permitan hacer un control y
análisis sobre un a muestra de suelo.
Conocer el concepto y clasificación de lo que es la exploración y
muestreo de suelos.
3. EXPLORACIÓN Y MUESTREO DE SUELOS
Lo primero que hay que consignar en la obtención de una muestra es que ésta
sea representativa del terreno. Un muestreo adecuado y representativo es de
primordial importancia, pues tiene el mismo valor que el de los ensayos en
sí. A menos que la muestra obtenida sea verdaderamente representativa de
los materiales que se pretende usar, cualquier análisis de la muestra solo
será aplicable a la propia muestra y no al material del cual procede.
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.
3.1 RECONOCIMIENTO
Todo estudio de suelos debe iniciarse con un reconocimiento detallado del
terreno.
Mediante la observación de cortes naturales y/o artificiales producto de la
erosión o deslizamiento será posible, en general, definir las principales
unidades o estratos de suelos superficiales.
Es importante en esta etapa la delimitación de zonas en las cuales los
suelos presentan características similares y a la identificación de zonas
vedadas o poco recomendables para emplazar construcciones, tales como zonas
de deslizamiento, laderas rocosas con fracturamiento, zonas pantanosas
difíciles de drenar, etc. Este reconocimiento se puede efectuar por vía
terrestre.
Generalmente se ejecutan pozos distanciados entre 300 a 600 metros, aparte
de los que deban ejecutarse en puntos singulares. Pueden realizarse pozos
más próximos si lo exige la topografía del área, naturaleza de la
depositación o cuando los suelos se presentan en forma errática. Así mismo
deben delimitarse las zonas en que se detecten suelos que se consideren
inadecuados.
En todo caso, al programar una exploración se deben considerar las
siguientes pautas generales:
Ubicar puntos de prospección a distancias aproximadamente iguales,
para luego densificar la exploración si se estima pertinente.
Prospectar aquellos sectores que soportarán rellenos o terraplenes de
importancia y aquellos en que la rasante se ubica muy próxima al
terreno natural.
Inspeccionar aquellas zonas en que se tienen cortes de importancia,
ubicando los puntos de cambio de cortes a terraplén para conocer el
material al nivel de la subrasante.
Inspeccionar el subsuelo en aquellos puntos en que se ubican obras de
arte y estructuras importantes.
4. MÉTODOS PARA ESTUDIOS DE SUPERFICIE
Los métodos más usados para los estudios de superficie que conducen al
reconocimiento del perfil estratigráfico son:
Las calicatas
Los sondeos
4.1 CALICATAS
Las calicatas permiten la inspección directa del suelo que se desea
estudiar y, por lo tanto, es el método de exploración que normalmente
entrega la información más confiable y completa. En suelos con grava, la
calicata es el único medio de exploración que puede entregar información
confiable, y es un medio muy efectivo para exploración y muestreo de suelos
de fundación y materiales de construcción a un costo relativamente bajo.
Es necesario registrar la ubicación y elevación de cada pozo, los que son
numerados según la ubicación. Si un pozo programado no se ejecuta, es
preferible mantener el número del pozo en el registro como "no realizado"
en vez de volver a usar el número en otro lugar, para eliminar confusiones.
La profundidad está determinada por las exigencias de la investigación pero
es dada, generalmente, por el nivel freático.
La sección mínima recomendada es de 0,80 m por 1,00 m, a fin de permitir
una adecuada inspección de las paredes. El material excavado deberá
depositarse en la superficie en forma ordenada separado de acuerdo a la
profundidad y horizonte correspondiente. Debe desecharse todo el material
contaminado con suelos de estratos diferentes. Se dejarán plataformas o
escalones de 0,30 a 0,40 metros al cambio de estrato, reduciéndose la
excavación. Esto permite una superficie para efectuar la determinación de
la densidad del terreno. Se deberá dejar al menos una de las paredes lo
menos remoldeada y contaminada posible, de modo que representen fielmente
el perfil estratigráfico del pozo. En cada calicata se deberá realizar una
descripción visual o registro de estratigrafía comprometida.
A cada calicata se le deberá realizar un registro adecuado que pasará a
formar parte del informe respectivo. La descripción visual de los
diferentes estratos se presentará en el formato de la figura 1 y deberá
contener, como mínimo, toda la información que allí se solicita.
Figura No. 1 Presentación de la estratigrafía según descripción visual en
pozos de reconocimiento.
La estratigrafía gráfica debe presentarse mediante la simbología que se
muestra en la figura 2
Figura No. 2 Símbolos Gráficos para Suelos
El laboratorista deberá registrar claramente el espesor de cada estrato y
efectuar una descripción del mismo mediante identificación visual basado en
la pauta que se indica.
En los suelos es posible agruparlos en tres grupos primarios, sin embargo,
en la naturaleza se encuentran compuestos, pero es posible discernir el
componente predominante y asimilar la muestra a ese grupo. La principal
distinción se hace sobre la base del tamaño. Las partículas individuales
visibles forman la fracción gruesa y las demasiado pequeñas para ser
individualizadas componen la fracción fina. Los componentes orgánicos del
suelo consisten en materia vegetal descompuesta o en proceso de
descomposición, lo que le impone al suelo una estructura fibrosa. Pueden
ser identificados por sus colores oscuros y el olor distintivo.
4.1.1 Tamaño:
Los suelos gruesos son aquellos en que más de la mitad de las partículas
son visibles. En esta estimación se excluyen las partículas gruesas mayores
a 80 mm (3"); sin embargo, tal fracción debe ser estimada visualmente y el
porcentaje indicado independientemente del material inferior a 80 mm. La
fracción gruesa comprende los tamaños de gravas y arenas, y la fracción
fina los limos y arcillas.
En caso de suelos mixtos, la muestra se identificará sobre la base de la
fracción predominante usando los siguientes adjetivos, según la proporción
de la fracción menos representativa; indicios: 0-10%, poco: 10-20%, algo:
20-35%; y abundante: 35-50%.
4.1.2 Color:
Se debe indicar el color predominante.
4.1.3 Olor:
Las muestras recientes de suelos orgánicos tienen un olor distintivo que
ayuda a su identificación. El olor puede hacerse manifiesto calentando una
muestra húmeda.
4.1.4 Humedad:
En las muestras recientes deberá registrarse la humedad. Los materiales
secos necesitan una cantidad considerable de agua para obtener un óptimo de
compactación. Los materiales húmedos están cerca del contenido óptimo. Los
mojados necesitan secarse para llegar al óptimo, y los saturados son los
suelos ubicados bajo un nivel freático.
4.1.5 Estructura:
Si los materiales presentan capas alternadas de varios tipos o colores se
denominará estratificado; si las capas o colores son delgados, inferior a 6
mm, será descrito como laminado; fisurado si presenta grietas definidas;
lenticular si presenta inclusión de suelos de textura diferente.
4.1.6 Cementación:
Algunos suelos muestran definida evidencia de cementación en estado
inalterado. Esto debe destacarse e indicar el grado de cementación,
descrito como débil o fuerte. Verificando con ácido clorhídrico si es
debida a carbonatos y su intensidad como ninguna, débil o fuerte.
4.1.7 Densificación:
La compacidad o densidad relativa de suelos sin cohesión puede ser descrita
como suelta o densa, dependiendo de la dificultad que oponga a la
penetración de una cuña de madera.
4.1.8 Clasificación:
Se debe indicar además la clasificación probable. Pueden usarse
clasificaciones dobles cuando un suelo no pertenece claramente a uno de los
grupos, pero tiene fuertes características de ambos grupos. Deben colocarse
entre paréntesis para indicar que han sido estimadas.
4.1.9 Nombre local:
El uso de nombres típicos tales como caliche, maicillo, pumicita, cancagua,
andesita, etc., además de su designación según el sistema de clasificación
de suelo, ayuda a identificar sus condiciones naturales.
La descripción de suelos, en especial su clasificación, está basada en
examen visual y ensayos manuales, y no debe contener refinamientos que sólo
pueden determinarse con equipo de laboratorio, aunque éstos sean
contradictorios.
Ocasionalmente los suelos son descritos con tal cantidad de detalles que el
cuadro presentado es más confuso que esclarecedor; sin embargo, es mejor
errar por el lado del exceso de detalles, que pueden seleccionarse, que
presentar descripciones incompletas.
En todo caso se estima recomendable utilizar corno pauta las definiciones y
recomendaciones contenidas en la norma I.N.V. E-102, denominada
"Descripción e identificación de suelos" (procedimiento Visual- Manual).
Estas descripciones visuales deberán contener como mínimo los siguientes
antecedentes:
o Identificación de la calicata mediante un número, especificado
su ubicación con respecto al kilometraje del eje o sus
coordenadas, nombre las laboratorista y fecha de la inspección.
o Profundidad total.
o Profundidad de la capa de agua, referida al nivel del terreno
natural y fecha de observación.
o Profundidad de los diferentes estratos por describir, referidas
al nivel del terreno natural.
o Descripción del suelo empleando la terminología que se entrega
en la figuras 1 y 2, según se trate de suelos gruesos o finos,
respectivamente.
o Cantidad y tipo de las muestras tomadas en la calicata.
o Observaciones y otras características relevantes.
Desde las paredes y piso de las calicatas se deben obtener las muestras que
serán llevadas a laboratorio. Todas las muestras que se obtengan deberán
ser perfectamente identificadas, incluyendo a lo menos los siguientes
items: identificación de la calicata; profundidad a la que fue tomada;
nombre de la persona que la tomo y fecha de obtención.
Se distinguen dos tipos de muestras que se pueden obtener:
4.1.10 Muestra perturbadas:
Se obtienen en general de las paredes de los pozos y comprometen estratos
determinados o bien la suma de algunos de ellos, como es el caso de la
investigación de yacimientos. Estas muestras deben guardarse en bolsas
impermeables y de resistencia adecuada. Cada bolsa debe identificarse clara
e indeleblemente.
4.1.11 Muestras en bolsas:
Las muestras en bolsas se toman con pala, barreta o cualquier otra
herramienta de mano conveniente y se colocan en bolsas sin tratar de
mantener al suelo en forma inalterada, estas muestras se usan para:
Análisis granulométrico.
Ensayos de plasticidad.
Ensayos de compactación – humedad óptima.
Ensayos de compactación CBR en laboratorio " ensayo en
el que mide la resistencia al
corte".
4.1.12 Muestra sin perturbar:
Este tipo de muestra se recorta de las paredes de los pozos y compromete
estratos bien definidos. Después de cortadas deben revestirse con una capa
de parafina sólida aplicada con brocha.
Es conveniente agregar alrededor de un 30% de cera virgen a la parafina
sólida con el fin de que la capa protectora sea menos rígida. Si la
consistencia de la muestra es relativamente blanda, debe rodearse de grasa
y recubrir una vez mas con parafina sólida y cera. Una vez dado el
tratamiento anterior, debe colocarse en cajas de madera con aserrín u otro
producto que actúe como amortiguador de golpes.
Las muestras sin perturbar deberán tomarse apenas excavadas las calicatas,
en especial cuando se trate de suelos cuya estructura se ve afectada por
los cambios de humedad. En todo caso, al tomar una muestra no perturbada,
debe elegirse la pared de la calicata menos expuesta al sol y debe
excavarse el espesor superficial que haya sido afectado por los cambios de
humedad.
No deben escatimarse esfuerzos en el embalaje adecuado de las muestras, ya
que el grado de perturbación que se le ocasione a una muestra no perturbada
es irrecuperable y lleva a resultados erróneos. En las calicatas, es
posible realizar ensayos en sitio tales como las pruebas de carga con
placas, CBR, permeabilidades, medidas de densidad, etc. Las pruebas de
carga pueden realizarse contra el fondo de la perforación o las paredes de
la misma.
Cada vez que sea necesario realizar un ensayo en sitio en una calicata, la
excavación deberá realizarse considerando este hecho, dado que este tipo de
prueba obliga a tomar medidas especiales que determinan la forma de
excavación. Es así como la toma de densidades obliga a realizar éstas a
medida que la excavación se realiza, o bien es necesario dejar bancos
intermedios.
El muestreo es tan importante como el ensayo y se deben tomar las
precauciones para obtener muestras que exhiban la naturaleza real y
condiciones de los suelos que se representan.
A cada calicata se le deberá realizar un registro adecuado que pasara a
formar parte del análisis respectivo. La descripción visual de los
diferentes estratos deberá contener, como mínimo:
* Nombre del proyecto
* Sector/tramo
* Nº de pozo
* Ubicación respecto a un eje de referencia
* Cota
* Fecha de la inspección
* Inspector
* Descripción del suelo, etc.
Las muestras se someterán a los análisis de clasificación:
* Granulometría.
* Límites de consistencia: Límite líquido y Límite Plástico.
* Constantes físicas: Densidad de partículas sólidas y Densidad neta.
Una vez realizados estos análisis, con objeto de abreviar los ensayos
correspondientes a la determinación del valor de (CBR) y el de Relación
Humedad - Densidad, se podrán agrupar las muestras de características
similares a una muestra patrón representativa, siempre que cumplan los
siguientes requisitos:
* Las muestras correspondan a un mismo sector o zona.
* Tengan la misma clasificación general.
* La comparación de sus granulometrías no presente discrepancias
superiores a:
Tamiz 20 mm = ± 12% ; Tamiz 5 mm = ± 8% ; Tamiz 2 mm = ± 6% ;
Tamiz 0.08 mm = ± 4%(si pasa menos de un 35%) ó ± 6% (si pasa más de un
35%).
* El índice de plasticidad no debe discrepar mas de
Si IP < 10 : ± 2
Si 10 < IP < 20 : ± 3
Si IP > 20 : ± 4
El ensaye CBR también puede aplicarse a muestras inalteradas, siempre que
se cuide de colocarlas en el molde sin perturbarlas y que además se rellene
con parafina sólida u otro material similar el espacio que quede entre las
muestras y las paredes del molde. Hay suelos en que este trabajo presenta
dificultades insalvables, lo que hace necesario recurrir a la realización
de un ensaye de CBR "en sitio". El suelo ensayado no debe contener
partículas mayores que el tamiz 20 mm.
Para definir el tamaño de la muestra de suelo que se deberá tomar en
terreno destinada a ser ensayada en laboratorio, se deberá tener en cuenta
lo que se indica a continuación.
o Ensayos que se han programado ejecutar.
o Tamaño máximo de las partículas.
o Reutilización de las muestras en ensayos de compactación.
4.2 SONDEOS EN SUELO
Este método de exploración debe usarse en aquellos casos en que el
reconocimiento del perfil estratigráfico necesario que se deberá estudiar,
no pueda ser realizado mediante calicatas, ya sea porque se requiere
reconocer el perfil en una profundidad importante, o bien por presencia de
agua.
Los suelos finos, exentos de gravas, pueden ser bien estudiados mediante
sondeo. La información que puede obtenerse de sondeos efectuados en suelos
con gravas es generalmente incompleta y deficiente, pero en determinados
casos resulta ser la única posible de realizar.
4.2.1 Tipos De Sondeos:
Los tipos principales de sondeos que se usan en mecánica de suelos para
fines de muestreo y reconocimiento del subsuelo, en general, son los
siguientes:
4.2.1.1 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.)
4.2.2.2 Métodos De Sondeo Definitivo.
* Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado.
* Métodos con tubo de pared delgada.
* Métodos rotatorios para roca.
4.2.2.3 Métodos Geofísicos.
* Sísmico.
* De resistencia eléctrica.
* Magnético y gravimétrico.
5. NUMERO TIPO Y PROFUNDIDAD DE LOS SONDEOS
El número, tipo y profundidad de los sondeos que deban ejecutarse en un
programa de exploración de suelos depende fundamentalmente del tipo de
subsuelo y de la importancia de la obra. En ocasiones, se cuenta con
estudios anteriores cercanos al lugar, que permite tener una idea siquiera
aproximada de las condiciones del subsuelo y este conocimiento permite
fijar el programa de exploración con mayor seguridad y eficacia. Otras
veces, ese conocimiento apriorístico indispensable sobre las condiciones
predominantes en el subsuelo ha de ser adquirido con los sondeos de tipo
preliminar. El número de estos sondeos exploratorios será el suficiente
para dar precisamente ese conocimiento. En obras pequeñas, posiblemente
tales sondeos tendrán carácter definitivo, por lo que es conveniente
realizarlos por los procedimientos más informativos, tales como la prueba
de penetración estándar, por ejemplo.
Un punto que requiere especial cuidado es la determinación de la
profundidad a que debe llevarse la exploración del suelo. Este aspecto
fundamental, cuyas repercusiones pueden dejarse sentir en todas las fases
del éxito o fracaso de una obra de ingeniería. En general, los puntos
básicos que la mecánica de suelos debe cuidar en un caso dado se refieren a
la posibilidad y cálculo de asentamientos y a determinaciones de
resistencia de los suelos.
Para fines de cimentación, ha sido frecuente la recomendación práctica de
explorar una profundidad comprendida entre 1,5B y 3B, siendo B el ancho de
la estructura por cimentar.
Generalmente es suficiente detener la exploración al llegar a la roca
basal, si ésta aparece en la profundidad estudiada; sin embargo, en casos
especiales se hará necesario continuar el sondeo dentro de la roca por
métodos rotatorios; por ejemplo, en cimentaciones de presas sería necesario
verificar que la roca no presente condiciones peligrosas desde el punto de
vista de infiltraciones de agua.
Figura 3 Profundidad de sondajes para edificios de 1 a 16 pisos
5.1 METODOS DE EXPLORACION DE CARÁCTER PRELIMINAR
5.1.1 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. 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.
En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los
diferentes estratos que se hayan encontrado.
Perforaciones con posteadoras, 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 persona que realice la perforación. 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 suspensión 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 de muestreo. 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 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.
5.1.2 Método de lavado:
Este método constituye un procedimiento económico y rápido para conocer
aproximadamente la estratigrafía del subsuelo. El método se usa también en
ocasiones como auxiliar de avance rápido en otros métodos de exploración.
Las muestras obtenidas en lavado son tan alteradas que prácticamente no
deben ser consideradas como suficientemente representativas para realizar
ninguna prueba de laboratorio.
El equipo necesario para realizar la perforación incluye un trípode con
polea y martinete suspendido, de 80 a 150 Kg de peso, cuya función es
hincar en el suelo a golpes el ademe necesario para la operación "ademe:
cubierta de madera con que se aseguran los pilares en los trabajos
subterráneos". Este ademe debe ser de mayor diámetro que la tubería que
vaya a usarse para la inyección del agua. En el extremo inferior de la
tubería de inyección debe ir un trépano " de acero "trepano: herramienta de
rotación cuya dureza permite perforar terrenos duros", perforado, para
permitir el paso del agua a presión. El agua se impulsa dentro de la
tubería por medio de una bomba.
La operación consiste en inyectar agua en la perforación, una vez hincado
el ademe, la cual forma una suspensión con el suelo en el fondo del pozo y
sale al exterior a través del espacio comprendido entre el ademe y la
tubería de inyección; una vez fuera es recogida en un recipiente en el cual
se puede analizar el sedimento. El procedimiento debe ir complementado en
todos los casos por un muestreo con una cuchara del trépano; mientras las
características del suelo no cambien será suficiente obtener una muestra
cada 1,50 m aproximadamente, pero al notar un cambio en el agua eyectada
debe procederse de inmediato a un nuevo muestreo. Al detener las
operaciones para un muestreo debe permitirse que el agua alcance en el pozo
un nivel de equilibrio, que corresponde al nivel freático (que debe
registrarse). Cualquier alteración de dicho nivel que sea observada en los
diferentes muestreos debe reportarse especialmente.
5.1.3 Método de penetración estándar:
Este procedimiento es, entre todos los exploratorios preliminares, quizá el
que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona más útil
información en torno al subsuelo y no sólo en lo referente a descripción.
En suelos puramente friccionantes la prueba permite conocer la compacidad
de los mantos que es la característica fundamental respecto a su
comportamiento mecánico. En suelos plásticos la prueba permite adquirir una
idea, si bien tosca, de la resistencia a la compresión simple. Además el
método lleva implícito un muestreo, que proporciona muestras alteradas
representativas del suelo en estudio.
El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un muestreador
es normal que el penetrómetro sea de media caña, para facilitar la
extracción de la muestra.
La utilidad e importancia mayor de la prueba de penetración estándar radica
en las correlaciones realizadas en el campo y en el laboratorio en diversos
suelos, sobre todo arenas, que permiten relacionar aproximadamente la
compacidad, el ángulo de fricción interna en arenas y el valor de la
resistencia a la compresión simple en arcillas, con el número de golpes
necesarios en ese suelo para que el penetrómetro estándar logre entrar los
30 cm especificados.
5.1.4 Método de penetración cónica:
Estos métodos consisten 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 dados con un peso que cae.
En la prueba dinámica puede usarse un penetrómetro atornillando al extremo
de la tubería de perforación, que se golpea en su parte superior de un modo
análogo al descrito para la prueba de penetración estándar. Es normal usar
para esta labor un peso de 63,5 Kg, con 76 cm de altura de caída, o sea la
misma energía para la penetración usada en la prueba estándar. También
ahora se cuenta los golpes para 30 cm de penetración de la herramienta.
En resumen podría decirse que las pruebas de penetración cónica, estática o
dinámica, son útiles en zonas cuya estratigrafía sea ya ampliamente
conocida i y cuando se desee simplemente obtener información de sus
características en un lugar específico; pero son pruebas de muy
problemática interpretación en lugares no explorados a fondo previamente.
La prueba de penetración estándar debe estimarse preferible en todos los
casos en que su realización sea posible.
5.1.5 Perforaciones en boleos y gravas:
Con frecuencia es necesario atravesar durante las perforaciones estratos de
boleos o gravas que presentan grandes dificultades para ser perforados con
las herramientas hasta aquí descritas. En estos casos se hace necesario el
empleo de herramientas de mayor peso, del tipo de barretones con taladros
de acero duro, que se suspenden y dejan caer sobre el estrato en cuestión,
manejándolos con cables. En ocasiones se ha recurrido, inclusive, al uso
localizado de explosivos para romper la resistencia de un obstáculo que
aparezca en el sondeo.
5.2 MÉTODOS DE SONDEO DEFINITIVO
5.2.1 Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado (Calicata):
Este método de exploración ha sido ya descrito. Sin embargo, es
conveniente insistir en el hecho de 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.
5.2.2 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 de 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 su cara superior e inferior los
mismos esfuerzos que tenia.
Este tipo de muestreadores no es recomendable para suelos muy blandos, con
alto contenido de agua y arenas, ya que en ocasiones no logran extraer la
muestra, saliendo a la superficie sin ella.
5.2.3 Métodos rotatorios para roca
Cuando un sondeo alcanza una capa de roca más o menos firme o cuando 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.
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 extremo inferior se
acopla una broca de acero duro con incrustaciones de diamante industrial,
que facilita 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 perforación y que actúan como abrasivo. En roca muy
fracturada puede existir el peligro que las municiones se pierdan.
Perforadoras tipo cáliz se han construido con diámetros muy grandes, hasta
para hacer perforaciones de 3m; en estos casos la máquina penetra en el
suelo con la misma broca.
De acuerdo a lo anterior se concluye que el éxito de una maniobra de
perforación rotatoria depende fundamentalmente de esos tres factores:
* Velocidad de rotación.
* Presión de agua.
* Presión sobre la broca.
MÉTODOS GEOFÍSICOS
Se trata ahora métodos geofísicos de exploración de suelos, 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 se han aplicado sobre todo a cuestiones de geología y minería y en
mucha menor escala a Mecánica de Suelos, Para realizar investigaciones
preliminares de lugares para localizar presas de tierra o para determinar,
como se indicó, perfiles de roca basal. Los métodos son rápidos y expeditos
y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente
información para fundar criterios definitivos de proyecto, en lo que a la
Mecánica de Suelos se refiere. En el caso de estudios para fines de
cimentación no se puede considerar que los métodos geofísicos sean
adecuados, pues no rinden una información de detalle comparable con la que
puede adquirirse de un buen programa de exploración convencional.
A continuación se describen brevemente los principales métodos que se han
desarrollado hasta hoy; de ellos los dos primeros han resultado, los más
importantes.
Método sísmico:
Este procedimiento se fundamenta en la diferente velocidad de propagación
de las ondas vibratorias de tipo sísmico a través de diferentes medios
materiales. Las mediciones realizadas sobre diversos medios permiten
establecer que esa velocidad de propagación varía entre 150 y 2.500 m/seg
en suelos, correspondiendo los valores mayores a mantos de grava muy
compactos y las menores a arenas sueltas; los suelos arcillosos tienen
valores medios, mayores para las arcillas duras y menores para las suaves.
En roca sana los valores fluctúan entre 2.000 y 8.000 m/seg como término de
comparación se menciona el hecho de que en el agua la velocidad de
propagación de este tipo de ondas es del orden de 1.400 m/seg 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 marca varias líneas, una para cada geófono.
Método de resistividad eléctrica:
Este método 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. Su principal aplicación está en el campo de la
minería, pero en mecánica de suelos se ha aplicado para determinar la
presencia de estratos de roca en el subsuelo.
La resistividad eléctrica de una zona de suelo puede medirse colocando
cuatro electrodos igualmente espaciados en la superficie y alineados; los
dos exteriores, conectados en serie a una batería son los electrodos de
corriente (medida por un miliamperímetro), en tanto que los interiores se
denominan de potencial de la corriente circulante.
El método sirve, en primer lugar, para medir las resistividades a
diferentes profundidades, en un mismo lugar y, en segundo, para medir la
resistividad a una profundidad, a lo largo de un perfil. Lo primero se
logra aumentando la distancia entre electrodos, con lo que se logra que la
corriente penetre a mayor profundidad. Lo segundo se logra conservando la
distancia constante y desplazando todo el equipo sobre la línea a explorar.
Las mayores resistividades corresponden a rocas duras, siguiendo rocas
suaves, gravas compactas, etc, y teniendo los menos valores los suelos
suaves saturados.
Métodos magnéticos y gravimétricos:
El trabajo de campo correspondiente a estos métodos de exploración es
similar, distinguiéndose en el aparato usado. En el método magnético se usa
un magnetómetro, que mide la componente vertical del campo magnético
terrestre en la zona considerada, en varías estaciones próximas entre sí.
En los métodos gravimétricos se mide la aceleración del campo gravitacional
en diversos puntos de la zona a explorar. Valores de dicha aceleración
ligeramente más altos que el normal de la zona indicarán la presencia de
masas duras de rocas; lo contrario será índice de la presencia de masas
ligeras o cavernas.
En general estos métodos casi no han sido usados con fines en la ingenieria
dentro del campo de la Mecánica de suelos, debido a lo errático de su
información y a la difícil interpretación de sus resultados.
5.3 ENSAYOS DIRECTAMENTE
Para realizar un ensayo en el sitio, en una calicata, la excavación deberá
realizarse considerando este hecho debido a que determinan la forma de
excavación. Entre estos tipos de ensayes, que se realizan directamente en
terreno, resaltan los siguientes:
Toma de densidades en el sitio, este obliga a ir realizando los
ensayos a medida que la excavación avanza, o bien es necesario ir
dejando bancos intermedios.
Ensayos para suelos finos que se realizan con un "penetrómetro de
bolsillo" y "veleta". Estos ensayos indican aproximadamente la
resistencia a la compresión no confinada y la cohesión
respectivamente. Los resultados obtenidos deben considerase como
cualitativos y pueden ser correlacionados con valores obtenidos sobre
muestras no perturbadas en laboratorio.
5.3.1 Procedimiento de toma de muestra
5.3.1.1 Muestras en bolsas.
a. Muestras individuales: Cuando se investigan las condiciones de
cimentación, hay que tomar muestras en bolsas de cada tipo diferente de
suelo que se encuentre.
b. Muestras compuestas: El propósito de una muestra compuesta es obtener,
para la investigación, una representación de todo el suelo del perfil, o el
material contenido en un acopio o pila. Las muestras para ensayo se
obtienen por cuarteo de muestras compuestas.
c. Muestras para contenido de humedad.
Tamaño: Muestras de hasta un mínimo de 10 g son suficientes para determinar
el contenido de humedad natural de un suelo de grano fino. Para suelos
gravosos estas muestras deben ser mucho mayores.
Recipientes: Los recipientes usados deben tener cierre hermético, y no
necesitan sellado si el ensayo se hace antes de 24 h desde que se toma la
muestra. Para el sellado se sugiere: envolver con cinta aislante las partes
por donde pudieran escapar la humedad o pintar estas partes con parafina
sólida.
5.3.1.2 Muestras Inalteradas
Para ensayos CBR con muestras inalteradas, un trozo de suelo con dimensión
mínima de 7" (18 cm) es suficiente, pudiendo ser la muestra cúbica o
cilíndrica.
En cuanto a herramientas se deben elegir las más adecuada para cada tipo de
suelo. Igualmente sucede con aquellos materiales que ayudan en la obtención
de muestras inalteradas.
Las muestras sin perturbar deberán tomarse apenas estén excavadas las
calicatas, en especial cuando se trate de suelos cuya estructura se ve
afectada por los cambios de humedad. En todo caso, al tomar una muestra no
perturbada, debe elegirse la pared de la calicata menos expuesta al sol y
debe excavarse el espesor superficial que haya sido afectado por los
cambios de humedad.
Después de cortadas las muestras deben revestirse en una capa de parafina
sólida aplicada con brocha, es conveniente agregar un 30% de cera virgen a
la parafina sólida con el fin de que la muestra sea relativamente blanda,
debe rodearse de grasa y recubrir una vez mas con parafina sólida y cera.
Una vez dado el tratamiento anterior se debe colocar en cajas de madera con
aserrín u otro producto que actúe como amortiguador de golpes.
No deben escatimarse esfuerzos en el embalaje adecuado de las muestras, de
que el grado de perturbación que se le ocasione a una muestra no perturbada
es irrecuperable y conlleva a resultados erróneos.
Trozo- muestra: El tipo más sencillo de muestra inalterada se obtiene
cortando un trozo del tamaño deseado, y cubriéndolo para evitar perdidas de
humedad y roturas. Este método se puede usar en suelos que no se desformen,
rompan o desmoronen cuando se cortan.
Muestras cilíndricas: En suelos blandos de granos finos, se pueden tomar
directamente muestras cilíndricas, para el CBR con muestra inalterada o
para la determinación de la densidad, usando en anillo toma muestras. Las
muestras cilíndricas se pueden obtener también con un tarro de hojalata
corriente, un pequeño trozo de tubo o con cualquier otro recipiente
metálico. Para otros suelos, es mejor usar un molde que divida en sentido
longitudinal
6. RAZÓN DE SOPORTE DE SUELOS COMPACTADOS ENSAYO DE C.B.R.
6.1 GENERALIDADES
El ensayo de C.B.R. mide la resistencia al corte (esfuerzo cortante) de un
suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas.
Se aplica para evaluación de la calidad relativa de suelos de subrasante,
algunos materiales de sub – bases y bases granulares, que contengan
solamente una pequeña cantidad de material que pasa por el tamiz de 50 mm,
y que es retenido en el tamiz de 20 mm. Se recomienda que la fracción no
exceda del 20%.
Este ensayo puede realizarse tanto en laboratorio como en terreno, aunque
este último no es muy practicado.
6.2 ENSAYO DE C.B.R.
El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria en
Kilos/cm2 (libras por pulgadas cuadrada, (psi)) necesaria para lograr una
cierta profundidad de penetración del pistón (con un área de 19.4
centímetros cuadrados) dentro de la muestra compactada de suelo a un
contenido de humedad y densidad dadas con respecto a la carga unitaria
patrón requerida para obtener la misma profundidad de penetración en una
muestra estándar de material triturada, en ecuación, esto se expresa:
CBR = Carga unitaria de ensayo * 100
Carga unitaria patrón
Los valores de carga unitaria que deben utilizarse en la ecuación son:
"Penetración "Carga unitaria patrón "
"mm "Pulgada "Mpa "Kg/cm2 "psi "
"2,54 "0,1 "6,90 "70,00 "1000 "
"5,08 "0,2 "10,30 "105,00 "1500 "
"7,62 "0,3 "13,10 "133,00 "1900 "
"10,16 "0,4 "15,80 "162,00 "2300 "
"12,7 "0,5 "17,90 "183,00 "2600 "
Figura No. 4 Valores de Carga Unitaria
El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una
penetración de 2.54 mm (0,1"), sin embargo, si el valor del CBR para una
penetración de 5.08 mm (0,2") es mayor, dicho valor debe aceptarse como
valor final de CBR.
Los ensayos de CBR se hacen usualmente sobre muestras compactadas al
contenido de humedad óptimo para el suelo específico, determinado
utilizando el ensayo de compactación estándar. A continuación, utilizando
los métodos M1 o M2 ( para un molde de 15.5 cm de diámetro), se debe
compactar muestras utilizando las siguientes energías de compactación:
"Método "Golpes "Capas "Peso del martillo"
" " " "N "
" "1 (suelos de grano fino) "56 "3 "24,5 "
" "2 ( suelos gruesos) "56 "3 "24,5 "
" "1 (suelos de grano fino) "56 "5 "44,5 "
" "2 (suelos gruesos) "56 "5 "44,5 "
Figura No. 5 Energías de Compactación
El ensayo de CBR se utiliza para establecer una relación entre el
comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y
subrasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, la siguiente
tabla da una clasificación típica:
"CBR "Clasificación "usos "Sistema de Clasificación "
" "general " " "
" " " "Unificado "AASHTO "
" 0 - 3"muy pobre "subrasante "OH,CH,MH,OL "A5,A6,A7 "
" 3 - 7"pobre a regular "subrasante "OH,CH,MH,OL "A4,A5,A6,A7"
" 7 - "regular "sub-base "OL,CL,ML,SC "A2,A4,A6,A7"
"20 " " " " "
" " " "SM,SP " "
" 20 - "bueno "base,subbase"GM,GC,W,SM "A1b,A2-5,A3"
"50 " " " " "
" " " "SP,GP "A2-6 "
"> 50 "excelente "base "GW,GM "A1-a,A2-4,A"
" " " " "3 "
Figura No. 6 Clasificación de suelos para Infraestructura de Pavimentos
6.3 EQUIPO NECESARIO
- Prensa de Ensaye
- Molde
- Disco espaciador
- Pisón
- Cargas
- Pistón de penetración
- Aparato para medir expansión
6.4 CURVAS DE TENSIÓN – PENETRACIÓN
o Calcular las tensiones de penetración en Mega Pascales (MPA) o en
(Kg/cm2).
o Para ello se traza la curva en un gráfico tensión – penetración.
o La curva puede tomar, ocasionalmente, la forma cóncava hacia arriba
debido a irregularidades de superficie u otras causas. En dichos
casos el punto cero debe corregirse trazando una recta tangente a la
mayor pendiente de la curva y trasladando el origen al punto en que
la tangente corta la abcisa.
o Obtener De la curva los valores de las tensiones necesarias para
lograr una penetración de 0.1" y 0.2".
o Las curvas de tensión – penetración se dibujan en un mismo grafico
para los distintos números de golpes.
Figura No.7 Corrección de Curvas Tensión
6.5 RAZON DE SOPORTE (CBR)
El valor del CBR es la relación expresada en porcentaje entre la carga
real, que produce una deformación establecida y la que se requiere para
producir igual deformación establecida y la que se requiere para producir
igual deformación en un material chancado y normalizado, se expresa por la
relación:
CBR = P * 100
P1
P : Carga obtenida en el ensayo
Pi: Carga unitaria normalizada
Las cargas normalizadas se dan en la siguiente figura
"PENETRACION "TENSIONES NORMALIZADAS"TENSIONES NORMALIZADAS "
" "MPa "MPa "
"2.54 "6.9 "70 "
"5.08 "10.3 "105 "
"7.62 "13.1 "133 "
"10.16 "15.8 "162 "
"12.7 "17.9 "183 "
Figura No.8 Penetración – Tensiones normalizadas
Para los suelos del tipo A – 1; A – 2 – 4 y A – 2 – 6, la razón de soporte
se calcula solo para 5 mm de penetracion (0.2 pulgadas).
Para suelos del tipo A – 4; A – 5; A – 6 Y A – 7, cuando la razón
correspondiente a 5 mm es mayor que a 2,5 mm, confirmar el resultado, en
caso de persistencia, la razón de soporte correspondera a 5 mm de
penetración.
Para suelos del tipo A – 3; A – 2 – 5 Y A – 2 – 7, el procedimiento a
aplicar queda al criterio del ingeniero.
Con el resultado del CBR se puede clasificar el suelo usando la siguiente
figura
"CBR "CLASIFICACION "
"0 - 5 "Subrasante muy mala "
"5 – 10 "Subrasante mala "
"10 – 20 "Subrasante regular a "
" "buena "
"20 – 30 "Subrasante muy buena "
"30 – 50 "Subbase buena "
"50 – 80 "Base buena "
"80 - 100 "Base muy buena "
Figura No.9 Clasificación del suelo de acuerdo al CBR
Cuando se requiere conocer los efectos de preconsolidación natural,
estructura de suelo, cementación natural, estratificación, que son aspectos
que no pueden producirse con muestras remoldeadas de suelo ni con muestras
supuestamente inalteradas que se ensayen en laboratorio, se recomienda
efectuar el ensaye CBR in situ, siempre que el terreno natural esté en las
condiciones mas criticas en le momento de efectuar la prueba. El
procedimiento que se sigue en esta prueba es similar al establecido en los
items anteriores, con la diferencia que en este caso, la muestra no esta
confinada en un molde.
Es condición que en el lugar que se realice el ensaye no existan particulas
superiores al tamiz 20 mm (3/4"). La preparación del terreno requiere
enrasar y nivelar un area de 30 cm de diametro, para posteriormente colocar
las sobrecargas estipuladas.
El informe final del ensayo debera incluir, ademas del CBR determinado, la
curva de presión – penetración, la humedad, peso especifico y densidad
natural del suelo ensayado, antecedentes que pueden obtenerse del suelo
inmediatamente vecino al que afectó el ensaye del CBR.
7. PRINCIPALES TIPOS DE SUELOS
De acuerdo con el origen de sus elementos, los suelos se dividen en dos
amplios grupos; suelos cuyo origen se debe a la descomposición física o
química de las rocas, o sea de los suelos inorgánicos, y los suelos cuyo
origen es principalmente orgánico.
Si en los suelos inorgánicos el producto del intemperismo de las rocas
permanece en el sitio donde se formó, da origen a un suelo residual; en
caso contrario, forma un suelo transportado, cualquiera que haya sido el
agente transportador (por gravedad: talud; por agua: aluviales o lacustres;
por viento: eólicos; por glaciares: Depósitos glaciares).
En cuanto a los suelos orgánicos, ellos se forman casi siempre in situ.
Muchas veces la cantidad de materia orgánicas, ya sea en forma de humus o
de materia no descompuesta o en estado de descomposición, es tan alta con
relación a la cantidad de suelo inorgánicos que las propiedades que
pudiera derivar de la porción mineral quedan eliminadas. Esto es muy común
en las zonas pantanosas en las cuales los restos de vegetación acuática
llegan a formar verdaderos depósitos de gran espesor, conocidos con el
nombre genérico de turbas. Se caracterizan por su color negro o café oscuro
por su poco peso cuando están secos y su gran compresibilidad y porosidad.
La turba es el primer paso de la conversión de la materia vegetal en
carbón.
A continuación se describen los suelos más comunes con los nombres
generalmente utilizados para su identificación.
7.1 GRAVAS
Las gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen
mas de dos milímetros de diámetro. Dado el origen, cuando son acarreadas
por las aguas las gravas sufren desgaste en sus aristas y son, por lo
tanto, redondeadas. Como material suelto suele encontrársele en los lechos,
en los márgenes y en los conos de deyección de los ríos, también en muchas
depresiones de terrenos rellenadas por el acarreo de los ríos y en muchos
otros lugares a los cuales las gravas han sido retransportadas. Las gravas
ocupan grandes extensiones, pero casi siempre se encuentran con mayor o
menor proporción de cantos rodados, arenas, limos y arcillas. Sus
partículas varían desde 7.62 cm (3") hasta 2.0 mm.
La forma de las partículas de las gravas y su relativa frescura
mineralógica dependen de la historia de su formación, encontrándose
variaciones desde elementos rodados a los poliédricos.
7.2 ARENAS
La arena es el nombre que se le da a los materiales de granos finos
procedentes de la denudación de las rocas o de su trituración artificial, y
cuyas partículas varían entre 2 mm y 0.05 mm de diámetro.
El origen y la existencia de las arenas es análoga a la de las gravas: las
dos suelen encontrarse juntas en el mismo depósito. La arena de río
contiene muy a menudo proporciones relativamente grandes de grava y
arcilla. Las arenas estando limpias no se contraen al secarse, no son
plásticas, son mucho menos compresibles que la arcilla y si se aplica una
carga en su superficie, se comprimen casi de manera instantánea.
7.3 LIMOS
Los limos son suelos de granos finos con poca o ninguna plasticidad,
pudiendo ser limo inorgánico como el producido en canteras, o limo orgánico
como el que suele encontrarse en los ríos, siendo en este último caso de
características plásticas. El diámetro de las partículas de los limos esta
comprendido entre 0.05 mm y 0.005 mm. Los limos sueltos y saturados son
completamente inadecuados para soportar cargas por medio de zapatas. Su
color varía desde gris claro a muy oscuro. La permeabilidad de los limos
orgánicos es muy baja y su compresibilidad muy alta. Los limos, de no
encontrarse en estado denso, a menudo son considerados como suelos pobres
para cimentar.
7.4 ARCILLAS
Se da el nombre de arcilla a las partículas sólidas con diámetro menor de
0.005 mm y cuya masa tiene la propiedad de volverse plástica al ser
mezclada con agua. Químicamente es un silicato de alúmina hidratado, aunque
en pocas ocasiones contiene también silicatos de hierro o de magnesio
hidratados. La estructura de estos minerales es, generalmente, cristalina y
complicada y sus átomos están dispuestos en forma laminar. De hecho se
puede decir que hay dos tipos clásicos de tales láminas: uno de ellos del
tipo siliceo y el otro del tipo alumínico.
El tipo silice se encuentra formada por un átomo de silice rodeado de
cuatro átomos de oxigeno. La unión entre partículas se lleva a cabo
mediante un mismo átomo de oxigeno. Algunas entidades consideran como
arcillas a las partículas menores a 0.002 mm.
El tipo alumínico esta formada por un átomo de aluminio rodeado de seis
átomos de oxigeno y de oxigeno e hidrogeno.
7.5 SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS
Una característica que hace muy distintivos a diferentes tipos de suelos es
la cohesión. Debido a ella los suelos se clasifican en "cohesivos" y " no
cohesivos".
Los suelos cohesivos poseen la propiedad de la atracción intermolecular,
como las arcillas. Los suelos no cohesivos son los formados por partículas
de roca sin ninguna cementación, como la arena y la grava.
8. CONClUSIONES
Todo estudio de suelos debe iniciarse con un reconocimiento detallado
del terreno, la etapa de exploración y muestreo, consiste básicamente
en consignar la información en la obtención de una muestra, y esta
deber serrepresentativa del terreno.
Los métodos más usados para los estudios de exploración y muestreo
son: Las calicatas y Los sondeos
El sondeo es el método de exploración que se debe realizar cuando no
pueda ser realizado mediante calicatas, ya sea porque se requiere
reconocer el perfil en una profundidad importante, o bien por
presencia de agua.
Los métodos geofísicos son rápidos permiten tratar grandes áreas,
pero nunca proporcionan suficiente información para fundar criterios
definitivos de proyectos, en lo que a Mecánica de Suelos se refiere
Dentro de la exploración y muestreo se ven dos metodologías de
trabajo: las directas y las indirectas. La primera, consiste
básicamente en la extracción de suelo de la zona de estudio y la
exploración indirecta, se hace con equipos especiales, que identifican
de distintos materiales, sin la necesidad de realizar una perforación
física del suelo. Las metodologías difiere en que la indirecta es de
menor costo que la indirecta.
9. BIBLIOGRAFÍA
MARQUEZ CARDENAS GABRIEL. Propiedades Ingenieriles de Los suleos. U
Nacional de Colombia
JUÁREZ VADILLO E. RICO. RODRÍGUEZ A. Mecanica de Suelos
WILLIAM LAMBE Y ROBERT V. WHITMAN. Mecánica de Suelos. Limusa
Editores. T.. Limusa Noriega Editores
GASSOS, Dolores; MARTÍNEZ Alberto. CRISOL, Enciclopedia Escolar
Universal. Tomo: La tierra. Geología y Mineralogía. Editorial
Carroggio S.A. Ediciones. 1999
Consultas en Internet:
www.obracivil.com
www.usuarios.lycos.es
www.ppi-ppic.org.com
www.google.com
www.altavista.com
-----------------------
"Proyecto: ................................... "
"Sector/Tramo..................................... "
"Pozo Nº............................. Ubicación: Km "
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"Del Eje "
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"DESCRIPCIÓN DEL SUELO "
5
6
7
8
9
10
13
4
3
2
1
MPa
2
3
4
5
11
10
9
1
6
7
8
11
12
milímetros
milímetros
0
5.08
2.54
0
0
Origen corregido
No requiere corrección
Penetración
5.08 mm. corregida
Penetración
2.54 mm. corregida
