TECNICAS DE MUESTREOEN SUELOS Y ROCAS

1Mecánica de Suelos I - UNH - 2014

Reconocimiento del terreno

Antes de construir cualquier obra de ingeniería, se debe tener presente :

Las condiciones del subsuelo y sus posibles problemas.

Sus características como apoyo o soporte de obras de construcción.

Sus características como material de construcción

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Reconocimiento del terreno

Fases que pueden presentarse en un Estudio Geotécnico.

1. Recopilación de antecedentes y reconocimiento geológico.

2. Exploración Preliminar.

3. Exploración detallada de muestras representativas y no perturbadas .

4. Exploración complementaria y/o exploraciones especiales.

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Reconocimiento del terreno

La cantidad y calidad de los trabajos de reconocimiento, queda definidos por :

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OBJETIVOS

Establecer el perfil del suelo en el sitio, determinando la secuenciade los estratos en función con la profundidad, su espesor ycontinuidad lateral de cada estrato y si es necesario, la profundidaddel lecho rocoso.

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OBJETIVOS

Obtener información con respecto a las características del nivelfreático en el sitio.

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OBJETIVOS

Obtención de muestras para determinar las propiedades necesariaspara la identificación, descripción y clasificación de los diferentesestratos y obtener los parámetros necesarios para el diseño, cuandosea posible.

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Métodos de Reconocimiento

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Calicatas

Excavación en el terreno, cuyopropósito es obtener en formadirecta la estratigrafía ymuestras inalteradas, parasometerlas a los ensayosnecesarios en laboratorio. orealizar ensayos in situ

Tienen la ventaja de queexponen la sucesión de estratospara facilitar su inspecciónvisual.

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Calicatas

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La principal desventaja esque están limitados aprofundidades de 2-3m.

Las muestras puedentomarse manualmente delfondo y de las paredeslaterales del foso.

Calicatas

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Muestra inalterada

Son las que no sufren alteraciones en su estructura ni en su contenido de humedad. En sondeos se extraen mediante toma muestras adecuados, y en calicatas o excavaciones, mediante el tallado de muestras en bloque o la hinca de tubos por presión o golpeo. La obtención de este tipo de muestras es necesaria para ensayos de resistencia, deformabilidad, permeabilidad y fábrica de los suelos.

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Obtención de muestra inalterada

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Obtención de muestras inalteradas

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Trincheras

Al igual que en las Calicatas, se busca con esta excavación determinarlos espesores, características y condiciones de los estratos de suelos,pero a diferencia de la anterior, las trincheras se realizan en zonas decorte o donde la topografía nos permita con una simple limpieza odesbroce determinar la estratigrafía que compone la zona de estudio,por lo general sus dimensiones corresponden a un rectángulo y en estecaso permite examinar de forma horizontal.

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Trincheras

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Sondajes

Perforaciones de pequeño diámetro ( entre 3 a 6 “ ) y de gran profundidad ( hasta 150 m )

En caso de obtener muestras inalteradas, éstas se protegen con parafina sólida y se llevan al laboratorio.

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Sondaje por presión

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Auscultaciones con posteadora manual(MTC E 102)

Con el objeto de identificar los diferentes estratos de suelo y sucomposición, se ejecutarán extracciones manuales con el equipo Auger conla finalidad de obtener muestras de diferentes estratos para luego realizarlos ensayos de laboratorio que permitirán la realización de los registros yperfiles estratigráficos.

La profundidad de ellas será la que se permita o sea indicada en campo ydependerá de los tipos de suelo (por lo general es aplicables solo parasuelos con cohesión).

Las muestras de suelo obtenidas son sumamente alteradas.

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Auscultaciones con posteadora manual(MTC E 102)

Este equipo consiste en una cuchara de10” de longitud por 2” de diámetro, a lacual se une tuberías de fierro galvanizadode diámetro de 1” y 40” de longitud, quevan añadiéndose según la profundidad delsondeo; en la parte superior lleva unamanivela de manera que se ejerce unafuerza de derecha a izquierda, con lafinalidad de cortar y extraer muestra delsuelo.

Este método reemplaza a la calicata ensuelos donde el nivel de agua es alto sinalterar el medio donde se realiza elensayo. (ver gráfico adjunto).

ESQUEMA DE EQUIPO AUGER

Cuchara

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ESQUEMA DE EQUIPO AUGER

Cuchara

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Muestra Nº1

Muestra Nº2Muestras Representativas

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Auscultacion con posteadora

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Penetrómetro dinámico ligero de cono PDC

Pavimentos 201426

Correlación de PDC y CBR

Pavimentos 2014 27

Resultado de un ensayo PDC

Pavimentos 2014 28

Correlaciones entre el PDC y CBR (Perú)

Pavimentos 2014 29

ENSAYO DE PENETRACION DINAMICA LIGERA - DPL(DIN 4094)

Adicionalmente a las exploracionescon el equipo Auger, se requiererealizar ensayos de penetracióndinámica ligera (DPL), con la finalidaddeterminar las condiciones deresistencia del terreno donde sellevaran a cabos obras de arte y lacimentación del canal.

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EQUIPO - DPLEl ensayo DPL (DIN 4094), consiste en el

hincado continuo en tramos de 10 cm de una

punta cónica de 60º utilizando la energía de un

martillo de 10 kg de peso, que cae libremente

desde una altura de 50 cm. Este ensayo nos

permite obtener un registro continuo de

resistencia del terreno a la penetración,

existiendo correlaciones para encontrar el

valor N de resistencia a la penetración

estándar en función del tipo de suelo, para

cada 30 cm de hincado. (ver gráfico adjunto).

Así mismo se aclara que este tipo de ensayo

no altera de ninguna manera el medio en el

que se realiza y la ubicación de los puntos de

investigación se han programado en las zonas

de estudio.

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Ensayo de penetración dinámica DPL

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

0 10 20 30 40 50

1.00

1.40

2.00

3.00

3.40

4.00

4.50

ML

CH

SC

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Determinación del Angulo de Fricción Interna

Determinación de la cohesión

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Sondaje por Percusión

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Sondeo y ensayo de Penetración Dinámica SPT

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Sondaje S.P.T.

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Ensayo de Penetración Dinámica SPT

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41

Ensayos de penetración dinámica SPT

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Profundidad: 0.00 – 4.73 m. suelo residual de lava dacitas muy meteorizadas

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Veleta de Corte

La prueba de corte con veleta (ASTM D-2573) se usa para determinar in situ la resistencia cortante no drenada (cu) de suelos arcillosos, particularmente de arcillas blandas.

El aparato de corte con veleta consta de cuatro paletas en el extremo de una varilla. La altura, H, de la veleta es dos veces su diámetro, D. Puede ser rectangular o trapezoidal.

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Veleta de Corte Las paletas del equipo son

empujadas en el suelo al fondo sin alterar apreciablemente el suelo. Se aplica un par de torsión en la parte superior de la varilla para hacer girar las paletas a una velocidad de 0.1 º/s. Esta rotación inducirá la falla en el suelo en forma cilindrica que rodea a las paletas.

Se mide el par de torsión máximo, T, aplicado que causa la falla.

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Valores de Suv con veleta de H/D=2

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Sondaje por Rotación

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RQD (Rock Quality Designation Index)

El índice RQD (Deere et. al.1967) fue diseñado comouna herramienta paraestimar cuantitativamente lacalidad del macizo rocoso apartir de testigos de sondaje.

Es definido como elporcentaje de trozosintactos mayores a 10 cm enel largo total del sondaje. Eltestigo debe ser de tamañono menor a NW (diámetro54.7 mm o 2.15 pulgadas),obtenido de perforacionescon barras de doble tubo.

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Muestra de sondaje

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Prospección geofísica

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ENSAYOS DE REFRACCION SISMICA Método indirecto para determinar el perfil

estratigráfico y propiedades dinámicas del suelo decimentación.

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ENSAYO DE REFRACCION SISMICA

• DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE TENDIDO

L

h

L > 4h - 3h

• DETERMINACION DE LA GEOMETRÍA DE LOS PUNTOS DE IMPACTO

1

shot shot shot shot shotshot

L/2 L/2 L/2 L/2

L

e : espaciamiento entre geófonos

shot

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

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EXPLORACIÓN

GEOFÍSICA

GRAVIMÉTRICO

MAGNETOMÉTRICO

SISMOLÓGICO

ELÉCTRICO

GEOTÉRMICO

RADIOACTIVO

DIRECTA

V1

V2

i r

REFRACTADA

ic

ic

REFLEXIÓN

SÍSMICA

REFRACCIÓN

SÍSMICA

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Eje propuestoAsnacocha

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ASNACOCHA

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Norma E.050 Suelos y Cimentaciones Número “n” de puntos de Investigación

El número de puntos de investigación se determina en la Tabla N°2.3.2 en función del tipo de edificación y del área de la superficie a ocupar por éste.

(n) nunca será menor de 3, excepto en los casos indicados en la Sección 1.3.2.

Cuando se conozca el emplazamiento exacto de la estructura, n se determinará en función del área en planta de la misma; cuando no se conozca dicho emplazamiento, n se determinará en función del área total del terreno.

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Norma E.050 Suelos y Cimentaciones

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Norma E.050 Suelos y Cimentaciones

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Exploraciones para obras viales

Con el objeto de determinar las

características físico-mecánicas

de los materiales de la

subrasante se llevarán a cabo

investigaciones mediante la

ejecución de pozos exploratorios

o calicatas de 1.5 m de

profundidad mínima (respecto

del nivel de subrasante del

proyecto).

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Manual de Carreteras MTCSección Suelos y Pavimentos.

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