SESSION I: SESSION I: ESTABILIDAD DE TALUDES DE ESTABILIDAD DE TALUDES DE

SUELOS GRANULARESSUELOS GRANULARES

INVESTIGACIONES DE SITIO INVESTIGACIONES DE SITIO Y ENSAYOS DE LABORATORIOY ENSAYOS DE LABORATORIO

SUELOS GRANULARESSUELOS GRANULARES

Bloques - Boleos - Gravas - ArenasSuelos estables mecánicamente Suelos estables mecánicamente Utilizados para terraplenes y estabilización de suelos.Resistencia basado en característicasResistencia basado en características físicas:• Tamaño y peso específico• Angularidad y Rugosidad• Granulometría• Densidad• Resistencia y estabilidad del mineral• Porcentaje plasticidad y humedad de los finos

COMPORTAMIENTO DRENADOCOMPORTAMIENTO DRENADO

σn τ

s

N.F.

uo = cte.

Permeabilidad k > 10-3 cm/seg

CAMBIO VOLUMETRICO Y CAMBIO VOLUMETRICO Y COMPORTAMIENTO DRENADOCOMPORTAMIENTO DRENADO

τ

El agua drena libremente, la El agua drena libremente, la presión de poros no se altera (se presión de poros no se altera (se mantiene constante, mantiene constante, uuoo))

s = c + tanφ (σn-uo)

Arena:Suelta ⇒ ComprimeDensa ⇒ Dilata

Gravas: Gravas: Partículas Partículas de diámetro de diámetro nominal nominal entreentre

4.75 4.75 mmmm((Nº4Nº4) ) y 75 y 75 mmmm (3”)(3”)

COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 30%

Arena Arena gruesa: gruesa: Partículas de Partículas de diámetro diámetro nominal nominal entreentre4.754.75((Nº4Nº4) ) y y 2.00mm2.00mm((Nº1Nº100))

COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 35%

Arena Arena mediamedia: : Partículas Partículas de diámetro de diámetro nominal nominal entreentre2.002.00mm(Nºmm(Nº1010)) yy0.425mm0.425mm((Nº40Nº40))

COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 40%

Arena Arena finafina: : Partículas Partículas de de diámetro diámetro nominal nominal entreentre0.4250.425mmmm((Nº40Nº40)) y y 0.075 0.075 mmmm((Nº200Nº200))

COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 45%

GRAVAS CON MATRIZ PRESENTA COHESION

GRAVAS LIMPIAS NO TIENE COHESION

Gravas pobremente gradada con cantos y boleos. Gravas pobremente gradada con cantos y boleos. DepDepóósitos geolsitos geolóógicamente consolidados. gicamente consolidados. ResistenciaResistencia : alta: altaCohesiCohesióónn : menor a 0.4 : menor a 0.4 kgkg/cm/cm22

FricciFriccióón, n, φφ’’ : alta 36: alta 36ºº a 40a 40ººPeso unitarioPeso unitario : alto, 2.2 ton/m: alto, 2.2 ton/m22

CCompresibilidadompresibilidad : muy baja: muy bajaCapacidad de soporte Capacidad de soporte : 2.5 a 8 kg/cm: 2.5 a 8 kg/cm22

MMóódulo eldulo eláásticostico : 800 y 1500 kg/cm: 800 y 1500 kg/cm22

Suelos excelentes como cimentaciSuelos excelentes como cimentacióón.n.CimentaciCimentacióón compuesta por zapatas aisladas.n compuesta por zapatas aisladas.Estructuras pueden transmitir presiones altas. Estructuras pueden transmitir presiones altas.

GRAVASGRAVAS

COMPORTAMIENTO DE SUELOS GRACOMPORTAMIENTO DE SUELOS GRAVOSOSVOSOS

SUELO RESISTENCIA DEFORMABILIDAD PERMEABILIDAD

GW EXCELENTE DESPRECIABLE MUY PERMEABLE

GP BUENA MUY BAJA MUY PERMEABLE

GM BUENA A REGULAR

BAJA SEMI A IMPERMEABLE

GC REGULAR A BAJA

BAJA A REGULAR

IMPERMEABLE

Investigaciones GeotécnicasInvestigaciones Geotécnicas• Clasificación de suelos

• Calicatas y Perforaciones

• Ensayos “In Situ” de Densidad Natural

• Ensayos “In Situ” de Corte Directo (Cohesión y Angulo de fricción)

• Evaluación indirecta utilizando correlaciones a través de Ensayos de Penetración Dinámica o Quase-estática

• Ensayos geofísicos de refracción sísmica, georadar, “self potential”, resistividad eléctrica

CalicatasCalicatas

Muestras Muestras inalteradasinalteradas

• Excavar un pozo de 60 a 80 cm. de lado.• Usar un marco metálico para proteger los bordes. • El volumen del pozo se determina con arena calibrada.

• La arena utilizada deberá ser uniforme entre lasMallas No. 4 y 10.

• El material excavado deberá ser pesado ydeterminarse el contenido de humedad.

DENSIDAD “IN SITU” DE SUELOS CON DENSIDAD “IN SITU” DE SUELOS CON PARTICULAS > 3 pulg. PARTICULAS > 3 pulg. -- ASTM D 4914ASTM D 4914--8989

DENSIDADDENSIDADNATURAL IN NATURAL IN SITU ASTM D SITU ASTM D

49144914POZO DE POZO DE

PRUEBA Y LA PRUEBA Y LA ARENAARENA

Suelos compresibles y de baja capacidad de soporte.Suelos compresibles y de baja capacidad de soporte.Sujeto aSujeto a ffenenóómenos de colapso y licuacimenos de colapso y licuacióón.n.ResistenciaResistencia : baja: bajaCohesiCohesióónn : nula: nulaFricciFriccióón, n, φφ’’ : 30: 30ºº a 35a 35ººPeso unitarioPeso unitario : 1.6 a 1.8 ton/m: 1.6 a 1.8 ton/m22

CCompresibilidadompresibilidad : alta: altaCapacidad de soporte Capacidad de soporte : 1.0 a 2.5 kg/cm: 1.0 a 2.5 kg/cm22

MMóódulo eldulo eláásticostico : 50 a 150 kg/cm: 50 a 150 kg/cm22

Suelos malos como cimentaciSuelos malos como cimentacióón.n.CimentaciCimentacióón compuesta por zapatas conectadas.n compuesta por zapatas conectadas.Estructuras deben transmitir bajas presiones. Estructuras deben transmitir bajas presiones.

DEPOSITOS DE ARENAS

Investigaciones GeotécnicasInvestigaciones Geotécnicasen Suelos Arenosos en Suelos Arenosos

•Caracterización Física: Granulometría, Indices de Consistencia, Humedad Natural, Gravedad Específica.

•Calicatas no recomendable.

•Ensayos “In Situ” de Penetración Dinámica.

•Perforación por lavado “wash boring”

CINCEL DE CRUZCross Bit

CINCEL RECTOStraight Bit

SOSTENEDORDE BARRASRod Holder

BARRA CON UNION(ver tabla)

ALZADORLifler

AVANCE DE LA PERFORACIONAdvance of theBore hole

CincelBit

Barra dePerforarDrill Rod

Forro (ver tabla)Casing

DEPOSITO DEAGUA DE LAVADOWash Water Tank

MALACATEWinch

EngineMotor

Bomba Pump

MangueraHose

Mango para rotaciónparcial de la barraHandle for rotationof rods

AlzadorLifler

Tripode de madera ode tubosWooden or Pipe Tripode

Polea parael mecateRope pulley

Mecate de 1"1" Rope

MartilloHammer

DrivingGuideGuia dehinca

Cabeza dehinca

Drivehead

MARTILLOHammer

CucharaSpoon

MUESTREOSampling CUCHARA

Ø 2" - 4 1/2"Spoon

PERFORACIÓN EN TIERRA

Soil Boring

ENSAYO DE PENETRACION

ESTÁNDAR ASTM D-1586

Peso de Martillo: 63.5 kg.

Altura de caída: 76cm

Nspt: número de golpes para penetrar 30cm de un

total de 45 cm.

Relaciones EmpRelaciones Empííricas de ricas de φφ, , DrDr, y Peso Unitario de los , y Peso Unitario de los Suelos Granulares Normalmente Consolidados basados Suelos Granulares Normalmente Consolidados basados en Ensayos SPT para Profundidades menores de 6m.en Ensayos SPT para Profundidades menores de 6m.

Descripcion Suelto MedioDensidad Relativa, Dr 0 0.15 0.35 0.65SPT N70

Fino 0.075-0.425 mm 3-6 7-15Medio 0.425-2.000 mm 4-7 8-20Grueso 2.000-4.750 mm 5-9 10-25

φ:Fino 28-30 30-34Medio 30-32 32-36Grueso 30-34 33-40

γd (gr/cm3) 1.4-1.6 1.6-1.8

26-2827-2828-301.2-1.4

Muy Suelto

1-22-33-6

FACTORES EN LA RESISTENCIA CORTANTE DE SUELOS GRANULARES

I. Compacidad. Del estado Suelto al Denso puedehaber una ∆φ de 12o

II. Tamaño y Forma de GranosIII. Distribución GranulométricaIV. Mineralogía de las partículas

Tipo de Suelo Suelto DensoLimo 27-30º 30-34ºArena limosa 27-33º 30-35ºArena uniforme 28º 34ºArena bien gradada 33º 45ºGrava arenosa 35º 50º

Terzaghi y Peck, 1967

VALORES DE MODULOS ELASTICOS, EVALORES DE MODULOS ELASTICOS, E

SUELO Nspt E (kg/cm2)

Arena Suelta 4-10 menor de 50

Arena Semicompacta 10-30 50 - 150

Arena Densa > 30 mayor de 150

Los valores de E se reducen a 60% cuando están saturados.

CORRELACIONES EMPIRICAS DEL CORRELACIONES EMPIRICAS DEL S.P.TS.P.T..

ARENAS ARENAS E = 5N+ 75 ( * ) E = 5N+ 75 ( * ) E = 70 NE = 70 N1/21/2

ARENAS SATURADASARENAS SATURADAS E = 2.5N + 37.5E = 2.5N + 37.5

ARENAS GRAVOSASARENAS GRAVOSAS E = 6N + 36 N<15E = 6N + 36 N<15E = 6N + 56 N>15E = 6N + 56 N>15

ARENAS ARCILLOSASARENAS ARCILLOSAS E = 3.2N + 33E = 3.2N + 33

LIMOS, LIMO ARENOSO LIMOS, LIMO ARENOSO E = 3N + 18E = 3N + 18LIMO ARCILLOSOLIMO ARCILLOSO

ARCILLAS Y LIMOSARCILLAS Y LIMOS E = (100 A 500) SuE = (100 A 500) Su IpIp > 30> 30ARCILLA LIMOSA OARCILLA LIMOSA O E = (500 A 1500) Su E = (500 A 1500) Su IpIp < 30< 30ARENOSAARENOSA

( * ) E en ( * ) E en kgkg/cm/cm22

BOWLES, 1997

ENSAYO DPL NORMA DIN 4094

Peso de Martillo: 10 kg.

Altura de caída: 50 cm

Cono de 2.2 cmde diámetro

Ndpl: número de golpes para

penetrar 10 cm.

Nspt = Ndpl

PosteadoraPosteadoraManual tipo Manual tipo IwanIwan AugerAuger

Diámetro del Diámetro del SondajeSondaje: 3 pulg.: 3 pulg.

Profundidad Profundidad de de SondajeSondaje: 6 : 6

m.m.

EjecuciEjecucióón de la n de la prueba DPLprueba DPL

CORRELACIONES EMPIRICAS DEL CORRELACIONES EMPIRICAS DEL D.P.LD.P.L..

ARENAS SECAS ( * )ARENAS SECAS ( * ) E = 75 + 2.5N ( ** ) E = 75 + 2.5N ( ** ) E = 50 + 1.7NE = 50 + 1.7N

ARENAS HUMEDECIDASARENAS HUMEDECIDAS E = 55 + 1.7NE = 55 + 1.7NE = 25 + 0.85NE = 25 + 0.85N

( * ) arenas de El Silencio, Punta Hermosa( * ) arenas de El Silencio, Punta Hermosa( ** ) N No. de Golpes/ 10 cm. de penetración, E en ( ** ) N No. de Golpes/ 10 cm. de penetración, E en KgKg/cm/cm22

ORDOÑEZ y JURADO, 2000

PIEZOMETROPIEZOMETROABIERTO TIPO ABIERTO TIPO CASAGRANDECASAGRANDE

Capucha Metálica de Seguridad

Arena Limpia ligeramente apisonada

Sello Impermeable de Bolitas de Bentonita

Punta Piezométrica:Tubo Poroso de Cerámica o Ranurado de PVC con Tapones en los extremos D=2-3” L=0.50-1.0 m.

1.0 m

Tubo Abierto de PVC D=11/2 -2”

N.T.

N.F.Funda opcional D=4-6”

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

N

T

N Constante

T Aplicado Incrementalmente

Plano de Falla

Corte directo en arcilla(parámetros

Drenados)

VENTAJAS DEL ENSAYOS DE CORTE DIRECTO

I. Medición directa del σn y τ en el plano de falla

II. Los parámetros c y φ se defines en función de los esfuerzos medidos

III. σn se mantiene constante durante la prueba

IV. Ensayo fácil y de corta duración

V. Posibilidad de medir las variaciones volumétricas

VI. Es posible evaluar la resistencia residual

DESVENTAJAS DEL ENSAYOS DE CORTE DIRECTO

I. Distribución de esfuerzos no uniforme en el plano de falla

II. No es posible controlar el drenaje. Ensayo “drenado”

III. No es posible evaluar la resistencia “no drenada” en suelos de baja permeabilidad como limo arcillosos.

IV. No es posible medir la presión de poros

V. Existe rotación de esfuerzos en arenas densas o cementadas arrojando valores superiores de resistencia.

Ensayo triaxial CDEnsayo triaxial CD

Ensayo triaxial CDEnsayo triaxial CD

REFRACCION REFRACCION SISMICASISMICA

GeophonesSource

Rock: Vp2

ASTM D 5777

Soil: Vp1

oscilloscope

x1x2x3x4

t1t2t3t4

Note: Vp1 < Vp2

zR

Determine depthto rock layer, zR

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020 Tr

avel

Tim

e (s

econ

ds)

0 10 20 30 40 50 Distance From Source (meters)

Horizontal Soil Layer over Rock

Vp1 = 1350 m/s

1

Vp2 = 4880 m/s

1

z x2

V VV Vc

c p2 p1

p2 p1=

−+

Depth to Rock:zc = 5.65 m

xc = 15.0 m