UNIDAD 8Exploracin del subsueloa) Caractersticas del ensayo normal de penetracin. Norma y ejecucinEste mtodo, presentado por Terzaghi y Peck, describe un procedimiento para el empleo del tomamuestra partido en la obtencin de especmenes alterados de suelo para su identificacin y dems ensayos de laboratorio, as como para obtener una medida de la resistencia del suelo a la penetracin del tubo muestreador.La prueba consiste en hacer penetrar el tomamuestra partido unido a una barra de perforacin, a golpes producidos por un martillo de 64Kg (140 libras) de peso, cayendo desde una altura de 75 cm (2.5 pies), computando el nmero de golpes (N) necesarios para hacer penetrar el tomamuestra 30 cm. Deber tenerse especial cuidado para asegurar que la energa del martillo al caer no sea reducida por friccin entre ste y la gua. En cada avance de 30 cm, se extrae el tomamuestra, obtenindose la muestra correspondiente a la profundidad a la que se horadaba.b) Tomamuestra partido (tipo Raymond)Este tubo maestreado se construye con los dimetros mostrados. El tubo del dispositivo se encuentra dividido en dos mitades longitudinalmente para facilitar la extraccin del espcimen de suelo del tomamuestra, proviniendo su nombre de esta caracterstica. El zapato que aparece es de acero de alta resistencia y se repara o reemplaza cuando se hace necesario. La cabeza de fijacin posee cuatros orificios circulares de salida y contiene una vlvula esfrica para los mismos fines que en el tomamuestra de pared fina. En caso de que se utilizara otro dimetro diferente de 50.8 mm dicho valor se deber anotar en todas las hojas de registro de penetracin. Nunca deber tomarse una longitud de muestra mayor de la capacidad del tubo para no alterar el espcimen por compresin.c) Tubo "Shelby" Tomamauestra de pared finaEl trmino "Shelby" no es caracterstico de la mecnica de suelos; se usa para indicar que un tubo no tiene costuras, es decir, que no se advierte ninguna soldadura a su largo. Los toma muestras de pared fina, poseen un dimetro exterior de 2 a 5 pulgadas (50.8 a 127 mm) y se construyen en materiales anticorrosivos de resistencia adecuada, con un espesor en sus paredes igual a 1/16". La longitud del tubo es de 5 a 10 veces el dimetro para penetracin en materiales arenoso, y de 10 a 15 veces en el caso de materiales arcillosos. El tubo deber permanecer circular y suave, sin abolladuras, mellas o rayados, limpio y libre de xidos y suelo. La punta se hace biselada, formando un borde cortante para facilitar la penetracin. La cabeza del tomamuestra de pared fina es un dispositivo que permite su unin a una barra o asta de perforacin. La cabeza posee dos orificios para escape de agua de 9.1 mm de dimetro mnimo y una vlvula de retencin que cumple un doble propsito: Permitir el ascenso del agua fretica o de lavado por tubera de perforacin, cuando el tomamuestra baja, e impedir su paso en caso contrario para obviar la expulsin del espcimen.El tubo se hinca en el terreno a presin esttica, de forma rpida y velocidad constante. Para esto se hincan unas anclas (enormes sacacorchos o tirabuzones), dndoles vueltas en el lugar de la perforacin; sobre ellas se monta un cruceta en la que se apoya el gato hidrulico que produce la presin necesaria para la hinca ( vase la figura 8.3).d) Excavacin a cielo abierto. Muestras cbicas. Se realiza este proceso con el fin de obtener muestras cbicas con un mnimo de alteracin. No se requieren equipos especializados para esta labor, bastando un pico y una pala. Estudiado el proyecto para el que se realiza el estudio geotcnico, se determinan los puntos ms desfavorables, es decir, aquellos que soportarn la mayor carga y se localizan sobre el terreno, refirindolos topogrficamente.La excavacin se efectuar en estos puntos crticos en un rectngulo de 1.50 x 2.00, metros, dimensiones para que un tcnico pueda trabajar con relativa. Mediante el pico y la pala se van extrayendo material uniformemente del rea del rectngulo de trabajo, hasta haber rebasado la capa vegetal o mantillo a los 60 90 cm de profundidad. Nos preparamos para obtener la primera muestra: sobre el piso de la excavacin se marca un cuadro de 20 a 30 cm de lado y con precaucin se van rebajando los alrededores, tallando el cuadro hasta lograr de l un cubo de suelo. Para que no se pierda la orientacin relativa del cubo en el terreno, se coloca un rtulo en su parte superior. Debe protegerse el espcimen para que ste no pierda humedad. Esto se logra revistiendo la muestra con un material sellador compuesto de partes iguales de parafina, cera de abejas y brea, unidos por calentamiento. Con una brocha se procede a aplicar capas sucesivas del aislador resultante hasta lograr un grosor aceptable. Ya estamos en condiciones de extraer el cubo de la excavacin, para lo cual nos resta suelo en forma de cono como se muestra en la figura anterior. Luego, la cara inferior se alisa y se reviste para evitar prdidas de humedad por all. Las muestras se transportarn al laboratorio con sumo cuidado para evitar alteraciones por golpes y movimientos bruscos. Por esta razn, se transportan en cajones de madera con un elemento amortiguador como es el serrn de madera, el papel o las hojas de pltano.e) Seccin estratigrfica. Al hacer un estudio geotcnico para algn proyecto especfico, las perforaciones se localizan en los puntos en que su informacin sea de mayor utilidad. Suelen situarse los barrenos sobre el terreno en los lugares correspondientes a los muros y columnas que soportarn la mayor carga de la construccin, elegidos de modo a reproducir las caractersticas inherentes a toda la zona de edificacin. Estas perforaciones, dispuestas generalmente de forma alineada, nos servirn para construir un perfil o seccin de los estratos del subsuelo, para su empleo en el diseo racional de los cimientos y en las modalidades constructivas que requiere el conjunto suelo-proyecto.f) Relacin de reas en los tubos muestreadoresLa relacin de reas de un tomamuestra partido de dimensiones normales es de 112%, mientras que para producir especmenes inalterados HVorlslev establece que este valor no debe exceder de un 10%. A medida que la relacin de reas es menor, las paredes del tomamuestra sern ms delgadas y habr una menor alteracin.Ar = (Ae - Ai)/Ai)x 100g) Obtencin de especmenes en rocaSi al perforar con el tomamuestra partido, advirtisemos que se requiere de 50 golpes del martinete para producir una penetracin de 15 o menos centmetros, estamos ante la presencia de roca en el subsuelo. Algunos autores varan en este sentido, prescribiendo nmeros diversos de golpes, pero la prctica local es no rebasar los 50 golpes con el tomamuestra partido en el ensayo normal de penetracin. Otras veces, al alcanzar un estrato determinado, el perforista notar el "rebote" o rechazo del martillo sobre el sufridor, lo cual seala un estrato de roca que el operario puede reconocer de inmediato.h) Obtencin de informacin geotcnica mediante auscultaciones Este es un mtodo de exploracin del subsuelo cuyo propsito no es la recuperacin de especmenes, sino la obtencin de informacin referente a la resistencia de un suelo al esfuerzo cortante. Se utiliza generalmente para exploracin de estratos del subsuelo con una estructura errtica. El mtodo consiste en la introduccin a percusin de una punta cnica al suelo unida a una barra maciza, bajo el golpeo controlado de un martillo. Registrndose el nmero de golpes para lograr la penetracin de una longitud dada (15 30 cm ) puede determinarse, a un costo moderado, la variacin de la resistencia a la penetracin que ofrece el subsuelo.