INVESTIGACIÓN

FORMA DEL GRANO La forma de las partículas tiene tanta importancia como su tamaño, en lo que respecta al comportamiento del suelo o de la roca clástica. Sin embargo, a menudo, no se considera, pues es difícil medirla y describirla cuantitativamente. La forma de los granos puede ser de tres clases: grano redondeados, granos laminares o escamosos y granos aciculares. Las dos primeras son las más importantes, pero las tres son significativas, debido a las diferencias en su comportamiento físico. Las características significativas de los granos redondeados son dos: la esfericidad y la angulosidad o redondez. La esfericidad describe las diferencias entre el largo, ancho, y el espesor. Con la esfericidad se relacionan la facilidad de manipular los suelos o rocas fracturadas, la capacidad de permanecer estables cuando están sometidos a choques y su resistencia a rotura debido a la acción de las cargas. La angulosidad o la redondez son medidas de la agudeza de los vértices de las partículas. Como es difícil medir la angulosidad de las partículas, generalmente se describe cualitativamente, como se indica en la siguiente figura:

Son angulosas las partículas redondeadas que se formaron primeramente por trituración o molido de las rocas. Después que las aristas más afiladas se han suavizado se dice que son subangulosas. Cuando las áreas entre las aristas están algo suavizadas y los vértices comienzan a desgastarse, la partícula es sub-redondeada. Son redondas cuando las irregularidades están prácticamente suavizadas, pero se puede apreciar aún la forma original. Se dice que la partícula es muy redonda cuando ha desaparecido todo rastro de la forma original. La angulosidad tiene una profunda influencia sobre el comportamiento ingenieril de las partículas. Por efecto de las cargas los vértices angulosos se rompen y trituran, pero las partículas tienden a resistir el desplazamiento. Las partículas redondas más lisas son menos resistentes al desplazamiento, pero es menos probable que se trituren. Las partículas laminares tienen muy baja esfericidad (típicamente menor que 0.01), son finas, pero no necesariamente alargadas; parecen hojas de papel en cuanto a sus dimensiones relativas. Se forman por la meteorización mecánica o desintegración de las micas, pero las partículas laminares más comunes son las de los minerales arcillosos. Comparadas con los granos redondeados aquellas son flexibles y elásticas, como las hojas secas. Partículas aciculares: las partículas demasiado alargadas se hallan en algunos depósitos de coral y en las arcillas atapulgíticas; son elásticas y se rompen con facilidad bajo los efectos de las cargas.

TAMAÑO DE LAS PARTICULAS DEL SUELO

Nombre de la organización Tamaño del grano (mm)

Grava Arena Limo Arcilla

Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT)

>2 2 a 0.06 0.06 a 0.002 <0.002

Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA)

>2 2 a 0.05 0.005 a 0.002

<0.002

Asociación Americana de Funcionarios de Transporte y Carreteras Estatales (AASHTO)

76.2 a 2 2 a 0.075 0.075 a 0.002

<0.002

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (U.S. Army Corps of Engineers; American Society for Testing and Materials)

76.2 a 4.75 4.75 a 0.075 Finos (es decir, limos y arcillas) <0.075

Bloques >30 cm

Boleos (bolos)

15 a 30 cm

Grava 2.0 mm (ó 4.76 mm) a 15 cm

Arena 0.06 (ó 0.076mm) a 2.0mm (ó 4.76mm)

Limo 0.002 a 0.06 mm (ó 0.074mm)

Arcilla <0.002mm

SONDEOS Número, 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 del subsuelo y de la importancia de la obra. En ocasiones, se cuenta con estudios anteriores cercanos al lugar, que permiten 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 chicas 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: otro tanto sucederá cuando se concluya de los sondeos exploratorios la no existencia de problema específico de suelos en el lugar de la obra o la existencia de problemas que puedan manifestarse suficientemente con esos datos preliminares; tal es el caso cuando se exploran arenas compactas con el penetrómetro estándar, por ejemplo. En obras grandes, en que se haga necesario un programa de sondeos definitivos, éste quedará determinado por la naturaleza del subsuelo. En lugares de perfil errático, tales como cauces fluviales o glaciares, en general se presentan los problemas más delicados, pues la erraticidad hace que resulte muy difícil una determinación precisa de las propiedades básicas de resistencia y compresibilidad, hasta un grado tal que frecuentemente no se justifica una erogación de importancia que, de antemano, está destinada a rendir datos que de cualquier modo serán de interpretación muy difícil. En perfiles de estratificación más uniforme sí compensará un programa detallado, capaz de rendir resultados seguros y apropiados. El tipo de muestras que se extraigan en cada caso estará determinado por la naturaleza del suelo y el tipo de obra, que plantea los requerimientos correspondientes. La ubicación de los sondeos preliminares está, en general, bastante bien definida por el tipo de obra a ejecutar y lo que se espere en lo referente a la erraticidad del lugar. Por ejemplo, en el caso de estudios para cimentaciones de puentes, el propio trazo

del cruce y los puntos donde se hayan de situar pilas y estribos, proporcionan indicaciones sugestivas. En edificios, las indicaciones de un anteproyecto pueden servir como norma de criterio. Ahora bien, en todos los casos debe tenerse la actitud mental adecuada, que permita, a partir de los datos rendidos por los sondeos, someter a una crítica severa al sistema de cimentación adoptado en los anteproyectos en cuestión, modificándolos o abandonándolos por completo cuando sea menester. En los sondeos definitivos la ubicación ya podrá definirse sobre bases más firmes, por contarse con los datos del suelo dados por los sondeos preliminares, que proporcionan un perfil aproximado adecuado en la mayoría de los casos. Estos perfiles definen también ya las zonas de muestreo. Sin embargo, el ingeniero de suelos debe considerar el estudio más completo como algo sujeto a continua revisión y, durante la construcción de la obra, debe estar siempre alerta a las condiciones que las excavaciones y el comportamiento del suelo en general vayan revelando. 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 ingenieril, tanto técnicas como económicas, está también principalmente definido por las funciones e importancia de la obra y la naturaleza del subsuelo. 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; a veces, otros aspectos podrán ser determinantes, como la permeabilidad, en el caso de presas, tanto en el suelo de cimentación como, en su caso, en el corazón de la propia cortina. Para fines de cimentación, en donde asentamientos y resistencia son los factores determinantes, el área de apoyo de las estructuras, concretamente el ancho, según tendrá ocasión de discutirse, es de importancia vital, pues el efecto de las presiones superficiales aplicadas al suelo es netamente dependiente de ese concepto. En estos casos ha sido frecuente la recomendación práctica de explorar una profundidad comprendida entre 1.55 y 3B, siendo B el ancho de la estructura por cimentar. Sin embargo, este criterio no es suficientemente riguroso y es preferible considerar las presiones transmitidas al subsuelo por las cargas superficiales como norma, decidiendo que el sondeo debe llevarse a una profundidad tal que los esfuerzos transmitidos desde la superficie ya no produzcan efectos de importancia; en la práctica esto suele lograrse cuando las presiones transmitidas llegan a ser del orden de 5-10% de las aplicadas. En otras ocasiones la profundidad de los sondeos se fijará con criterios muy diferentes. Un caso típico se tiene cuando los sondeos revelan la presencia de suelos muy blandos que obliguen a pensar en la conveniencia de cimentaciones piloteadas, apoyadas en estratos resistentes; en tales casos se hará necesario seguir la exploración hasta encontrar tales estratos, si existen a profundidades económicas e inclusive rebasarlos, para verificar que su espesor sea adecuado y, en caso en que bajo ellos, sigan otros estratos blandos, aún será preciso investigar las características

de éstos, para poder estimar los asentamientos y capacidad de carga con que se diseñen esos pilotes. 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.

Profundidades Aproximadas De Perforaciones Para Edificios Con Un Ancho De 30.0 M

No. de Pisos

Profundidad de Perforación (m)

1 3.5

2 6

3 10

4 16

5 24

Separación Aproximada De Perforaciones

Tipo de Proyecto Separación (m)

Edificio de varios niveles 10-30

Plantas industriales de un piso 20-60

Carreteras 250-500

Subdivisión residencial 250-500

Presas y diques 40-80

MUESTRO PROFUNDO

Método Equipo y técnica Uso Limitaciones

Barrena ASTM D-1452

Conservar los detritos extraídos a pequeños intervalos del barrenado.

Muestra alterada para identificación del suelo, humedad sobre nivel freático.

Destruye la estructura. El suelo se mezcla con el agua por debajo del nivel freático.

Muestreador partido ASTM D-1586

El Muestreador partido, con o sin forro para proteger la muestra, se hinca 45 cm en el estrato; D.I. 3.5 cm por D.E. 5.0 cm, D.I. 5.0 cm por D.E: 6.3 cm.

Muestra intacta, pero alterada. Identificación del suelo, estructura, humedad; peso específico de gran variedad de suelos.

Muestra distorsionada. Demasiado alterada para pruebas de resistencia, consolidación.

Muestreador por pared delgada ASTM D-1587

Tubo de pared delgada de D.E 7.6 cm a 12.7 cm, con borde afilado, se introduce en el suelo 10 ó 20 diámetros.

Muestra relativamente inalterada para pruebas de esfuerzo cortante, peso específico, consolidación, etc., de muchos suelos.

La muestra se pierde en suelos muy blandos o arena suelta bajo el agua.

Muestreador de pared delgada Pistón fijo

Tubo de pared delgada de D.E. 7.6 cm a 7.12 cm, con borde afilado. El pistón impide que entren los detritos del suelo, permanece fijo mientras el tubo avanza y se fija después de hincado para ayudar a sostener la muestra. Varilla hueca activa, pistón hidráulico interior (tipo Osterberg), control de cremallera (Hong).

Muestra relativamente inalterada de limos muy blandos, arcillas y arenas sueltas, si se llena el agujero con lodo pesado para sondeo.

La muestra de arcilla blanda y de arena se pierde algunas veces.

Lámina metálica, sueco

Bandas de lámina metálica enrolladas arriba del borde cortante envuelven la muestra para impedir contacto con el Muestreador y ayudan a sostenerla.

Muestra relativamente inalterada, continua (hasta 12 m), de arcilla blanda, para pruebas de esfuerzo cortante, consolidación, etc.

La grava, la arena abundante o los estratos duros dañan el Muestreador.

Muestra por rotación: suelo

Tubo exterior rotatorio con dientes, tubo interior fijo para proteger y sostener la muestra. Los detritos se eliminan por el lodo de sondeo (tipo Dennison con el borde cortante fijo, tipo Pitcher con variación automática de la posición del borde cortante).

Muestra relativamente inalterada, continua, de suelos cohesivos de firmes a duros y rocas blandas.

Falla por torsión en suelos blandos y a veces arenas.

Muestra por rotación: roca

Tubo rotatorio con broca de diamantes en el extremo. La muestra queda protegida en un tubo interior fijo del Muestreador de doble tubo. Los detritos se eliminan con el fluido del sondeo.

Muestra continua en roca dura; casi continua en roca blanda o fracturada con doble tubo tipo M.

La roca fracturada o muy blanda no se recobra.

MUESTREO CON TUBOS DE PARED DELGADA: Los tubos de pared delgada son llamados a veces tubos Shelby, están hechos de acero sin costura y se usan comúnmente para obtener suelos arcillosos inalterados. Los más comúnmente usados tienen diámetros exteriores de 50.8 mm (2 pulg) y 76.2 mm (3 pulg). Su extremo del fondo es afilado. Los tubos pueden unirse a barras perforadoras. La barra perforadora con el tubo muestreador unido a ella se lleva al fondo del barreno y el tubo muestreador se hinca en el suelo. La muestra de suelo dentro del tubo es entonces extraída. Los dos extremos del muestreador son sellados y éste se envía al laboratorio para las pruebas correspondientes. SONDEO POR PERFORACIÓN ROTATIVA: El sistema de perforación rotativa es muy utilizado y posibilidad de llegar a gran profundidad. El equipo dispone de una cabeza perforadora que gira accionada por un motor hidráulico; dicha cabeza suele ser de acero endurecido. El quipo suele ser autopropulsado. El motor del camión actúa sobre una fuente de presión hidráulica mediante el se accionan todos los mecanismos del equipo. Para facilitar el avance de la cabeza perforadora se aplica una cierta carga vertical que se trasmite atreves de la de perforación. Cuando el suelo es poco cohesivo, se suelen emplear camisas metálicas para el sostenimiento de la pared del sondeo.

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.

PENETRÓMETRO ESTÁNDAR 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 especial de dimensiones establecidas. 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 especificado.

CONSISTENCIA DE ARCILLAS Y CORRELACIÓN APROXIMADA CON EL NÚMERO N DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR

Número de penetración estándar, N

Consistencia Resistencia a compresión no confinada, q, (kN/m2)

0-2 Muy blanda 0-25

2-5 Blanda 25-50

5-10 Medio firme 50-100

10-20 Firme 100-200

20-30 Muy firme 200-400

>30 Dura >400

MUESTREO PROFUNDO EN ARENA Es difícil obtener en los sondeos muestras inalteradas de arena y de grava sin cohesión, ya que la operación de tomar la muestra puede reagrupar los granos y porque generalmente las muestras se salen del muestreador. Se recurre a helar el suelo y perforarlos con una perforadora rotatoria, pero esto tiene la desventaja de que aumenta la relación de vacíos. En otro método se muestra con un muestreador de pared delgada y se hiela el extremo inferior de la muestra para evitar que esta se caiga al sacar el dispositivo. Se pueden obtener muestras inalteradas de arena por debajo del nivel freático, si se emplea un lodo de perforación muy pesado. El lodo forma una cubierta en el extremo inferior de la muestra, impidiendo así que se salga del muestreador. Se drena el exceso de agua de la muestra antes de sellarla, de manera que la tensión capilar ayude a mantener su estructura durante el transporte. También es

conveniente medir la muestra de manera que se pueda descubrir cualquier cambio en la compacidad que se produzca durante el transporte y se pueda calcular la relación de vacíos original a partir del peso tal como se recibió en el laboratorio. MUETREADOR CON FORRO INTERIOR Uno de los primeros tipos de muestreador, que todavía se usa, es similar al partido, pero lleva en su interior un tubo sin costuras que se ajusta bien al exterior. La muestra se transporta y almacena en este tubo para que las alteraciones por manipulación sean mínimas. Este muestreador no se usa mucho porque tiene un coeficiente de superficie grande, que con frecuencia produce una severa distorsión de la muestra por desplazamiento.

MÉTODOS DE EXPLORACIÓN GEOFÍSICO En la exploración geofísica la estratificación se infiere por las distorsiones en la distribución de propiedades físicas, ya sean las que son propias de la tierra o las impuestas por los trabajos de exploración. En una masa teóricamente homogénea e isótropa la forma de la distribución se puede definir matemáticamente. Cualquier desviación del modelo teórico, llamada anomalía, es el resultado de una falta de homogeneidad, como es la estratificación. Es posible en muchos casos interpretar las anomalías en términos de la profundidad y espesor de los diferentes estratos y aun estimar algunas de las propiedades ingenieriles de los materiales. Se han analizado muchos sistemas generadores de energía diferentes y la mayoría tienen alguna ventaja en el estudio de una estructura geológica particular y en la exploración de algún tipo de minerales. En la mayoría de los casos las anomalías son tan grandes geográficamente que tienen poco uso en los trabajos de ingeniería civil; sin embargo, se ha encontrado que varias técnicas son útiles en investigaciones locales, las cuales se resumen en la siguiente tabla:

Método Fundamento Uso Limitaciones

Refracción sísmica

Ondas de choque por impacto de martillo o pequeña explosión cerca de la superficie del terreno. Medición del tiempo de recorrido de la onda a los geófonos colocados a diferentes distancias. La onda de choque puede viajar más aprisa a un geófono distante a través de estratos duros más profundos, que por el camino más cortó.

Profundidad del agua subterránea; profundidad de estratos sucesivamente más duros; posible estimación de la rigidez y ubicación de simas.

Interpretación dudosa con límites irregulares o pobremente definidos; no identifica estratos blandos bajo estratos más rígidos.

Resistividad eléctrica

Corriente eléctrica pasando entre electrodos a espaciamientos variados. La caída de potencial entre electrodos intermedios y la corriente definen la resistividad aparente. La profundidad y resistividad de los estratos se determina por la relación resistividad-espaciamiento de electrodos.

Profundidad de los estratos de diferente resistividad y del agua subterránea. Ubicación de masas de arena y grava secas o roca dura.

Interpretación dudosa con límites irregulares pobremente definidos.

Gravimétrico Medida de la fuerza de gravedad terrestre por una balanza de torsión sensible.

Ubicación de las más importantes anomalías estructurales: fallas, domos, posiblemente grandes cavidades.

No identifica estructuras a menos que haya grandes diferencias de densidad.

Sónico Tiempo de recorrido de la onda sonora o supersónica a través del agua y del limo flojo y reflejado hacia arriba por el cambio de estrato.

Profundidad del agua y del limo blando sobre fondo duro.

Poca o ninguna aplicación en suelos continuos o suelo-roca.

REFRACCIÓN SÍSMICA Este método está basado en el principio físico que establece que una onda de choque elástico en un material homogéneo elástico, que tiene un peso específico γ y un módulo de elasticidad E, viaja a una velocidad v que se expresa por:

γ ,

Donde C es una constante adimencional relacionada con v. Mientras que los pesos específicos de los suelos y rocas varían dentro de límites muy estrechos, los valores de E varían grandemente, dependiendo de las cualidades estructurales del material. Velocidades típicas de onda se dan en la siguiente tabla:

Material Velocidad

m por segundo pies por segundo

Arenas suelta seca 150-450 500-1,500

Arcilla dura, parcialmente saturado

600-1,200 2,000-4,000

Suelos saturado 1,600 5,200

Roca meteorizada 1,200-3,000 4,000-10,000

Roca sana 2,000-6,000 70,000-20,000

Se coloca una pequeña carga explosiva sobre o debajo de la superficie del terreno. Se colocan detectores, llamados geófonos, en la línea recta a partir de la carga y a distancias que van aumentando, d1, d2…. Se hace estallar el explosivo y se registra automáticamente por medio de un sismógrafo el tiempo empleado por la onda elástica en llegar a cada detector. Se hace un trazado, en el que se dibuja el tiempo requerido por el primer choque en llegar a cada uno de los geófonos en función de la distancia a que está de la carga explosiva, como se indica en la figura.

Es posible hacer una sencilla interpretación del gráfico si cada estrato es de espesor uniforme, H1, H2… y si aumenta la velocidad de transmisión de la onda conforme los estratos son más profundos: V2>V1,…. La onda viaja directamente por el estrato superior a los primeros pocos geófonos; por lo tanto, la pendiente de la curva tiempo-distancia es inversamente proporcional a la velocidad:

Al mismo tiempo una onda de choque está viajando hacia abajo dentro del estrato 2, donde es refractada para viajar a través del mismo y finalmente retornar a la superficie para ser registrada por los geófonos. Cerca de la carga explosiva el tiempo empleado en el viaje de la onda es el menor, ya que sigue por la ruta de la superficie que es más directa. Puede suceder que si V2>V1 el tiempo requerido para recorrer una ruta más larga sea menor que el de la ruta por la superficie. El espesor del estrato, H1, está dado por:

La velocidad y el espesor de cada estrato sucesivo se pueden calcular siempre que su velocidad sea mayor que la del estrato que está arriba de él. El método se adapta mejor a los estratos horizontales o con ligera pendiente en los que haya un bien

definido contraste entre velocidades, como en el caso del suelo sobre roca o de arena suelta seca sobre arena saturada por el agua freática. En condiciones ideales se puede definir la profundidad de los límites hasta varios cientos de metros con una precisión de 1 a 2 por ciento. RESISTIVIDAD ELÉCTRICA El método de resistividad eléctrica está basado en que la conductividad de los diferentes estratos varía con la ionización de las sales presentes en el suelo. La roca densa con pocos huecos, poca humedad y baja ionización tendrá alta resistencia, mientras que la arcilla saturada la tendrá baja. Se usan varios procedimientos para determinar la resistividad de una masa de suelo. El método Wenner que emplea cuatro electrodos igualmente espaciados es simple y es muy usado para investigaciones en un lugar determinado. Se colocan los cuatro electrodos en línea recta a iguales distancias, d, como se muestra en la siguiente figura:

Y se hace pasar una corriente de 50 a 100 mili amperes entre los electrodos extremos que se mide con exactitud. La caída del voltaje en una parte de la masa se mide entre los dos electrodos interiores por un circuito de punto muerto que requiere que no haya pase de corriente en el instante de hacer la medición. Se puede emplear corriente en el instante de hacer la medición. Se puede emplear corriente alterna con sus sistemas de medida menos sensible o corriente directa, en cuyo caso hay que emplear electrodos no polarizables y para evitar polarización (la polarización es la acumulación de iones de hidrógeno en el electrodo negativo) y el consiguiente error en el potencial. En una masa semi-infinita de un material homogéneo e isótropo la resistividad eléctrica, está dada por la expresión:

Donde I es el amperaje de la corriente, E es la diferencia de potencial entre los dos electrodos centrales y d la separación entre electrodos. Si la masa de suelo está constituida por estratos de diferente resistividad, la resistividad aparente calculada

por la expresión anterior debe ser cambiada. El modelo de la resistividad aparente como función de la separación de los electrodos o prueba de localización, es la base para la interpretación. La técnica de variar la separación de los electrodos se usa para localizar la profundidad de los estratos de diferente resistividad. Se hacen una serie de ensayos alrededor de un punto en los que la separación de los electrodos va en aumento, como 3, 6,9,… metros. Un dibujo de la resistividad aparente en función del espaciamiento de los electrodos se puede interpretar en términos de la profundidad de los límites entre estratos, usando las curvas teóricas normales. En una interpretación empírica, usada en los trabajos de exploración en un lugar determinado, se traza la suma de los valores de la resistividad aparente como función del espaciamiento. La curva resultante consiste en segmentos relativamente rectos, si los estratos son horizontales y de espesor uniforme. Se trazan tangentes a la curca y los espaciamientos correspondientes a la intersección de las tangentes son las profundidades de los límites de los estratos. La pendiente de la curva empinada indica suelo seco o roca y una curva aplanada, suelos húmedos u otros materiales de baja resistividad. En la siguiente tabla se dan valores típicos de resistividad:

Material Resistividad en ohms-centímetros

Arcilla o limo orgánicos saturados 500-2,000

Arcilla o limo inorgánicos saturados 1,000-5,000

Arcillas y limos duros parcialmente saturados, arenas y gravas secas

5,000-15,000

Lutitas, arcillas y limos secos 10,000-50,000

Areniscas, arenas y gravas secas 20,000-100,000

Rocas cristalinas, sanas 100,000-1,000,000

Para localizar áreas de roca a poca profundidad o de nivel de agua subterránea elevado, se emplea un método diferente. Se usa un espaciamiento constante de los electrodos, aproximadamente igual a la profundidad estimada del material. Las medidas se toman en los puntos de una cuadrícula en una amplia área del lugar. Un plano con las curvas correspondientes a iguales resistividades aparentes indicará las áreas de alta y de baja resistividad. El lecho de roca o la arena y la grava secas se encuentran con más probabilidad en las áreas de alta resistividad y las aguas subterráneas poco profundas y las arcillas en las áreas de baja resistividad. Ventajas y Limitaciones: los métodos geofísicos tienen dos ventajas importantes. Primera, permiten cubrir rápidamente grandes áreas a un costo relativamente bajo. Segunda, no son estorbados por los cantos rodados o gravas gruesas que dificultan los sondeos. Estas dos cualidades los hacen útiles tanto para los reconocimientos como para las exploraciones. El no obtenerse una interpretación única es una clara desventaja. Esto es particularmente grave cuando los estratos no son de espesor uniforme ni horizontales. Tampoco se identifican, frecuentemente, los contactos irregulares o de transición y además, estratos que tienen propiedades geofísicos similares algunas

veces tienen grandes diferencias en sus propiedades como material para obras de ingeniería. Si el contacto es muy irregular, el límite definido por la resistividad es la profundidad promedio para una distancia aproximadamente igual a la profundidad. El mismo límite definido por la refracción sísmica es la profundidad del estrato más o menos continuo, más profundo. Por estas razones los métodos geofísicos se deben usar siempre como suplemento de los métodos geofísicos se deben usar siempre como suplemento de los métodos directos y los resultados deben ser comprobados por sondeos, antes de llegar a conclusiones que resultan positivamente definitivas. Reflexión Sísmica Los métodos de reflexión no son adecuados para exploraciones a poca profundidad, pues el arribo de las ondas reflejadas queda oscurecido por ondas de superficie y de cortante de mucha mayor amplitud. Sin embargo, los perfiles obtenidos con reflexiones sísmicas son útiles para exploraciones profundas (>300m) y para exploraciones subacuáticas en ríos, lagos y mares de poca profundidad. Este método resulta especialmente útil en prospecciones marinas, debido a que el agua no puede transmitir ondas de corte ni ondas de alta velocidad. La técnica utilizada es similar a la de un ecosondeo: se emite una pulsación sónica que se refleja en el lecho marino o en las interfaces del sublecho, y el arribo de las ondas se detecta por medio de un sistema de hidrófonos. Las velocidades de la onda en el agua y en las capas del sublecho deben determinarse con otros métodos. Los resultados permiten obtener con gran rapidez y economía los perfiles laterales y verticales.

BIBLIOGRAFÍA

Forma y Tamaño del Grano:

Sower, George, B Sower, George, F “Mecánica de suelos y cimentaciones”. Editorial Limusa México 1975 Paginas N° 41, 42, 43, 44, 46, 47.

Espaciamiento y Profundidad de Sondeos:

Sower, George, B Sower, George, F “Mecánica de suelos y cimentaciones”. Editorial Limusa México 1975 Paginas N° 335, 336.

http://www.geovirtual.cl/geologiageneral/ggcap01c.htm

Ensayos de Exploraciones Geofísicos:

http://www.geovirtual.cl/geologiageneral/ggcap01e.htm#Magnetometría

PROCEDIMIENTO ILUSTRADO

MUESTRA ALTERADA 1. Para iniciar esta práctica de laboratorio, se movilizo con el equipo necesario a una zona de la cual se debía obtener la muestra de suelo necesaria para la realización de las pruebas de exploración, se debe tomar en cuenta que dicha zona no debe tener capa vegetal en caso de que lo tuviera esta se debe limpiar antes de comenzar a almacenar muestras. En dicha zona se procedió aflojar el suelo haciendo uso de la pico, esto se hizo en un área no mayor de 1 metro cuadrado. Se procedió a aflojar el suelo haciendo uso de la piocha, esto se hizo en un área no mayor de tres metros cuadrados. Cada vez que se obtenía suficiente suelo suelto esta se alzaba en sacos utilizando la pala. Realizando este mismo procedimiento hasta obtener la cantidad necesaria o deseada de muestra para la realización de las pruebas de exploración se procedió a llevar el o los sacos llenos al laboratorio. Una vez en el laboratorio se sacaron las muestras de el o los sacos y se colocaron en el piso, ahí se uso la pala para revolverla bien buscando que estuviera lo mas uniformemente distribuida posible.

MUESTRA INALTERADA 2. Se procedió a aflojar el suelo con ayuda del la pico alrededor de 1 metro cuadrado. Luego se siguió cavando al rededor hasta tener una figura redondeada. Luego se le dio forma a la figura cavando al los extremos con el pico y las palas teniendo cuidado de no partirla. Después se extrajo con mucho cuidado ayudándonos de las palas y el pico; se colocaron las palas entre la muestra y el suelo fijo y se comenzó a darles leves golpes para que estas la separaran del suelo y así poder colocarla dentro del saco y transportarla con cuidado al laboratorio.

REALIZACION DE LAS PRUEBAS

Prueba Nº1: Forma Del Grano

En esta prueba lo que realizamos fue un análisis más visual y de tacto de la muestra, ya que este ensayo se debe realizar en el campo. La idea en si es que lleguemos a verificar la forma del grano entre angular (con filos) o redondeada, hacemos esto frotando entre los dedos un poco de suelo de forma que solo se sienta las pequeñas partes del mismo.

Prueba Nº2: Tamaño Del Grano Aquí lo que hicimos fue, en un frasco de vidrio transparente lo llenamos con una muestra considerable que no abarque más de la mitad del frasco, luego se le agrego agua de hasta que toda la muestra se mojara y que también se tuviera cierto nivel extra de agua, hecho esto se tapa el frasco y se agita hasta que todo el contenido se haga una disolución.

Con esto terminado se deja descansar la muestra por 24 horas para que se logre el asentamiento y así se puedan observar los estratos de suelo grueso y fino y así ver de cual consiste mas la muestra, otro aspecto a considerar es el agua si el agua queda opaca es porque contenía finos.

Prueba Nº3: Sacudimiento Lo que realizamos para esta prueba es lo siguiente con la palma de la mano firme y horizontal colocamos una pequeña cantidad de muestra en ella, ahí mismo le colocamos agua poco a poco para ir controlando la cantidad de agua, nos detendremos toda la muestra obtenga la apariencia de humedad, así pues le daremos una pequeña sacudida hacia los lados y entre menos se obtenga una apariencia brillante en la muestra mayor será el contenido de finos.

Prueba Nº4: Rotura En esta lo que se hizo fue tomar una pequeña muestra de suelo y agregarle agua para poder formar una pequeña esfera de la misma esta se colocara al sol y se dejara secar, si al estar seca se le aplica presión con la mano entre mayor sea el contenido de gruesos esta se pulverizara mas rápido por la poca cohesión pero si no su contenido será de grano fino.

Prueba Nº5: Tenacidad Para esta prueba también se colocara en la mano un pequeño puñado de la muestra y se le agregara agua de a pocos de manera que se tratara de formar un pequeño rollo de la misma y si esta mantiene su forma sin desquebrajarse estaremos en presencia de un suelo que contiene granos finos.

Prueba Nº6: Prueba del tacto Esta prueba es una de las más sencillas agarraremos entre las manos una pequeña muestra del suelo que este húmedo (si no lo esta se le agrega poco agua para que se humedezca) ahora con las palmas juntas se comenzara a frotar el contenido dentro de ellas de manera que se restriegue bien el suelo en nuestras manos luego nos sacudiremos las manos si el material adherido se puede sacudir estaremos en presencia de un suelo arenoso, en otro caso si al sacudirse queda huella del material estaremos en presencia de un suelo con grano fino.

Prueba Nº7: Olor La prueba se realiza de la siguiente forma se coloca una parte de la muestra en una lata y se coloca al fuego esta al calentarse desprenderá vapores de los que podremos percibir si tienen materia orgánica o no.

Prueba Nº8: Brillo Para esta haremos con la muestra húmeda una pequeña esfera y se pasara la uña o una navaja, si la superficie brilla indicara que es material plástico, esto también es relativo a que se conforma de finos.

CONCLUSIONES

1. Ahora basados en el tamaño y graduación de la muestra, tenemos que luego del asentamiento el agua permaneció oscura podemos decir que la cantidad de mayor es el grano fino.

2. En la prueba de sacudimiento obtuvimos el resultado de una opacación en la

muestra lo que nos lleva a concluir que la muestra es de grano fino.

3. Para la prueba de rotura luego del secado al aplicar presión con los dedos a la esfera esta no se fracturó fácilmente por lo que su contenido tuvo una cohesión alta durante el secado característica de los materiales de grano fino.

4. Con la tenacidad esta se obtuvo el resultado casi desde el principio que se

comenzó a formar el cilindro con facilidad por lo que decimos que característica de las materiales de grano fino.

5. La prueba de tacto fue concluyente en que era de grano fino ya que luego de

sacudirse las manos permaneció una considerable cantidad de material adherida a las manos.

6. Con respecto a la prueba de brillo logramos notar que al rallar la superficie

con la uña o una navaja metálica se volvió brillante lo que es indicio de un material con características de grano fino.

7. Ahora como conclusión general con respecto al tipo de grano del suelo basado en las anteriores puedo llegar a decir con base alguna de que el tipo de suelo es de grano fino, de forma semi angular y que no contiene materia orgánica.