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EXPLORACIN DEL SUBSUELO.

OSCAR DE JESS CANCHANO ALMANZA.INGENIERO CIVIL.

EXPLORACIN DEL SUBSUELO.El proceso de identificar los estratos de depsito que subyacen a una estructura propuesta y sus caractersticas fsicas se denominan generalmente exploracin del subsuelo, cuyo propsito es obtener informacin que ayude al ingeniero en geotecnia a una completa caracterizacin de los estratos de suelo presentes en el sitio de la obra.

EXPLORACIN DEL SUBSUELO.Seleccionar el tipo y profundidad de una cimentacin adecuada para una estructura dada.

Evaluar la capacidad de carga de una cimentacin.

Estimar el asentamiento probable de una estructura.

Determinar problemas potenciales de la cimentacin (por ejemplo suelo expansivo, suelo colpsable, relleno sanitario etc...).

EXPLORACIN DEL SUBSUELO.Determinar la posicin del nivel del agua.

Predecir la presin lateral de tierra en estructura tales como muros de contencin, tablestacas y cortes apuntalados.

Establecer mtodos de construccin para condiciones cambiantes del subsuelo.

La exploracin subsuelo es necesaria tambin para construcciones y excavaciones en el subsuelo y puede ser requerida cuando se contemplan adiciones o alteraciones de estructuras existentes.

PROGRAMA DE EXPLORACIN DEL SUBSUELO.En el caso ms general, los trabajos de campo de un estudio geotcnico comprenden tres etapas, cada una de las cuales cumple con un objetivo especfico; estas son:

Recoleccin de informacin preliminar.

Reconocimiento.

Investigacin de campo.

RECOLECCIN DE INFORMACIN PRELIMINAR.Esta etapa incluye la obtencin de informacin respecto al tipo de estructura por construir y a su uso general. Se deben tener requerimientos especiales para puentes y edificios cono son cargas aproximadas y posible espaciamiento de las columnas que van a hacer parte de la estructura.Tambin resulta necesario una completa informacin respecto a la topografa de la zona del proyecto, la cual se puede obtener a travs de las entidades encargadas de dichas actividades, o realizando levantamientos con el equipo adecuado.La informacin obtenida a travs de estas fuentes resulta fundamental para la planeacin de una correcta investigacin del suelo presente en el sitio de la obra. En algunos caos se logran ahorros considerables si se detectan de antemano problemas que pueden encontrarse posteriormente durante la exploracin de campo.

RECONOCIMIENTO.El reconocimiento general sobre el sitio del proyecto es fundamental para poder desarrollar una exploracin de calidad. A su vez, esto nos permite obtener informacin sobre:

La topografa general del sitio, tiraderos de escombro abandonados y otros materiales presentes en el sitio.La estratificacin del suelo.El tipo de vegetacin en el sitio que da luces claras sobre la naturaleza del suelo.Los niveles de agua subterrnea, que se determinan por la presencia de pozos en sitios cercanos.Los tipos de construcciones vecinas.

INVESTIGACIN DEL SITIO.La fase de investigacin del sitio del programa de exploracin consiste en la planeacin, la programacin de los sondeos de prueba y la recoleccin de muestras de suelos en los intervalos deseados para subsecuentes observaciones y pruebas de laboratorio.

La profundidad mnima aproximada de los sondeos debe predeterminarse, esto va a depender en gran medida de los resultados que arroje la etapa de reconocimiento del campo.

CLASIFICACIN DE LAS UNIDADES DE CONSTRUCCIN POR CATEGORAS.NMERO MNIMO DE SONDEOS.

MUESTREO DE ROCAS.Se utiliza generalmente un barril muestreador provisto de una broca de diamante. El barril muestreador ms adecuado para propsitos geotcnicos es el llamado doble barril giratorio, el cual permite recuperar la mxima longitud posible de muestra, segn la intensidad del fisuramiento y grado de alteracin de la roca perforada por el barril.

A partir de este muestreo se obtiene el ndice de calidad de roca (RQD por sus siglas en ingles), el cual se define como la suma de las longitudes individuales de todos los fragmentos de muestra que exceden de 10 cm de longitud, expresada como un porcentaje de la longitud perforada por el muestreador. MUESTREO DE ROCAS.

MUESTREO DE SUELOS.Existen numerosas tcnicas para el muestreo de suelos in situ, dentro de las cuales mas ampliamente utilizadas a nivel mundial son las siguientes: Ensayo Normal de Penetracin (SPT). Ensayos Dinmicos de Cono. Ensayos Estticos de Cono (CPT). Presimetros. Dilatmetros.

MUESTREO DE SUELOS.Los trabajos de muestreo de suelos tienen por objeto obtener la informacin necesaria para conocer los siguientes aspectos de los depsitos de suelos identificados en la etapa preliminar del estudio geotcnico. Producto de este muestreo se pueden obtener pruebas alteradas e inalteradas. A partir de este muestreo se pueden obtener caractersticas del suelo como son:Estratigrafa del sitio.Clasificacin geotcnica de los suelos que forman cada estrato o lente.Compacidad relativa o consistencia de cada tipo de suelo identificado en el perfil estratigrfico.Resistencia al esfuerzo cortante, compresibilidad y permeabilidad de los suelos de cada estrato.

PROCEDIMIENTO PARA EL MUESTREO DE SUELOS.Durante una exploracin conducente a realizar un estudio de suelos pueden tomarse dos tipos de muestras como son: Muestras alteradas. Muestras inalteradas.La toma de unas muestras u otras estn directamente relacionas con el mtodo y el equipo de perforacin seleccionado.PROCEDIMIENTO PARA EL MUESTREO DE SUELOS.La toma de muestras alteradas son generalmente utilizadas para realizar las siguientes pruebas de laboratorio: Anlisis granulomtrico. Determinacin de los lmites lquido y plstico. Determinacin del lmite de contraccin. Densidad del suelo. Determinacin del contenido de materia orgnica. Clasificacin del suelo.MTODOS DE MUESTREO ALTERADO.Herramientas manuales: La barrena helicoidal y la pala posteadora son adecuadas para aquellos casos en los que la profundidad de la exploracin sea menor de unos 12m. Con estas herramientas se obtienen muestras alteradas de arenas, limos, arcillas o mezclas de estos, que no contengan gravas cantos rodados o estn endurecidos por cementacin se sus partculas. Cuando los suelos se encuentran arriba del nivel fretico las muestras obtenidas con estas herramientas son representativas. Con este tipo de herramientas no es posible determinar la compacidad de las arenas ni la consistencia de las arcillas.

MTODOS DE MUESTREO ALTERADO.Pozos a cielo abierto: La excavacin de pozos a cielo abierto con el empleo del pico y la pala permiten recuperar buenas muestras representativas alteradas del subsuelo, sin embargo, su aplicacin principal es la obtencin de muestras inalteradas de la ms alta calidad y solo esta aplicacin justifica su costo.

MTODOS DE MUESTREO ALTERADO.Prueba de penetracin dinmica estndar: Con este mtodo, se obtienen muestras alteradas del suelo hincando a partir de un tubo muestreador, conocido como penetrmetro estndar. Este tubo muestreador consiste en un tubo de pared gruesa provisto en sus extremos de dos piezas roscadas. Una canastilla de laminillas de acero colocada en la zapata del muestreador y una funda interior de polietileno flexible permiten retener muestras de suelo de cualquier tipo que penetren al tubo; el polietileno sirve tambin de envoltura y proteccin a las muestras de suelo contra prdida de agua despus de extraerlas del muestreador.

Registrando el nmero de golpes necesarios para hacerlo penetrar en el terreno, cada 10.00cm de profundidad; se obtienen as un ndice de penetracin estndar, expresado por el nmero de golpes del martillo, N, necesarios para hincar los 30.00cm intermedios del tubo muestreador.MTODOS DE MUESTREO ALTERADO.

PENETRACIN ESTTICA.Este tipo de prueba de campo consiste en hincar en el terreno, mediante un gato hidrulico, una barra de acero cuyo extremo inferior se instala una punta cnica; midiendo la fuerza necesaria para hincar la punta se determina la resistencia que el suelo opone a la penetracin esttica, y este valor se puede correlacionar, empricamente con la resistencia al corte de las arcillas y con su compresibilidad, as como con la compacidad relativa de las arenas.

PARMETROS DE RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS SATURADAS.La resistencia al corte de las arcillas saturadas, determinada en laboratorio mediante pruebas triaxiales no drenadas cu, se ha correlacionado experimentalmente con la resistencia a la penetracin de la punta del cono elctrico, de donde se ha obtenido la siguiente expresin aproximada:

MUESTREO INALTERDO DE SUELOS FINOS COHESIVOS.En los suelos finos cohesivos, como son: las arcillas, arcillas limosas o arenosas o mezclas de arena, limo y arcilla que contienen ms de 20% de finos plsticos, pero no contienen grava, pueden obtenerse muestras inalteradas de calidad satisfactoria empleando muestreadores tubulares de pared delgada hincados a presin y velocidad constantes en perforaciones de pequeo dimetro, de 10.00 a 20.00cm. Existen varios diseos de tubos muestreadores de este tipo, entre los cuales el ms utilizado y sencillo es el conocido como tubo Shelby. La presencia de gravas impide el uso de tubos muestreadores de pared delgada.PREPARACIN DE LOS REGISTROS DE PERFORACIN.La informacin obtenida en cada barreno o elemento utilizado para la obtencin de las muestras, se presenta en forma grfica, a lo cual se le conoce con el nombre de REGISTRO DE PERFORACIN. Dentro de este registro se pueden consignar datos como:Nombre y direccin de la compaa perforadora.Nombre del perforista.Descripcin y nmero de la tarea.Nmero, tipo de barreno y localizacin del mismo.Fecha de perforacin.

PREPARACIN DE LOS REGISTROS DE PERFORACIN.Estratificacin del subsuelo, obtenida por observacin visual del suelo sacado con barreno, cuchara partida o tubo shelby.Elevacin del nivel fretico observado, uso de revestimiento y prdidas de lodos.Resistencia por penetracin estndar (SPT) y la profundidad correspondiente.Nmero tipi y profundidad de la muestra recolectada.En el caso de extraccin de ncleos, el tipo del barril usado y para cada avance la longitud real del ncleo, la longitud del ncleo recuperado y la RQD.

INFORME DE EXPLORACIN DEL SUELO.El informe de suelos incluye el diseo de la cimentacin de la estructura con sus respectivas recomendaciones desde el punto de vista ingenieril, estas recomendaciones hace referencia a: Informacin general del proyecto. Resultados de campo y de laboratorio. Uso y especificacin de Rellenos. Proceso de Excavaciones. Tipo de suelo de acuerdo a la NSR-10. Niveles freticos y filtraciones.

INFORME DE EXPLORACIN DEL SUELO. Tipo de cimentacin acorde al proyecto. Capacidad de carga del suelo portante. Asentamientos del suelo. Caracterizacin geotcnica del subsuelo. Propiedades del suelo desde el punto de vista mecnico. Cimentacin adecuada con base a las propiedades de los estratos de suelo. Propiedades del suelo desde el punto de vista mecnico.

INFORME DE EXPLORACIN DEL SUELO. Cimentacin adecuada con base a las propiedades de los estratos de suelo. Manejo de Aguas. Parmetros dinmicos del suelo. Manejo y calidad de los materiales a utilizar. Recomendaciones constructivas desde el punto de vista de suelo. Todo lo dems que sea necesario para desarrollar el proyecto con base en las teoras de la mecnica de suelos.