RD 16-2012-MTC 14 Publicacion Seccion Geologia y...

PROYECTO

TRANSPORTES Y COMUNICACIONES

Proyecto de la Sección “Geología y Geotecnia” del Manual de Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos, que contiene criterios de ingeniería, metodologías y recomendaciones para proyectar adecuadamente los elementos de estabilidad de una carretera y garantizar su correcto funcionamiento y duración para el periodo previsto.

El Ministerio de Transportes y Comunicaciones a través de la Dirección General de Caminos y Ferrocarriles, pone a consideración del público interesado el contenido del Proyecto de la Sección “Geología y Geotecnia” del Manual de Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos, a fin de que remitan sus opiniones y sugerencias por escrito a la Dirección General de Caminos y Ferrocarriles, Jr. Zorritos 1203 Cercado de Lima, vía fax al N° 6157841 o vía correo electrónico a [email protected] dentro del plazo de cuarenta y cinco (45) días hábiles, de acuerdo al formato siguiente:

Sección “Geología y Geotecnia” del Manual de Suelos, Geología y Pavimentos

Capítulo/Numeral Comentarios(*)

1º

2º

Comentarios Generales:

(*)Adjunte los documentos sustentatorios de sus comentarios de ser pertinente.

“Decenio de las Personas con Discapacidad en el Perú” "Año de la integración Nacional y Reconocimiento de Nuestra Diversidad"

MANUAL DE SUELOS, GEOLOGÍA,

GEOTECNIA Y PAVIMENTOS

SECCION

GEOLOGIA Y GEOTECNIA


MANUAL DE SUELOS, GEOLOGÍA, GEOTECNIA Y PAVIMENTOS

SECCION: GEOLOGIA Y GEOTECNIA

INDICE

CAPÍTULO I: GENERALIDADES

1.1 Introducción

1.2 Objetivos

1.3 Alcances

1.4 Fundamentos

CAPÍTULO II: REVISION DE INFORMACION Y ANTECEDENTES EXISTENTES

2.1 Informes geológicos

2.2 Interpretación de fotografías aéreas

2.2.1 Drenaje Superficial.

2.2.2 Textura

2.2.3 Alturas y pendientes

2.3.4 Humedad

2.3 Planos topográficos

2.4 Informes geotécnicos existentes

CAPÍTULO III: ESTUDIOS EN TERRENO

3.1 Reconocimiento de superficie

3.1.1 Medios de reconocimiento

3.1.2 Presentación de la información

3.2 Reconocimiento de procesos geodinámicos

3.2.1 Procesos de geodinámica externa

3.2.2 Procesos de geodinámica interna

3.3 Reconocimiento del perfil estratigráfico

3.3.1 Calicatas y trincheras

3.3.2 Métodos de excavación

3.3.3 Estratigrafía Visual

3.3.4 Muestreo

a) Muestras alteradas

b) Muestras inalteradas


3.3.5 Ensayo in-situ

3.3.6 Perforación en suelos

a) Método de perforación y equipo

b) Ensayos dentro de la perforación

c) Toma de muestras

d) Presentación del informe

· Antecedentes de perforación

· Antecedente de muestreo

· Descripción de los suelos perforados

3.3.7 Presentación del informe

3.3.8 Perforación en roca

a) Métodos de perforación y equipamiento

b) Ensayo dentro de la perforación

c) Toma de muestra

d) Presentación del informe

3.4 Ejecución del ensayo de campo

3.4.1 Ensayo de cono dinámico

3.4.2 Relación de soporte CBR

3.4.3 Permeabilidad in-situ

3.4.4 Ensayos especiales en el campo

a) Refracción sísmica

· Equipamiento

· Presentación de la información

b) Granulometría mayor

CAPÍTULO IV: ENSAYOS DE LABORATORIO

4.1 Normas de procedimiento

4.2 Propiedades índice

4.2.1 Granulometría

a) Análisis granulométrico

b) Análisis granulométrico del agregado fino y global

4.2.2 Límite de consistencia

4.2.3 Peso específico y absorción del agregado

a) Método de ensayo normalizado para peso específico y

absorción del agregado grueso

b) Método de ensayo normalizado para peso específico y

absorción del agregado fino


4.2.4 Densidad natural

4.2.5 Contenido de humedad y grado de saturación

4.2.6 Clasificación de suelos

4.3 Densificación

4.3.1 Relación humedad/densidad (ensayo próctor)

4.3.2 Densidad relativa

4.4 Propiedades mecánicas e hidráulica

4.4.1 Capacidad de soporte C.B.R

4.4.2 Consolidación

4.4.3 Resistencia a la compresión simple

4.4.4 Corte directo

4.4.5 Ensayo triaxial

a) Ensayo Q

b) Ensayo R

c) Ensayo S

4.4.6 Expansividad

4.4.7 Permeabilidad

4.5 Cantidades de muestras

CAPÍTULO V: ESTUDIOS GEOLOGICOS - ESTUDIOS GEOTÉCNICOS ESPECIALES

5.1 Canteras

5.1.1 Ubicación

5.1.2 Descripción

5.1.3 Clasificación de las canteras

a) Canteras aluviales

b) Canteras de cerro

5.1.4 Trabajo de campo

5.1.5 Ensayo de laboratorio

5.1.6 Rendimiento y cubicación

5.1.7 Toma de muestras

5.1.8 Método de explotación de la cantera

5.1.9 Características de diseño de una cantera

5.1.10 Informe

5.2 Fuentes de agua

5.2.1 Ubicación


5.2.3 Ensayo sobre las muestras


5.2.4 Informe

5.3 Puentes

5.3.1 Estudios geotécnicos

5.3.2 Exploración de campo

a) Exploración directa

b) Exploración indirecta

5.3.3 Número mínimo y profundidad de exploración

5.3.4 Ensayos de campo

a) Ensayos en suelos

b) Ensayos en roca

5.3.5 Ensayos de laboratorio

a) Ensayo en suelo

b) Ensayo en roca

5.3.6 Interrelación con los estudios hidrológicos

5.3.7 Contenido del informe

5.4 Obras de arte

5.5 Taludes

5.5.1 Ocurrencia de fenómenos presentes en los taludes

5.5.2 Factores que influencian en la estabilidad de los taludes

a) Geología del área de interés

b) Topografía y estabilidad

c) Efecto de la resistencia del suelo y la pendiente del talud

d) Climáticos

e) Erosión

f) Licuefacción debido a acciones sísmicas

5.5.3 Caracterización del talud mediante ensayos

a) Ensayo de campo

b) Ensayo de laboratorio, donde se incluirán al menos

c) Ensayo de resistencia

d) Muestreo

e) Ensayo de refracción sísmica

f) Instrumentación

5.5.4 Evaluación de la estabilidad de taludes

a) Aumentar la resistencia del suelo

b) Disminuir los esfuerzos actuantes en el talud

c) Aumentar los refuerzos de confinamiento (s3) del talud

d) Métodos exactos

e) Métodos no exactos


f) Métodos aproximados

g) Métodos precisos o completos

5.5.5 Soluciones para la estabilidad de taludes

a) Cambio de la geometría

b) Drenaje

· Drenajes sub-horizontales

· Drenajes verticales

· Drenajes transversales o interceptores

· Drenaje de contrafuerte

c) Soluciones estructurales

· Muros de gravedad

- Muros en concreto ciclópeo

- Muros en concreto armado

- Muros en gaviones

- Muros de mampostería y otros

· Pantallas

· Pernos de anclajes

· Hincado de pilotes de concreto simple o armado

d) Otras soluciones

5.5.6 Corte y relleno de taludes

a) Taludes de corte

b) Taludes de relleno

5.6 Túneles

5.6.1 Aspectos generales

a) Clasificación de túneles

· Según su ubicación se clasifican en:

- Rurales

- Urbanos

b) Según características constructivas

· Según clima y altitud

· Según flujo vehicular

5.6.2 Estudio de ingeniería básica

a) Reconocimiento topográfico

b) Reconocimiento geológico

· Investigación geológica general

· Investigación geológica de detalle

- Estudio fotogeológico


- Investigación del terreno

c) Geotecnia de túneles y prospecciones

· Perforaciones

· Calicatas

· Prospecciones geofísicas

d) Hidrogeología

· Para diseño de túneles

· Para diseño de taludes

· Cortes en otras regiones

e) Análisis de riesgos geológicos

· Inundaciones

· Deslizamientos

· Aludes o avalanchas

· Vulcanismo

· Sismicidad

f) Catastro de propiedades mineras

5.6.3 Consideraciones de diseño para túneles

a) Clasificación geotécnica

b) Clasificación geomecánica RMR

c) Sistema Q

d) Correlación entre los índices RMR y Q

e) Estimación del sotenimiento a partir de las clasificaciones

geomecánicas

f) Presiones sobre el revestimiento

· Clasificación de Terzaghi

· Índice RMR

· Índice Q

g) Estimación de la longitud de avance sin soporte

h) Sostenimiento estimado a partir de RMR

i) Fortificaciones y Sostenimientos Estimados a partir de Q

· Criterios empíricos

· Sostenimiento del hormigón

· Pernos

· Hormigón proyectado

5.6.4 Portales de excavación y excavaciones exteriores

5.6.5 Túneles falsos

5.6.6 Trincheras cubiertas


5.6.7 Control de infiltraciones

5.6.8 Revestimiento

5.7 Geotextiles

5.7.1 Función de los Geotextiles

a) Geotextiles usados para separación

b) Criterios de aplicación del geotextil en la función de

separación

c) Geotextiles usados para filtración y subdrenaje

d) Geotextiles usados para protección

e) Geotextiles usados para pavimentos

f) Geotextiles usados para defensas temporales

g) Geotextiles usados para estabilización

h) Geotextiles usados en control permanente de erosión

5.7.2 Aplicación de los geotextiles

a) Vías

b) Repavimentación

c) Sub-drenes

d) Tratamiento de muros

5.7.3 Ventaja en el uso de los geotextiles

5.7.4 Lineamientos de instalación del geotextil

a) Geotextiles no tejidos

b) Geotextiles tejidos

5.7.5 Control de calidad del geotextil

5.7.6 Equipo

5.7.7 Forma de pago

5.7.8 Unidad de medida

5.7.9 Recepción

5.7.10 Certificación de garantía

5.7.11 Aspectos a tener en consideración

CAPÍTULO VI: ANEXOS

6.1 Bibliografía

6.2 Glosario de términos


SECCION: GEOLOGIA Y GEOTECNIA

CAPÍTULO I: GENERALIDADES

1.1. Introducción

El Reglamento Nacional de Gestión de Infraestructura Vial aprobado

mediante Decreto Supremo Nº 034 – 2008 – MTC, dispone entre otros la

implementación del Manual de Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos.

La DGCF encarga a la Dirección de Estudios Especiales, el desarrollo de la

Sección de Geología y Geotecnia.

La presente sección trata temas relacionados a las especialidades de

geología y geotecnia, en la cual se presentan criterios técnicos,

recomendaciones generales y actividades necesarias para la ejecución de

diseños adecuados que formarán parte de los estudios definitivos de

carreteras. Integrando aspectos relacionados a Geología de los dos

Manuales de Bajo Volumen de Tránsito, unificando criterios para ser

utilizados en estudios y proyectos de la competencia del MTC.

La descripción de actividades y recomendaciones generales indicadas en

esta Sección del Manual de Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos no

reemplaza los principios básicos de la ingeniería ni los adecuados criterios

profesionales, cuando se trate de buscar soluciones a problemas específicos

que se presenten en el desarrollo de los estudios y su ejecución.

1.2. Objetivos

· Describir actividades necesarias, criterios ingenieriles, metodologías y

recomendaciones generales relacionadas a las especialidades de

suelos, geología, geotecnia y pavimentos para la ejecución de diseños

de carreteras de primer orden.

· Obtener soluciones adecuadas de acuerdo a las características de la

zona en estudio, tales como; aspectos geológicos, aspectos

geomorfológicos, aspectos de naturaleza geodinámica y aspectos del

suelo de fundación sobre la cual se desarrollará el trazo del eje de la

carretera.


· Permitir al especialista o usuario obtener diseños de manera

secuencial y consistente.

1.3. ALCANCES

En el Manual el tópico de Geología trata temas relacionados a la presencia o

no de problemas geológicos presentes en la zona de estudio donde se

desarrollará el trazo del eje de la carretera y que de alguna manera puedan

afectar la estabilidad de la infraestructura vial, manifestándose mediante

inestabilidad de taludes, fallas locales, presencia de afloramientos de agua

subterránea, erosiones de los terrenos adyacentes, zonas de caídas de

rocas y otros problemas de origen geodinámico que afecten la carretera y

zonas aledañas. Asimismo, se darán recomendaciones generales para la

determinación de las características de las fuentes de materiales (canteras)

a ser usadas en la construcción de infraestructura vial.

En el tópico de Geotecnia se describen aspectos relacionados a las

investigaciones geotécnicas y ensayos de laboratorio del suelo y rocas de la

zona de estudio que ayuden al especialista o usuario a determinar las

propiedades de los materiales para el diseño de las estructuras que

formarán parte de la infraestructura vial, tales como cimentaciones puentes,

cimentaciones de muros de contención y túneles.

En la sección de suelos y pavimentos se tratan temas relacionados a la

caracterización del suelo de fundación y criterios técnicos para el

mejoramiento y diseños de pavimentos, que no están indicados en esta

sección

1.4. FUNDAMENTO

La Sección de Geología y Geotecnia es parte integrante del Manual de

Suelos, Geología, Geotecnia y Pavimentos; dicho manual deviene como

respuesta a lo establecido por el Reglamento Nacional de Gestión de

infraestructura Vial aprobado por el Decreto Supremo N° 034-2008-MTC del

24 de octubre de 2008.


CAPÍTULO II: REVISIÓN DE INFORMACIÓN Y ANTECEDENTES EXISTENTES

2.1 Informes geológicos

Como primer antecedente a estudiar para la realización de un estudio

geológico y geotécnico deben considerarse los estudios geológicos

realizados en el área. En general, a partir de estos antecedentes, es posible

deducir las unidades geológicas más destacadas tanto de rocas como de

suelos y en algunos casos, ciertas características mecánicas o hidráulicas

de las mismas.

Como fuentes de información deben considerarse, entre otras.

El documento de mayor cobertura es el Mapa Geológico del Perú, en escala

1:1.000.000, preparado por el Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico

(INGEMMET). En dicho mapa se inserta un recuadro en el cual se muestra

la cartografía utilizada para su preparación, que va desde levantamientos en

escala 1:25.000 a 1:250.000. Dichos levantamientos parciales pueden ser

de circulación restringida o pública.

Documentos de investigación geológica y/o relacionados a la geotécnica

emitidos entidades como la Sociedad Geológica del Perú, Instituto

Geofísico del Perú, Petroperú entre otras, que además de una descripción

de la geología regional de la zona de estudio, harán referencia a la

geomorfología, estratigrafía, litología, tectónica, hidrogeología, sismicidad

así como problemas especiales, que podrían proporcionar información en el

área de influencia de estudios viales a proyectar.

2.2 Interpretación de fotografías aéreas

A excepción de aquellas zonas cubiertas por bosques o vegetación

abundante, la fotografía aérea es un excelente documento para estudiar los

detalles de la superficie terrestre. Como ayuda indispensable para estudiar

las fotografías, se debe contar con estereoscopios ópticos que van desde

sencillos lentes portátiles hasta restituidores aerofotogramétricos. Mediante

estos instrumentos, la observación de un par fotográfico (fotografías

contiguas que tienen un traslape del orden un 60%, permite apreciar en

forma tridimensional el relieve del terreno y de los objetos sobre ella.

El gran tamaño de las áreas registradas permite percibir relaciones entre

objetos y sus alrededores. Cuando las fotografías son de buena calidad y de


una escala apropiada para los fines del proyecto, los detalles finos no se ven

sacrificados.

A partir de la fotointerpretación es posible obtener información importante

como las que se anotan a continuación:

2.2.1 Drenaje Superficial.

La disposición y frecuencia de los cauces superficiales dan pautas

cualitativas sobre las características del sistema de drenaje. A manera de

ejemplo, puede anotarse que una malla finamente dividida en zonas de alta

pluviometría es evidencia de que los suelos son impermeables.

2.2.2 Textura.

La textura o granulometría de los suelos superficiales queda bien reflejada

en los trazos de erosión expuestas. El análisis de las formas de la sección,

inclinación de las paredes y longitud, permite definir cualitativamente la

textura.

2.2.3 Alturas y pendientes.

La percepción de las formas del relieve facilita la tarea del intérprete en la

detención e identificación de objetos importantes y lo habilita a medir alturas

y estimar pendientes.

2.2.4 Humedad.

La humedad natural de los suelos se relaciona básicamente con dos

aspectos que se observan en las fotos. El primero de ello dice relación con

los tonos de negro, que en el caso de tonalidades ligeras (gris suave) se

asocian con suelos granulares bien drenados en que la napa de agua está

por debajo de la superficie; en el caso de tonalidades fuertes (gris oscuro)

normalmente se trata de depósitos de suelos finos impermeables con napa

de agua casi en superficie. El segundo aspecto dice relación con la densidad

y dimensiones de la vegetación, lo que constituye un buen indicador de la

cantidad de agua presente en el subsuelo.

2.3 Planos topográficos

El levantamiento topográfico permitirá precisar en muchos casos, rasgos

morfológicos, geológicos y de drenaje del área.


Se recomienda iniciar los estudios sobre la base de las cartas del Instituto

Geográfico Nacional (IGN) a escalas 1:100.000, 1:50,000 y seguir con

escalas más detalladas.

Los planos topográficos para proyectos definitivos de gran magnitud

deberán estar referidos a los controles terrestres de la cartografía oficial,

tanto en ubicación geográfica como elevación, para lo cual deberá señalarse

en el plano el hito, Dátum o BM tomado como referencia.

El trazado deberá ser referido a las coordenadas señaladas en el plano,

mostrando en las tangentes y el azimut geográfico.

El levantamiento topográfico puede hacerse usualmente en dos formas

alternativas.

La más común resulta ser el levantamiento ejecutado en una estrecha franja

del territorio, a lo largo de la localización proyectada para la carretera y su

Derecho de Vía. La alternativa es hacer levantamientos topográficos sobre

un área más amplia que permitirá el estudio en gabinete de variantes en el

trazo para optimizar el diseño y minimizar los costos.

En el caso del levantamiento restringido a prácticamente el Derecho de Vía

de la carretera, el trabajo se realizará simultáneamente con el estacado

preliminar en el terreno y seguramente definitivo. Este trazado constituye lo

que se denomina el “trazado directo”. El sistema alternativo se denomina

“trazado indirecto”.

En los diseños de estudios definitivos se recomienda utilizar planos en

planta horizontales en el rango de 1:500 y 1:1000 para áreas urbanas; y de

1:1000 y 1:2000 para áreas rurales; y curvas de nivel a intervalos de 0.5 m.

a 1.0 m. de altura, en áreas rurales y a intervalos de 0.5 m. en áreas

urbanas.

2.4 Informes geotécnicos existentes

Como información relacionada con geotecnia a considerar en las etapas de

estudios en gabinete, deberá tenerse en cuenta todos los estudios

geotécnicos existentes realizados, tanto por la Dirección General de

Caminos y Ferrocarriles o por otras instituciones en el área del proyecto.

Existen otros antecedentes que pueden aportar información geotécnica a la

luz de una adecuada interpretación. Entre ellos podrá tomarse en cuenta:

fotografías aéreas, imágenes satelitales, imágenes de radar lateral, estudios


geofísicos (refracción sísmica, gravimetría, magnetometría, etc.) y estudios

hidrogeológicos.


CAPÍTULO III: ESTUDIOS EN TERRENO

3.1 Reconocimiento de superficie

En general, todo estudio geotécnico deberá iniciarse con un reconocimiento

detallado del terreno. El especialista responsable de este reconocimiento

deberá ser geólogo, ingeniero geólogo ó ingeniero civil con reconocida

experiencia en geotecnia.

El objetivo principal de este reconocimiento será comprobar y complementar

los antecedentes geotécnicos obtenidos en estudios previos, para identificar

las condiciones del terreno en la etapa de anteproyecto y posibilitar una

mejor programación de la exploración que se realizará en etapas

posteriores.

Para obtener la información máxima del proyecto, será conveniente disponer

de los planos topográficos pertinentes y de ser el caso, la ubicación

aproximada de los posibles ejes asociados a diversas rutas, en lo posible

con kilometrajes de referencia, que permita individualizar las dimensiones

verdaderas los principales problemas del trazado.

Especial importancia deberá darse en esta etapa, la identificación de zonas

poco recomendables para emplazar un trazado, tales como zonas de

deslizamientos activos, de estructuras tectónicas activas, zonas de laderas

rocosas con manifestación de discontinuidades severas, según planos

paralelos a las superficies de los cortes, zonas pantanosas difíciles de

drenar, zonas expuestas e inundaciones. Es importante además en este

reconocimiento del terreno donde se pretende desarrollar el proyecto,

identificar zonas vedadas como la existencia de restos arqueológicos en el

trazo o muy próximos a los mismos; asimismo tomar conocimiento respecto

a áreas naturales protegidas como: zonas intangibles, zonas de uso

controlado y zonas reservadas.

3.1.1 Medios de reconocimiento.

Dependiendo del grado de detalle que se quiera obtener en estas visitas de

reconocimiento y las características de transitabilidad del terreno, podrá

optarse por alguno de los medios siguientes:

· Visita por vía terrestre (vehículo motorizado, caballo o a pie).

· Visita por vía aérea (avión o helicóptero).


· Para casos muy particulares por vía acuática (bote, lancha,

deslizador).

3.1.2 Presentación de la información.

La información geotécnica recogida en el reconocimiento de campo, deberá

ser presentada de preferencia en forma gráfica sobre planos topográficos en

escalas proporcionales a la densidad de antecedentes obtenidos.

Como elementos de gran ayuda para presentar esta información, se

considerarán las fotografías a color, debidamente identificadas (kilometraje,

punto desde el cual se tomó y dirección del objetivo enfocado, etc.).

3.2 Reconocimiento de procesos geodinámicos

El reconocimiento de los procesos de Geodinámica será importante dentro

del estudio del terreno para las obras viales. Dentro de los procesos

geodinámicos serán considerados la geodinámica externa y geodinámica

interna.

3.2.1 Procesos de geodinámica externa

Deben ser identificados en el terreno, los procesos de geodinámica que

pudieran ocurrir en el trazo de la vía o en el área de influencia del proyecto.

Los procesos a tener en consideración serán los siguientes: derrumbes,

deslizamientos (rotacional y/o traslacional), reptación de suelos,

asentamientos, desprendimiento de rocas, caída de rocas, huaycos ó flujos,

inundaciones, erosión de ribera.

3.2.2 Procesos de geodinámica interna.

Considerando la ubicación de nuestro país, en la confluencia de la Placa de

Nazca y la Placa Sudamericana, de deberá tener en cuenta la potencialidad

de ocurrencia de eventos endógenos que afecten la superficie del terreno en

el área de estudio.

Dentro de esta categoría se halla la sismicidad y el vulcanismo. Para los

estudios de obras viales se deberá considerar el tema de la sismicidad.

Para analizar la sismicidad en el Perú, se deberá considerar la sismicidad

histórica con los parámetros sísmicos en el área de influencia. Se tendrá en

cuenta los mapas de peligro sísmico y de zonificación de sismos en

profundidad en el país.


3.3 Reconocimiento del perfil estratigráfico

El reconocimiento del perfil estratigráfico se realizará por tres razones, para

determinar las distintos estratos conformantes de los suelos o roca

existentes en las áreas de fundación o macizo rocoso que interesan ser

estudiados; para precisar las dimensiones de los diferentes estratos o

depósitos; y para conocer las propiedades geotécnicas que presentan los

diferentes suelos o rocas que forman el perfil estratigráfico.

Deberá realizarse una adecuada exploración, que conduzca al

reconocimiento del perfil estratigráfico, luego de haber efectuado los

estudios de gabinete respectivos y el reconocimiento detallado de la zona en

estudio.

La exploración deberá tener la suficiente flexibilidad para poder adaptarse a

los imprevistos geotécnicos que se presentan con frecuencia. Debe tenerse

siempre presente que no existe un método de reconocimiento o exploración

universal para todos los tipos de suelo o rocas existentes y para todas las

estructuras u obras que suelen estudiarse; por tanto, con frecuencia, debe

recurrirse al uso de más de un procedimiento de exploración de

subsuperficie.

En todo caso, en una exploración deben considerarse las siguientes pautas

generales:

· Ubicar puntos de prospección a distancias aproximadamente iguales,

para luego densificar la exploración si se estima conveniente.

· Prospectar aquellas zonas en que se tienen cortes de importancia,

ubicando los puntos de cambio de la rasante de corte a terraplén para

conocer el material a nivel de la subrasante.

· Prospectar aquellos sectores que soportarán rellenos o terraplenes

de importancia y aquellos en que la rasante se ubica muy próxima al

terreno natural (h < 0.6m).

3.3.1 Calicatas y trincheras

Las calicatas y trincheras permiten la inspección directa del suelo que se

desea investigar, es el método de exploración que normalmente entrega la

información más confiable y completa. Las trincheras de reconocimiento son

de uso poco frecuente y se reservan al estudio de laderas.


Los métodos de exploración directa son los más recomendables cuando lo

permite el espesor de la sobrecarga, el nivel freático y el costo. En suelos

con grava es el único método de exploración que puede entregar

información confiable.

La profundidad de las calicatas y trincheras estará determinada por los

requerimientos de la investigación, pero usualmente puede quedar

determinada por la posición de la napa freática. En este último caso, el costo

de una calicata puede subir a causa de la necesidad de realizar entibados,

por lo que será preferible adoptar otro método de exploración.

3.3.2 Métodos de excavación.

Las calicatas y trincheras pueden realizarse ya sea mediante excavación

manual o mecanizada. El método que se utilice debe dejar en la perforación

dimensiones mínimas en planta no inferiores a 0,8 x 1,0 m. a fin de permitir

una adecuada inspección de las paredes. En una excavación mecanizada

deberá dejarse al menos una de las paredes lo menos cubierta y

contaminada posible, de modo que represente fielmente el perfil

estratigráfico real del pozo.

Si las paredes de la excavación se presentaran inestables, situación que se

da con frecuencia en los suelos granulares, debe recurrirse a entibaciones

confiables que aseguran la integridad del personal que trabaje en el interior

de la calicata o trinchera. Para el caso de excavaciones profundas es

recomendable entibar al menos los 0.5 m. superiores, aún en el caso de que

éstas comprometan suelos cohesivos, a fin e retener los desprendimientos

de suelos superficiales que son frecuentes.

3.3.3 Estratigrafía Visual.

En cada calicata o trinchera deberá realizarse una descripción visual o

registro de la estratigrafía expuesta. Labor que será realiza por personal

técnico de experiencia, orientado por el especialista responsable del estudio.

Se estima recomendable utilizar como pauta las definiciones y

recomendaciones contenidas en la norma ASTM D2488, denominada

“Descripción de Suelos (Procedimiento Visual-Manual)”.

Estas descripciones visuales deberán contener como mínimo los siguientes

antecedentes:


· Identificación de la calicata o trinchera mediante un número,

especificando, su ubicación respecto a la progresiva del eje o sus

coordenadas, nombre del proyecto y fecha de la inspección.

· Profundidad total

· Profundidad de la napa de agua, referida al nivel del terreno natural y

fecha de observación.

· Profundidades del estrato a describir, referidas al nivel de terreno

natural.

· Descripción del suelo empleando la terminología, según se trate de

suelos gruesos o finos, respectivamente.

· Cantidad y tipo de las muestras tomadas en la calicata.

· Observaciones y otras características relevantes.

3.3.4 Muestreo.

Desde las paredes y piso de las calicatas y trincheras deben obtenerse las

muestras que serán llevadas al laboratorio.

Todas las muestras que se obtengan deberán ser perfectamente

identificadas, incluyendo por lo menos los siguientes datos: identificación de

la calicata o trinchera, profundidad a la que fue tomada, nombre del proyecto

y fecha de obtención.

Se distinguen dos tipos de muestras a obtener:

a) Muestras alteradas.

Se obtienen de las paredes de los pozos y comprometen a estratos

determinados o bien la suma de algunos de ellos, como es el caso de la

investigación de canteras. Estas muestras deben guardarse en bolsas o

sacos impermeables y de resistencia adecuada. Cada bolsa o saco debe

identificarse en forma clara y con marcador indeleble.

b) Muestras inalteradas.

Para la obtención de este tipo de muestra se extrae de las paredes de las

calicatas o trincheras, comprometiendo a estratos bien definidos. Después

de cortadas deben revestirse con una capa de parafina sólida aplicada con

brocha.

Si la consistencia de la muestra es relativamente blanda debe rodearse de

gasa y recubrir una vez más con parafina sólida. Una vez dado el


tratamiento anterior debe colocarse en cajas de madera con aserrín u otro

producto que actúa como amortiguador de golpes.

Las muestras inalteradas deberán tomarse apenas excavadas las calicatas

o trincheras, en especial cuando se trate de suelos cuya estructura se ve

afectada por los cambios de humedad. En todo caso, al tomar una muestra

inalterada debe elegirse la pared de la calicata menos expuesta al sol y

debe excavarse el espesor superficial que haya sido afectado por los

cambios de humedad.

Debe efectuarse un embalaje adecuado de las muestras, a fin de conservar

los especímenes de la mejor manera, dado que al ser maltratados llevaría a

resultados erróneos.

3.3.5 Ensayos in-situ.

En las calicatas, incluso en las trincheras, es posible realizar ensayos in-situ

tales como pruebas de carga con placa, CBR, permeabilidades, medidas de

densidad, etc. Las pruebas de carga pueden realizarse contra el fondo de la

calicata o contra las paredes de la misma.

Las pruebas de permeabilidad pueden ser de dos tipos: de agotamiento

cuando la calicata tiene su fondo bajo el nivel estático de la napa freática; y

de infiltración, si el nivel del fondo de la calicata está por sobre la napa

freática.

Cada vez que sea necesario realizar un ensayo in-situ en una calicata o

trinchera, la excavación deberá realizarse considerando este hecho, dado

que este tipo de prueba obliga a tomar medidas especiales que determinan

la forma de la excavación. Es así como la toma de densidades in-situ obliga

a realizar éstas a medida que la excavación se realiza.

Otros tipos de ensayos que también pueden clasificarse como “in-situ”, son

los que se realizan con los instrumentos manuales conocidos bajo el nombre

de “penetrómetro de bolsillo” y “veleta”. Estos instrumentos son de uso

sencillo y se aplican exclusivamente a suelos finos. El primero de ellos

indica exclusivamente en los suelos finos aproximadamente la resistencia a

la compresión no confinada y el segundo, aproximadamente la cohesión.

Los resultados obtenidos deben considerarse como cualitativos y pueden

ser correlacionados con valores obtenidos sobre muestras inalteradas en el

laboratorio.


3.3.6 Perforación de suelos

Este método de exploración debe usarse en aquellos casos donde el

reconocimiento del perfil estratigráfico necesario a estudiar, no pueda ser

efectuado mediante calicatas, ya sea porque se requiere reconocer el perfil

en una profundidad importante o bien por presencia de napa de agua. En los

estudios viales, este tipo de exploración se limita generalmente al estudio de

fundaciones de estructuras principales y al estudio de estratos de

compresibilidad importante situados bajo el nivel de la napa.

Los suelos finos, exentos de gravas, pueden ser bien estudiados mediante

sondajes. La información que puede obtenerse de sondajes realizados en

suelos con gravas es generalmente incompleta y deficiente, pero en

determinados casos resulta ser la única posible de realizar.

a) Métodos de perforación y equipos.

En general se consideran como sistemas de perforación los métodos por

rotación, percusión, roto percusión y los que hacen uso de posteadoras

manuales.

La elección del método de perforación a emplear quedará limitada por una

parte, por la necesidad de no alterar los suelos que se pretende muestrear, y

por otra al asegurarse que se podrán alcanzar las profundidades previstas.

Otro factor que incide en la elección del método de perforación, son los

ensayos in-situ que se prevea realizar. Es así como un ensayo de

permeabilidad mediante bombeo requiere de una perforación de diámetro

relativamente grande, que obliga a efectuarlo por el método de percusión.

Por otra parte la necesidad de tomar muestras poco perturbadas de suelos

cementados obliga a recurrir a muestreadotes de doble tubo tipo Denison, lo

que hace aconsejable realizar la perforación mediante el método de

rotación.

El uso de lodo bentonítico para mantener las paredes de la perforación sin

tener que recurrir a revestimiento es aceptable y recomendable en todas las

situaciones, salvo cuando se contemple realizar ensayos de permeabilidad

en el interior de la perforación.


b) Ensayos dentro de la perforación.

En la perforación de un suelo es habitual realizar ensayos de penetración y

ensayos de permeabilidad.

Los ensayos de penetración persiguen determinar las características

mecánicas de los suelos conformantes. El ensayo de penetración más

usado es el de penetración estándar (cuchara normal o “SPT”), que se

encuentra descrito por la norma AASHTO T 206, y que permite además

obtener una muestra alterada del suelo conformante. Este ensayo que es

aplicable a suelos exentos de grava, está desarrollado especialmente para

ser usado en arenas, dado que hay buenas correlaciones entre la densidad

relativa de éstas y los resultados de la prueba. Las correlaciones existentes

entre este ensayo y los suelos finos o arcillas, presentan dispersiones

importantes que obligan a usar sus resultados con cautela.

Los ensayos de permeabilidad que se realizan en los sondajes pueden ser

tanto de agotamiento como de infiltración.

El ensayo de agotamiento o prueba de bombeo presenta ventajas evidentes

frente al de infiltración, dado que en él no se produce el fenómeno de

colmatación o bloqueo de las paredes de la perforación afectada por el

escurrimiento, fenómeno que se da con frecuencia en los ensayos de

infiltración. En estos ensayos es fundamental hacer uso de aguas limpias.

c) Toma de muestras.

En una exploración en base a perforaciones que comprometan suelos, debe

tenerse presente que sólo es posible obtener muestras inalteradas o

parcialmente alteradas en suelos finos cohesivos de consistencia media o

blanda. Muestras alteradas se podrán obtener en suelos exentos de gravas

o con escasa gravilla o grava fina. Las muestras que puedan obtenerse de

suelos con grava son francamente alteradas.

El muestreo en una perforación se realizará en la medida que avanza la

misma, extrayendo testigos de los horizontes según lo determine el

especialista. Para tener un buen registro del perfil estratigráfico, será

suficiente extraer una muestra cada metro de profundidad o cada vez que

cambie el tipo de suelo que se está perforando.

En los suelos finos cohesivos de consistencia blanda o media, el muestreo

se acostumbra a realizar hincando tubo de pared delgada, denominados


tubos “Shelby”, del mayor diámetro disponible para que la muestra que se

tome sea lo menos perturbada posible; mientras mayor sea la razón entre el

diámetro del tubo y el espesor de pared, tanto menor será la perturbación de

la muestra. El procedimiento de toma de muestras mediante tubos de pared

delgada deberá realizarse ajustándose a la norma ASHTO T 207.

Para el caso de arenas y suelos cohesivos de consistencia firme, en los

cuales no sea posible hincar tubos de pared delgada, el muestreo se

realizará mediante el hincado controlado de la cuchara normal, trabajo que

se realizará ajustándose a la norma AASHTO T 206. Este ensayo, además

de entregar una muestra alterada, permite en la mayoría de los casos

formarse una idea de tipo cualitativo de las propiedades mecánicas de los

suelos conformantes.

El muestreo de suelos cementados, en los que no penetra la cuchara

normal, se acostumbra a realizar con muestreadores giratorios de doble

tubo, tipo Denison o similar.

d) Presentación del informe.

Para cada perforación que se realice, se deberá efectuar un registro que

incluya al menos, los siguientes antecedentes:

· Antecedentes de Perforación:

Máquina o perforadora diamantina

Tipo de herramienta empleada en el avance

Pérdidas de fluido de perforación (agua o lodo bentonítico)

Niveles de agua en el interior de la perforación al iniciar el turno de

perforación.

Diámetro de perforación

Revestimiento de la perforación.

· Antecedentes de Muestreo:

Horizontes de muestreo

Equipo usado en el muestreo

Recuperación de muestra

· Descripción de los suelos perforados, la que deberá ser hecha por el

especialista (geólogo, ingeniero geólogo o ingeniero civil con

experiencia en geotecnia).


Como base de este registro, deberá tenerse la información que entregará el

contratista o ejecutor de las perforaciones, quien deberá efectuar

oportunamente la entrega de la información requerida.

Deberán incluirse los resultados que se obtengan de los ensayos realizados

en el interior de la perforación. Si estos antecedentes no pudieran quedar

incorporados en su totalidad al registro, ellos deberán adjuntarse al mismo

como anexo.

3.3.7 Presentación de la información.

A cada calicata o trinchera deberá realizársele un registro adecuado que

pasará a formar parte del informe respectivo. La descripción visual de los

diferentes estratos se presentará en el formato y deberá contener, como

mínimo, toda la información que allí se solicita.

La totalidad de los resultados de los ensayos de laboratorio y de los ensayos

in-situ debe incluirse en anexos complementarios, consignando toda la

información que se obtiene y en conformidad con lo solicitado.

3.3.8 Perforación en roca

Las perforaciones en roca se consideran particularmente para conocer las

características de la roca en profundidad, cuando éstas interesan al proyecto

y se requerirá precisar la estratigrafía y propiedades geotécnicas a

diferentes horizontes. En los estudios viales este tipo de exploración se

considera fundamentalmente, para el estudio de fundaciones de obra de

arte, estabilidad de taludes de cortes y túneles.

a) Métodos de perforación y equipamiento.

La perforación en roca puede hacerse por rotación, percusión o roto

percusión. En el caso de que se exija muestreo, sólo podrá realizarse por el

método de rotación.

Los equipos que se utilicen deberán garantizar que alcancen las

profundidades requeridas con los diámetros especificados.

Como fluido de perforación podrá usarse lodo bentonítico, salvo en los

casos en que se contemple realizar pruebas de agua en la perforación.

Los equipos de perforación y accesorios que se usen deben estar en buenas

condiciones mecánicas. El uso de equipos en mal estado y con desgaste


excesivo se traduce en bajos rendimientos y en la obtención de testigos

alterados o fracturados artificialmente.

Las perforaciones en roca normalmente se realizarán con diámetros que van

desde 57mm (BQ) a 100mm (H).

Para los sondajes por rotación se debe tener presente la norma AASHTO T-

225.

b) Ensayos dentro de la perforación.

En las perforaciones en roca frecuentemente se realizan ensayos de

permeabilidad e infiltrando agua a presión.

El ensayo de permeabilidad que se usa con más frecuencia es el ensayo

Lugeón, el que se realiza sobre un tramo de perforación no mayor de 5m,

inyectando agua a presiones que alcanzan a 10 kg/cm2 y midiendo el caudal

de agua que admite la roca. Una unidad Lugeón corresponde a la admisión

de 1 lt. de agua por minuto en un metro lineal de perforación, a la presión de

10 kg/cm2.

El ensayo Lugeón, además de cuantificar la permeabilidad de la roca, da

una idea de tipo cualitativa de su grado y tipo de fracturamiento.

c) Toma de Muestras.

A las profundidades en que se especifica muestreo, éste se hace obteniendo

testigo corrido de la roca que se corta mediante corona de diamante.

La obtención de muestras debe hacerse con barrenos de doble o triple tubo.

No es recomendable usar barrenos de tubo simple.

Los diámetros de testigo que suelen cortarse van desde 36 a 68mm

(diámetro BQ a H). De ser posible deben tomarse sólo testigos de un

diámetro próximo a los 50mm (diámetros N y NQ), dado que la mayoría de

las relaciones que existen entre las propiedades del macizo rocoso y la

información que se obtiene de los testigos de roca extraídos, están

correlacionadas para dicho diámetro.

En general, se obtienen muestras de mejor calidad cuando se usan

perforadoras equipadas con el sistema “wire line”. Cuando se trata de

perforaciones profundas, este sistema presenta ventajas tanto técnicas

como económicas frente al sistema convencional.


Los testigos de roca deben almacenarse en cajas metálicas o de madera,

debidamente identificadas. Es usual utilizar cajas de 1.00m de largo.

d) Presentación del informe.

Para cada sondaje que se realice, se deberá efectuar un registro que

incluya, al menos, los siguientes antecedentes:

· Descripción litológica de la roca, la que debe ser realizada por un

geólogo ó ingeniero geólogo.

· Porcentaje de recuperación de testigo en las zonas en que se

muestree la roca, expresado como la relación entre la suma de todos

los trozos de roca recuperados y la longitud total perforada.

· R.Q.D. (“Rock Quality Designation”) de los testigos recuperados,

expresado como la relación entre la suma de los trozos de roca de

mayores de 10 cm. de largo y la longitud total perforada.

· Equipo de perforación usado y diámetro de la perforación.

· Es deseable incluir el Índice de Calidad Q (Clasificación de Barton).

Además, en los casos que se hayan efectuado pruebas de permeabilidad,

deberán incluirse la totalidad de los antecedentes que éstas entreguen, ya

sea en el mismo registro o en un anexo. En igual forma debe procederse en

los casos en que se hayan efectuado ensayos de laboratorio.

Como base de este registro, deberá tenerse la información que entregará el

contratista o ejecutor de los sondajes, al que se le impondrá que entregue

oportunamente toda la información requerida.

3.4 Ejecución de ensayos de campo

3.4.1 Ensayo de cono dinámico.

El ensayo de cono dinámico, consiste en el hincado controlado de un cono

mediante golpes, de una masa de peso determinado, que cae libremente de

una altura preestablecida, es usado para tener una idea cualitativa de la

compacidad o consistencia de un suelo, o para extrapolar en forma confiable

la información que pueda obtenerse de una perforación convencional.

Es frecuente realizar estos ensayos con conos de 50 mm, de diámetro y un

ángulo de 60° en la punta, seguido por un cilindro o fuste del mismo

diámetro y 10 mm. de altura, contabilizando el número de golpes necesarios

para hincar el cono en 30 cm. La masa es de 140 lbs. de peso y cae


libremente desde 75 cm. de altura. El registro que se lleva es de carácter

continuo.

Es conveniente, en la mayoría de los casos, calibrar este ensayo con el

ensayo de penetración estándar, definido por la norma AASHTO T 206,

realizando, en un punto convenientemente elegido de manera tal que sea

representativo del conjunto, un ensayo de penetración con cono tan cerca

como sea posible de un ensayo de penetración estándar. En general este

procedimiento permite establecer correlaciones de relativa confiabilidad.

3.4.2 Relación de soporte CBR.

La resistencia a la penetración o capacidad de soporte de un suelo depende

de numerosos factores, la mayoría de los cuales quedan bien representados

por el ensayo de laboratorio. Hay otros factores, tales como:

preconsolidación natural, estructura del suelo, cementación natural,

estratificación, etc., que no pueden reproducirse con muestras remoldeadas

de suelo ni con muestras supuestamente inalteradas que se ensayen en

laboratorio. Para estos casos, el ensayo de CBR in-situ puede dar una

valiosa información, siempre que en el terreno natural, al momento de

realizar la prueba, se den las condiciones más críticas de saturación que se

puedan producir durante la vida útil de la obra.

El procedimiento que se sigue en esta prueba es similar al establecido para

la prueba que se realiza en laboratorio, con la diferencia que, en este caso,

la muestra no está confinada en un molde.

Es condición que en el lugar que se realice el ensayo no existan partículas

superiores al tamiz 20 mm. (3/4”). La preparación del terreno requiere

enrasar y nivelar un área de 30 cm. de diámetro, para posteriormente

colocar las sobrecargas estipuladas.

El informe final de la prueba deberá incluir, además del CBR determinado, la

curva presión-penetración, la humead, peso específico y densidad natural

del suelo ensayado, antecedentes que pueden obtenerse del suelo

inmediatamente vecino al que afectó el ensayo CBR.

3.4.3 Permeabilidad in-situ.

Cada vez que se requiera cuantificar con relativa precisión el coeficiente de

permeabilidad del terreno natural, debe recurrirse a la realización de

“pruebas de permeabilidad in-situ”, salvo que los suelos a ensayar sean


suelos homogéneos de los que puedan obtenerse muestras inalteradas,

representativas para ensayos de laboratorio. Debe tenerse en cuenta que,

desde el punto de vista de permeabilidad, los suelos tienen tendencia a

presentar heterogeneidades importantes que afectan en forma significativa

la permeabilidad del conjunto.

Este tipo de pruebas debe realizarse cada vez que sea necesario efectuar

excavaciones bajo la napa freática, que requieran ensayos de agotamientos

importantes, tales como fundaciones, estribos de puente, como también

para el diseño de sistemas de drenaje que permitan deprimir o captar la

napa, en los que sea necesario cuantificar con precisión los caudales de

agua que deben evacuarse.

Las pruebas de permeabilidad in-situ pueden ser pruebas de agotamiento de

infiltración, pudiendo efectuarlas en calicatas o perforaciones.

En los casos donde el suelo a ensayar quede bajo el nivel estático de la

napa freática se recomienda recurrir a pruebas de agotamiento, dado que

éstas se realizan extrayendo agua de la calicata o perforación, lo que

elimina el peligro de colmatación de la zona filtrante que es la principal

fuente de error de las pruebas de infiltración.

En perforaciones de suelo es frecuente recurrir a pruebas de infiltración a

medida que avanza la perforación. En los casos de obras muy importantes,

en que se requiera conocer con gran precisión el coeficiente de

permeabilidad, puede ser necesario recurrir a pruebas de agotamiento o

bombeo en perforaciones realizadas con ese objetivo.

Por razones de facilidad de interpretación es conveniente que, tanto las

pruebas de agotamiento (bombeo) como de infiltración se realicen a gasto

constante.

La interpretación de estas pruebas está muy influencia por las condiciones

de borde existente, por lo que no cabe la posibilidad de establecer un

procedimiento o método único de obtención del coeficiente de permeabilidad

del acuífero afectado, a partir del gasto de agua bombeado o inyectado y del

nivel que alcanza el agua en la perforación. Cada prueba realizada debe ser

analizada por separado, considerando las condiciones de borde que le son

propias y usando los métodos o procedimientos de interpretación que se

entregan en la literatura especializada.


3.4.4 Ensayos especiales en el campo

a) Refracción sísmica.

Los trabajos geofísicos ejecutados por el método de “refracción sísmica”

están orientados a determinar los espesores de los diferentes estratos del

subsuelo que pueden presentarse en profundidad, midiendo la velocidad de

propagación de las ondas sísmicas compresionales en los diferentes

horizontes.

Para su correcta interpretación, es necesario que los estratos de suelo

superiores presenten velocidades de propagación de ondas inferiores a las

que tengan los estratos que le subyacen. Además es necesario que los

perfiles se desarrollen según líneas de cota similar y que los estratos sean

relativamente paralelos entre sí.

Los perfiles de refracción sísmica sirven para extrapolar información

obtenida de perforaciones o calicatas. Tiene gran importancia en la

prospección de túneles y definición de excavabilidad de suelos y rocas. La

información que se recoja de un perfil sísmico y que se use para determinar

el perfil estratigráfico, debe complementarse con la que se obtenga de

calicatas o perforaciones. La exploración en base a perfiles sísmicos sirve

de base para tener aproximaciones de la composición del substrato o

macizo rocoso.

· Equipamiento.

Los perfiles que se realicen deben tener al menos una longitud del orden de

4 veces la profundidad del estrato más profundo que se quiere estudiar.

Para investigar estratos superficiales (10 a 20 m. de espesor), se deberá

disponer con geófonos separados entre sí entre 5 a 10 m. Para la

investigación de estratos de mayor profundidad la separación entre

geófonos será de mayor distanciamiento.

Los disparos se harán con fulminantes eléctricos, debiendo registrarse el

momento de la explosión.

Se deben hacer por lo menos dos disparos, uno en cada extremo del

tendido sísmico, a fin de poder determinar velocidades de los estratos a

estudiar. Para perfiles sísmicos de pequeña longitud y poca penetración se

pude reemplazar los disparos por golpes de martillo.


Es habitual estacar en el terreno, previo a la ejecución del perfil, la ubicación

de los geóponos y los puntos en que se ubicarán los disparos.

· Presentación de la Información.

La presentación de los resultados de la exploración se hace en forma de

cortes o secciones a los largo del perfil, en los que se indican los límites y

velocidades de los diferentes estratos identificados. Además se estila incluir

un plano de planta donde se ubican todos los perfiles de una zona.

La interpretación del perfil que se incluya deberá ser hecha por un geofísico,

geólogo ó ingeniero geólogo, usando informaciones adicionales existentes

en el área de estudio, tales como: perforaciones, calicatas, mapas

geológicos, etc.

En el informe final es conveniente incluir también gráficos con los registros

de ondas de llegada, las dromocrónicas y los perfiles sísmicos.

b) Granulometría Mayor.

Los ensayos granulométricos que se realizan en laboratorio, afectan a la

fracción del suelo con tamaño de partículas inferiores al tamiz 80 mm. (3”).

También hay situaciones en las que se requiere conocer la distribución

granulométrica de las partículas de suelos que superan el tamiz 80 mm. o el

porcentaje de partículas que superan un determinado tamaño. Situaciones

de esta naturaleza se dan en aquellos casos cuando se necesita conocer la

granulometría del material del lecho de un río, a fin de estudiar los

problemas de socavación; cuando se precise cuantificar el porcentaje de

rechazo que puede derivarse de la explotación de una cantera que presente

tamaño demasiado grande, etc.

Las granulometrías mayores deben comprometer un volumen de suelo que

será función del tamaño máximo del material que se analiza.

En el terreno el material deberá separarse con el tamiz de 80 mm. (3”),

pesando tanto la fracción de suelo que queda retenida sobre dicho tamiz

como también la que lo pasa. La fracción que pasa el tamiz de 80 mm. (3”)

será cuarteada in-situ para proceder a la obtención de una muestra de al

menos 30 kg. de peso, la que será enviada a laboratorio a fin de hacerle

ensayo granulométrico y de humedad.


A la totalidad del suelo retenida en el tamiz 80 mm. (3”), se le hará una

granulometría en sitio separando las piedras en diferentes fracciones. Es

frecuente hacer las separaciones en 150 mm (6”), 300 mm (12”) y 600 mm

(24”). Para los efectos de separar las piedras por tamaño, se recurre con

frecuencia al uso de marcos metálicos que presentan la abertura

correspondiente y que sirven para ir midiendo partícula por partícula, con lo

que se consigue clasificarlas en la fracción correspondiente.

El peso de las piedras mayores, que no pueden levantarse manualmente,

suele determinarse mediante el uso de un trípode o tecle.

El informe final de resultados debe entregar la curva granulométrica total,

que englobe los resultados de los ensayos de laboratorio y los efectuados

in-situ, convenientemente corregidos en lo que a humedad se refiere, a fin

de considerar los resultados los pesos del suelo seco. Es normal considerar

que la fracción de suelo sobre el tamiz 80mm (3”), tiene una humedad

despreciable, no sucede lo mismo con la fracción de suelo que pasa dicho

tamiz, para la que debe determinarse la humedad.

En el informe debe indicarse claramente el peso total de la muestra

analizada.


CAPÍTULO IV: ENSAYOS DE LABORATORIO

4.1 Normas de procedimiento

Todos los ensayos de laboratorio a realizar sobre muestras de suelo, deben

efectuarse de acuerdo a la Norma Técnica Peruana. En el caso en el que,

para un determinado ensayo no exista norma, se deberá adoptar la norma

AASHTO (American Association of State Highway and Transportation

Officials). En el caso que en estas últimas no exista la norma, se deberán

utilizar las normas ASTM (American Society for Testing Matrials).

Cuando para un ensayo determinado el procedimiento de ejecución no se

encuentre establecido en ninguna de las tres normas antes anotadas o en

alguna otra de reconocido prestigio, el proyectista o el ingeniero especialista

que solicita el ensayo debe señalar el procedimiento del ensayo, el

equipamiento que éste requiere y la forma como debe entregarse la

información. En todo caso debe considerarse que estas situaciones son de

excepción.

Las normas, AASHTO y ASTM que se empleen, deben corresponder a la

última versión vigente, en caso contrario se deberá justificar técnicamente.

4.2 Propiedades índice

4.2.1 Granulometría.

El ensayo granulométrico, es el más frecuente practicado para las obras

viales, es el que determinará la graduación del suelo a través de su

distribución.

a) Análisis granulométrico de suelos

Para suelos, se usará la Norma Técnica Peruana NTP 339.128 la que

establece el método para el análisis granulométrico por tamizado y por

sedimentación, pudiendo efectuarse en forma combinada con uno de los

métodos indicados.

El principio del método consiste en la determinación cuantitativa de la

distribución de tamaños de partículas de los suelos. La clasificación de las

partículas mayores que 75 µm (retenido en el tamiz N° 200) se efectúa por

tamizado, en tanto que la determinación de las partículas menores que 75

µm se realiza mediante un proceso de sedimentación basado en la ley de

Stokes utilizando un densímetro adecuado.


Para el análisis granulométrico de suelos, también se aplica la Norma ASTM

D-422, la Norma AASHTO T-88, y las Normas MTC E 107 y el MTC E 109.

b) Análisis granulométrico del agregado fino, grueso y global.

En agregados, la Norma Técnica Peruana NTP 400.012 establece el método

para la determinación de la distribución por tamaño de partículas del

agregado fino, grueso y global por tamizado.

Los valores indicados en el Sistema Internacional deben ser considerados

como estándares. La ASTM E-11 designa los tamices en pulgadas, para

esta NTP, se designan en unidades del Sistema Internacional exactamente

equivalentes.

La aplicación de esta NTP se aplicará para determinar la gradación de

materiales propuestos para su uso como agregados o los que están siendo

utilizados como tales. Los resultados serán utilizados para determinar el

cumplimiento de la distribución del tamaño de partículas con los requisitos

que exige la especificación técnica de la obra y proporcionar los datos

necesarios para el control de la producción de agregados. Los datos

también pueden ser utilizados para correlacionar el esponjamiento.

La determinación exacta del material más fino que la malla de 75 µm (N°

200) no puede ser obtenida por esta NTP. Se utilizará la NTP 400.018.

Es aplicable al método el ASTM C-136, el AASHTO T-27 y el MTC E 204.

4.2.2 Límite de Consistencia.

Los “límites de consistencia” de suelos de grano fino que en ingeniería se

usan frecuentemente es el límite líquido, el límite plástico, y en algunas

referencias el límite de contracción.

La Norma Técnica Peruana NTP 339.129 establece los métodos de ensayo

para determinar el límite líquido, límite plástico, e índice de plasticidad de

una muestra de suelo. El método de ensayo a la muestra se realiza a

cualquier material retenido en el tamiz 425 µm. (N° 40).

El límite líquido, el límite plástico, y el índice de plasticidad de suelos son

extensamente usados, tanto individual como en conjunto, con otras

propiedades de suelo para correlacionarlos con su comportamiento ingenieril

tal como la compresibilidad, permeabilidad, compactabilidad, contracción-

expansión y resistencia al corte.


El límite plástico determina el contenido de humedad del suelo en el límite

entre los estados semi-sólidos y plástico. El contenido de humedad del suelo

en este punto se reporta como el límite plástico.

El índice de plasticidad se calcula como la diferencia entre el límite líquido y

el límite plástico.

Para determinar el límite líquido, límite plástico, e índice de plasticidad de

suelos, también se usa la Norma ASTM D-4318, La Norma AASHTO T-89,

la Norma AASHTO T-90, la Norma MTC E110 y la Norma MTC E 111.

4.2.3 Peso específico y absorción del agregado.

Se determina del agregado grueso y del agregado fino:

a) Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del

agregado grueso.

Está basada en la Norma Técnica Peruana NTP 400.021, establece un

procedimiento para determinar el peso específico seco, el peso específico

saturado con superficie seca, el peso específico aparente y la absorción del

agregado grueso.

Esta norma se aplica para determinar el peso específico seco, el peso

específico seco, el peso específico aparente y la absorción del agregado

grueso, a fin de usar estos valores tanto en el cálculo y corrección de

diseños de mezclas, como en el control de uniformidad de sus

características físicas.

Se usa también en para estos ensayos de laboratorio las normas ASTM C-

127, el AASHTO T-85 y el MTC E-206.

b) Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del

agregado fino.

Método basado en la Norma Técnica Peruana NTP 400.022, la cual

establece el procedimiento para determinar el peso específico seco, el peso

específico saturado con superficie seca, el peso específico aparente y la

absorción del agregado fino.

Esta norma se aplica para determinar el peso específico seco, el peso

específico saturado con superficie seca, el peso específico aparente y la

absorción de agregado fino, a fin de usar estos valores tanto en el cálculo y


corrección de diseños de mezclas, como en el control de uniformidad de sus

características físicas.

Se usa también en los ensayos de laboratorio las normas ASTM C-128, el

AASHTO T-84 y el MTC E-205

4.2.4 Densidad natural.

En general, la densidad de tamaños, entre su diámetro nominal máximo y

0,074mm (Tamiz 0,080mm.

El procedimiento que se usa en este caso vine descrito en la norma, la que

debe aplicarse en conjunto con el, de la forma siguiente:

· Se corta el suelo en el tamiz 5 mm.

· Se lava la fracción retenida en el tamiz 5mm., se seca y se tamiza.

· Se toma una muestra representativa de la fracción bajo l tamiz 5mm.,

de 0,50 kg, como mínimo, se lava en el tamiz 0,080 mm., se seca y se

tamiza, para luego ponderar respecto a la muestra original.

En los casos que se necesite conocer la distribución o tamaño de las

partículas que pasa el tamiz 0.080mm, el procedimiento que debe usarse

vine descrito en la norma AASHTO T88, la que contempla, además del

tamizado, un análisis hidrométrico.

Lo normal es realizar el ensayo granulométrico a la fracción de suelo que

pasa bajo l tamiz 80mm, usando una muestra de peso no inferior al mínimo

que exige la norma, el que depende del tamaño máximo del material.

La serie mínima de tamices a considerar en un ensayo granulométrico es la

siguiente:

Natural de un suelo debe determinarse en sitio siguiendo un procedimiento

como el fijado por la norma (Método Cono de Arena).

En el caso de suelos cohesivos, en que puedan recortarse muestras sin que

éstas se deterioren, es posible determinar la densidad de la muestra sin

perturbar siguiendo el procedimiento de la norma AASHTO T233,

protegiendo el suelo con parafina sólida a fin de que no varíe su humedad al

sumergirlo en agua. Este procedimiento obliga a corregir los resultados para

tener en cuenta el efecto de la parafina sólida, haciendo necesario además

determinar la humedad del material a fin de expresar los resultados como

densidad seca.


La densidad natural debe expresarse siempre como densidad seca. En

caso de entregarse el resultado como densidad húmeda, deberá indicarse la

humedad del material.

Para medidas de densidad en sitio y, en especial, en control de grado de

compactación, podrán usarse los métodos “Rubber Balloon” (AASHTO

T205) y “Nuclear” (AASHTO T238).

4.2.5 Contenido de humedad y grado de saturación.

La determinación del contenido de humedad de un suelo, que corresponde a

la razón entre el peso del agua contenida en el suelo y el peso seco del

mismo, se hace frecuentemente secando la muestra al horno a una

temperatura de 110° C, siguiendo un procedimiento como el establecido en

la norma.

El grado de saturación, que corresponde a la razón entre el volumen de

agua contenido en el suelo y el volumen de huecos que éste representa, se

calcula una vez conocida la humedad del suelo, su densidad de partículas

sólidas y su densidad natural seca haciendo uso de la expresión:

=Sr

sdrr

w

10001000-

En donde:

Sr = grado de saturación (%)

w = contenido de humedad del suelo (%)

rd = densidad natural seca (kg/m3)

rs = densidad de partículas sólidas (kg/m3)

4.2.6 Clasificación de Suelos.

Para clasificar un suelo se requiere realizar previamente un ensayo

granulométrico y uno de límites de consistencia del mismo.

Las clasificaciones de suelo que se usan con más frecuencia y de uso más

universal corresponden a las definidas por las siguientes normas:

· AASHTO M 145 “The Classification of Soil Aggregate Mixtures for

Highway Construction Purposes”.


· ASTM D 2487 “Classification of Soils for Engineering Purposes”.

La primera de estas clasificaciones divide a los suelos en 7 grupos

generales, mientras que la segunda lo hace en 15. La clasificación definida

por la norma ASTM (USCS), está orientada a cualquier tipo de obra y se

utilizará para informar la estratigrafía visual de pozos de reconocimiento. La

norma AASHTO está reservada, preferentemente, para obras viales y se

utilizará para informar la clasificación efectuada a partir de los ensayos de

suelos.

4.3 Densificación

4.3.1 Relación humedad/densidad (Ensayo próctor).

Este ensayo tiene por finalidad determinar la densidad máxima y la

humedad óptima que puede alcanzar un suelo cuando se compacta con una

energía por unidad de volumen determinada.

Los procedimientos más usados corresponden a los ensayos de

compactación por impacto, conocidos con el nombre de ensayos Proctor, los

que se encuentran descritos por las normas:

· Relaciones Humedad-Densidad Método de Compactación con pisón

de 2,5 kg y 305mm de caída (Proctor Normal).

· Relaciones Humedad-Densidad Método de Compactación con pisón

de 4,5 kg y 460mm de caída (Proctor Modificado).

La preparación de las muestras a ensayar requiere un especial cuidado, en

particular en lo que a los ajustes de humedad se refiere. En suelos finos de

alta o mediana plasticidad, en los que suele ser difícil homogeneizar la

humedad del suelo, se puede llegar a afectar la estructura del mismo si la

muestra se somete a un secado considerable, aún cuando éste se realice al

aire. Para estos suelos sensibles, es conveniente trabajar las muestras con

humedades que no sean inferiores a las que presenta el suelo en su estado

natural y no someterse a secados prolongados.

4.3.2 Densidad relativa.

Este ensayo es aplicable a suelos granulares de libre drenaje, en los que

suele sugerirse una máxima densidad cuando se compactan totalmente

saturados.


La densidad relativa es el mejor índice para estimar la compacidad de un

suelo granular no cohesivo.

La norma define la forma de realizar este ensayo y como presentar sus

resultados.

El ensayo obliga a determinar la densidad del suelo en sitio, para lo cual

puede usarse el procedimiento que fija la norma o los métodos que mejor

se adapten a las condiciones del terreno. En laboratorio se determinan las

densidades máxima y mínima del suelo remoldeado. La densidad relativa

queda dada por la expresión:

DR ( ) ( )[ ] 100/....xxx

mínmáxdmíndmáxrrrrrr --=

En donde:

DR = densidad relativa (%)

rd = densidad natural seca en sitio (kg/m3)

rmáx. = densidad máxima de laboratorio (kg/m3)

rmín. = densidad mínima de laboratorio (kg/m3)

4.4 Propiedades mecánicas e hidráulicas

4.4.1 Capacidad de soporte C.B.R.

Para estimar la capacidad de soporte de un suelo, mediante la

determinación de su resistencia a la penetración, se recurre con frecuencia

al ensayo C. B. R. (“The California Bearin Ratio”), el que aparece descrito en

la norma, la que se ha desarrollado para ensayar una muestra de suelo que

se ha compactado previamente en un molde metálico. Sin sacar la muestra

del molde y después de haberla saturado durante un tiempo bien definido,

se procede a su penetración mediante un pistón y una prensa adecuada.

Se debe informar la razón de soporte (C. B. R) para penetraciones de 2,5;

5,0 y 7,5mm, para cada una de las tres compactaciones realizadas, así

como el valor de la razón de soporte para el grado de compactación o

densidad que el proyectista empleará. Se informará además el grado de

saturación de cada una de las probetas ensayadas.

Se podrá considerar una razón de soporte o C. B. R. como representativa de

un grupo de muestras, siempre que se cumplan las siguientes tolerancias y

exigencias:

· Las muestras correspondan a un mismo sector o zona


· Tengan la misma clasificación general

· Pertenezcan a uno de los siguientes rangos de índice de grupo (IG);

entre 0 y 2,3 y 7,8 y 15, 16 y 25 y sobre 25.

· La comparación de sus granulometrías no presente discrepancias

superiores a:

Tamiz 20mm (3/4” U. S.) : ± 12%

Tamiz 5mm (# 4 U. S.) : ± 8%

Tamiz 2mm (# 10 U. S.) : ± 6%

Tamiz 0.08mm (# 200 U. S.) : ± 4%, si pasa menos que un 35%

± 6%, si pasa Más que un 35%

· El índice de plasticidad no debe discrepar más de:

Si IP £ 10 : ± 2

Si 10 < IP £ 20 : ± 3

Si IP > 20 : ± 4

Este ensayo también puede aplicarse a muestras inalteradas, siempre que

se cuide de colocarlas en el molde sin perturbarlas y que, además, se

rellene con parafina sólida u otro material similar el espacio que quede entre

la muestra y las paredes del molde. Hay suelos en que este trabajo

presenta dificultades insalvables, lo que hace necesario recurrir a la

realización de un ensayo de C. B. R. en sitio. El suelo ensayado no debe

contener partículas mayores que el tamiz 20mm.

4.4.2 Consolidación.

Cada vez que se necesite cuantificar con precisión la compresibilidad total o

la deformabilidad en el tiempo de un suelo fino, debe recurrirse a ensayos

de consolidación o de compresión confinada. La norma AASHTO T 216

describe la forma de realizar, calcular e informar este ensayo. En estos

ensayos es conveniente hacer uso de probetas del mayor diámetro posible,

él que, en ningún caso, podrá ser inferior a 50mm.

4.4.3 Resistencia a la compresión simple.

El principal objetivo de este ensayo es obtener un valor cuantitativo, de

carácter aproximado, de la resistencia a la compresión uniaxial de suelos

que poseen suficiente cohesión para permitir ensayarlos sin confinamiento

lateral. A partir de la resistencia medida es posible inferir la cohesión del

suelo.


Este ensayo da resultados seguros y confiables en suelos finos de carácter

arcilloso, con un grado de saturación próximo al 100%, cuando se pretende

cuantificar la resistencia al corte del suelo en condiciones no drenadas. Es

fundamental que la muestra que se ensaye sea homogénea y no presente

planos de debilidad. Su uso en arcillas fisuradas carece de todo sentido.

La resistencia a la compresión simple se suele utilizar como medida de la

sensibilidad de la estructura del suelo, comparando los valores obtenidos en

los estados inalterados y remoldeado para un mismo suelo. La pérdida de

resistencia entre ambos estados, expresada como el cuociente entre la

resistencia de la muestra inalterada y la remoldeada se denomina

“Sensibilidad” (St).

La norma AASHTO T 208 describe la forma de realizar el ensayo:

4.4.4 Corte directo.

El ensayo de corte directo sirve para determinar la resistencia al corte en

suelos bajo condiciones drenadas. No es posible realizar ensayos de corte

directo confiables bajo condiciones sin drenaje.

No es recomendable usar este ensayo en suelos muy densos o firmes, dado

que en éstos la falla que se desarrolla podría ser progresiva, lo que

subestimaría su resistencia al corte.

La norma AASHTO T 236 describe la forma de realizar e informar el ensayo.

4.4.5 Ensayos triaxial.

Los ensayos triaxiales se usan para estimar la resistencia al corte y para

establecer relaciones tensión-deformación de suelos bajo diferentes

condiciones de drenaje.

En líneas generales los ensayos triaxiales se pueden dividir en tres grupos:

a) Ensayos Q (sin considerar y sin drenaje)

En estos ensayos tanto la presión de confinamiento como el esfuerzo

desviador se aplican sin permitir el drenaje de la muestra. Se usan

para estimar las propiedades mecánicas de suelos relativamente

impermeables, que puedan verse sometidos a cargas o esfuerzos

aplicados en forma rápida.

b) Ensayos R (consolidado y sin drenaje).


En estos ensayos, después de haber consolidado la muestra bajo la

presión de confinamiento, se aplica el esfuerzo desviador sin permitir

el drenaje de la muestra. Estos ensayos se realizan frecuentemente

con medida de presión de poros, lo que permite determinar presiones

efectivas, hecho que los hace muy adecuados para estimar

parámetros de corte en suelos relativamente impermeables.

c) Ensayos S (consolidación y drenado).

En estos ensayos, la muestra se consolida previamente con la presión

de confinamiento y luego se aplica el esfuerzo desviador con una

velocidad tal, que en la muestra no se desarrollen presiones de poro.

Con estos ensayos se obtienen parámetros de corte efectivos, que

representan bien la resistencia al corte de un suelo a largo plazo. Se

reservan para suelos relativamente permeables, ya que sólo en éstos

el ensayo tiene una duración aceptable. En suelos impermeables el

ensayo puede durar varios días. Es usual medir la variación de

volumen que experimenta la probeta durante el ensayo.

Los ensayos triaxiales deben ser hechos por laboratorios que dispongan del

equipo adecuado y el personal entrenando en este tipo de pruebas. Los

procedimientos de ensayos que se unen deben ajustarse a las

recomendaciones que dan las publicaciones especializadas. Se aconseja

recurrir a procedimientos como los indicados en la publicación “The Triaxial

Test” de Bishop y Henkel.

4.4.6 Expansividad.

Cada vez que se prevea que un suelo pueda ser de carácter expansivo y

dicha característica pueda tener influencia en la o las estructuras a

proyectar, deben realizarse ensayos de expansividad, los que se pueden

efectuar ajustándose a la norma AASHTO T 258. Un criterio que permite

tener una primera idea de la expansividad de un suelo se incluye en la Tabla

N° 01, que hace de los siguientes parámetros: límite líquido (Lw), índice de

plasticidad (IP) e índice de contracción (S. I. = Límite Líquido – Límite de

Contracción).


Tabla N° 01: Criterio de idea de Expansividad

GRADO DE EXPANSIVIDAD IP S.I. Lw

Bajo

Medio

Alto

Muy Alto

Extraordinariamente Alto

< 12

12 – 23

23 – 32

> 32

> 32

< 15

15 – 30

30 – 60

> 60

> 60

20 – 35

35 – 50

50 – 70

70 – 90

> 90

4.4.7 Permeabilidad.

Los ensayos de permeabilidad en laboratorio se reservan para estimar el

coeficiente de permeabilidad de suelos naturales muy homogéneos y de

rellenos compactados. La norma AASHTO T 215 describe un ensayo de

permeabilidad a carga constante que es aplicable a suelos granulares con

un porcentaje de fino que no supere el 10% y que, por lo tanto, son

relativamente permeables.

Para suelos más permeables es conveniente recurrir a ensayos de

permeabilidad de carga variable, los que permiten una mejor estimación del

coeficiente de permeabilidad cuando los gastos que escurren a través de la

muestra son pequeños.

También es posible determinar coeficientes de permeabilidad a partir de los

registros deformación versus tiempo, obtenidos en ensayos de

consolidación.

4.5 Cantidades de muestras

Con el objeto de precisar las cantidades de muestras que deben ser

tomadas en terreno para realizar los ensayos de laboratorio, debe recurrirse

a lo indicado en cada unas de las normas pertinentes en cuanto a dimensión

de la probeta. A manera de ejemplo, se anotan a continuación los

requerimientos de cantidades de muestra expresados en peso de suelo seco

para los ensayos más usuales (Tabla N° 02).


Tabla N° 02: Cantidades de muestras para ensayos

ENSAYO

PESO DE

MUESTRA

(Kg)

OBSERVACIÓN

- Granulometría

f Máximo menor que tamiz 80mm.



- Límites de Consistencia

- Densidad de Partículas Sólidas.

Fracción mayor que tamiz 5 mm.

Fracción menor que tamiz 5mm

- Proctor Modificado

- CBR

32

10

4

0.15

4

8

20

0,03

15

30

50

Fracción menor que tamiz 0,5mm.

Si f máx. = 40mm

Si f máx. = 50mm

Si f máx. = 80mm

Métodos A y C

Métodos B y D

Para suelo con tamaño máximo menor

que tamiz 20mm.

Para definir el tamaño de las muestras de suelo a tomar en terreno

destinadas a ser ensayadas en laboratorio, se deberá tener en cuenta lo que

se indica a continuación:

· Ensayos que se han programado ejecutar

· Tamaño máximas de las partículas

· Reutilización de las muestras en ensayos de compactación.

A manera informativa se anotan a continuación los tamaños de muestra

requeridos para diferentes casos en la Tabla N° 03.


Tabla N° 03: Tamaño de muestras requeridas

Ensayos Dimensión Observaciones

- Clasificación

- Clasificación

- Clasificación

- CBR, incluida Compactación

- Proctor

- Consolidación

- Compresión simple

35,0 kg

12,0 kg

2,0 kg

75,0 kg

50,0 kg

Cubo de 20 cm de arista

Cubo de 20 cm de arista

Tamaño máximo = 80mm






CAPÍTULO V: ESTUDIOS GEOLOGICOS – ESTUDIOS GEOTÉCNICOS

ESPECIALES

5.1 Canteras

En todo proyecto que considere la realización de rellenos, ya sea de

terraplenes, sub-bases y bases, y pavimentos, deberá efectuarse un estudio

de las canteras que se requieran.

Las canteras se constituyen en la fuente principal de abastecimiento de

materiales pétreos (bloques, bolones, gravas, gravillas, hormigón, arenas,

arcillas, etc). Su identificación, selección, explotación y uso serán necesarios

para la obtención de materiales para la construcción de las obras viales a

nivel nacional.

Se deberá proporcionar el valor geotécnico a las canteras con componentes

pétreos que garanticen la calidad y volumen adecuado de estos recursos

para su utilización en las redes viales, tanto de carreteras pavimentadas,

como no pavimentadas, así como su uso a nivel de conservación,

rehabilitación y mantenimiento periódico de las carreteras en el país.

5.1.1 Ubicación

Se tendrá en cuenta la ubicación de cada una de las canteras detectadas,

sobre un plano a escala apropiada y referenciada en coordenadas UTM; se

levantará un croquis con el esquema de acceso a ella.

5.1.2 Descripción

De cada una de las canteras se hará su descripción y se indicará la litología

del posible material a extraer y una valoración de las reservas estimadas. Se

comprobará si está en explotación y se indicará, en este caso, la

capacidad de producción de dicha cantera.

En el caso de ser necesaria la explotación de una cantera nueva,

detallar especialmente el acceso a las mismas, para su explotación, para

poder disponer de los accesos necesarios durante la ejecución de las obras.

5.1.3 Clasificación de las canteras

Las canteras se podrán clasificar dependiendo del material que se desea

explotar y según su origen, de esta manera tenemos:

a) Canteras aluviales.


Depósitos naturales ubicados en terrenos compuestos por suelos pétreos,

depositados por las aguas fluviales y marinas, después de haberlos

arrancado de otro lugar y transportado hasta aquel lugar donde quedaron

detenidos. Mayormente se las encuentran en los lechos de los ríos del cual

se extraen material fino, grueso, hormigón para uso constructivo.

b) Canteras de cerro.

Cantera cuya extracción se realizará por medio de voladuras y los productos

pétreos, serán usados como agregados para diferentes fases de

construcción de obras viales. Se requiere del uso de equipo especial para

chancar y/o triturar la roca y separar los diferentes tamaños de material.


Definida la ubicación de la cantera se caracterizarán las zonas que serán

evaluadas para la producción de agregados, en seguida se procederá a

realizar exploraciones por medio de calicatas y trincheras a profundidades

especificadas en el apartado 2.2.3 (1) de la presente sección.

De acuerdo a la zona se deberá adaptar métodos apropiados de exploración

y explotación de las Canteras, considerando la ubicación, accesibilidad y

estabilidad del área establecida.

Se realizará un levantamiento topográfico determinándose el área de

explotación, distancia de los accesos desde el eje de la carretera hacia el

centro de la misma; procediéndose de acuerdo a las consideraciones del

Manual para el Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de

Tránsito 2008 y de las Especificaciones Técnicas Generales para

Construcción de Carreteras (EG-2000).


Se realizarán los ensayos previstos en las especificaciones técnicas

correspondientes, considerados en el Manual de Ensayos de Materiales

para Carreteras del MTC. Teniendo en cuenta el tipo de materiales se podrá

efectuar los siguientes ensayos:

· Análisis Granulométrico por tamizado · Contenido de Humedad natural · Límite Atterberg (LL, LP e IP) · Equivalente de Arena · Partículas chatas y alargadas


· Caras fracturadas · Durabilidad con sulfato de sodio · Ensayo Riedel Weber · Adherencia del Agregado Grueso · Sales solubles · Abrasión · Proctor modificado · Ensayo C.B.R. (California Bearing Ratio) · Peso volumétrico y peso específico. · Ensayo petrográfico macroscópico de la roca · Carga Puntual · Comprensión Simple de la Roca

El laboratorio donde se efectúe los ensayos de las muestras, deberá contar

con acreditación y Certificación de Calidad.

5.1.6 Rendimiento y cubicación

Para calcular volúmenes de explotación de las canteras, se realizará un

levantamiento topográfico con secciones cada 10 m. Se adjuntará el cálculo

de la potencia de las canteras levantadas, el cual sería el volumen bruto a

explotarse. Deberá detallarse:

· Potencia · Tipo de material granular (con bolonería, rodado, grava, grava sub

angulosa, arena limosa, arena arcillosa, etc.). · Capacidad de rendimiento de la cantera. · Disponibilidad de abastecimiento de material de acuerdo a las

exigencias técnicas de la obra. · Justificación del cálculo.

Se determinará el volumen a explotar con un resguardo mínimo del 15 por

ciento con respecto a las necesidades de obra.

5.1.7 Toma de muestras

A fin de obtener las muestras requeridas se realizarán prospecciones, con

una densidad y profundidad tales que garanticen la obtención de muestras

representativas para los ensayos, y una adecuada estimación del volumen

disponible y el rendimiento de la cantera.

Se tomarán muestras de cada material encontrado y no menos de una por

metro y medio (1,50 m) de profundidad.

La cantidad de muestra a ser extraída deberá ser lo suficiente como para

realizar todos los ensayos requeridos sin reutilizar el material.


5.1.8 Método de explotación de la cantera

Las canteras deberán ser explotadas a cielo abierto; para el caso de

aquellas constituidas dentro del macizo rocoso, deberá efectuarse con

arranque de las rocas mediante trabajos de voladuras, donde los bancos

tendrán altura entre 10 a 15 m, dependiendo de las características de los

materiales, buzamiento del talud, intemperismo entre otros.

Sí la explotación se realizara en suelos, se efectuarán en varias etapas

(Bancos), la cantera simultáneamente debe adquirir la forma escalonada. Se

recomienda hacer un estudio de las características estructurales del terreno

que permitan el mejorar control de los taludes y mejorar la productividad y

seguridad del desarrollo de las actividades.

5.1.9 Características de diseño de una cantera

Las características principales para diseño del tajo de cantera deben contemplar:

· Bancos de explotación (10 a 15m de altura). · Rampas de acceso de 8% de pendiente (máxima). · Ángulo del talud de aproximadamente 53%. · Distancia promedio de acarreo 1,500 m, ya sea de cantera a

chancadora como a botadero (según geomorfología del área).

5.1.10 Informe

El informe geotécnico para la explotación de canteras deberá incluir, como

mínimo, los siguientes aspectos:

· Plano de ubicación de cantera a escala adecuada. · Datos de ubicación geográfica referidas en coordenadas UTM · Croquis a escala adecuada de la ruta de acceso más directa. · Distancia media de transporte hacia los diferentes sectores de

utilización. · Nombre de la cantera. · Tipo de explotación. · Periodo de duración de la explotación y/o vida útil. · Datos del dominio y catastro. · Detalle de las tareas necesarias de desbroce y limpieza del terreno, y

la separación de la capa orgánica. · Naturaleza y espesor de la capa orgánica de retiro prevista y su

posible utilización en alguna de las etapas constructivas. · Niveles mínimos y máximos de napas freáticas, filtraciones de

laderas y otros. · Se indicarán detalles de homogeneidad de la cantera, la clase de

material predominante, el estado del material, su grado de alteración, origen de la roca.


· Informe sobre las condiciones previstas para su explotación y rendimiento estimado de los equipos. Estos datos servirán de base para el estudio de los análisis de precios unitarios correspondientes.

· Clasificación del material. · Planillas de ensayos de las mezclas y estabilizaciones estudiadas · Informe sobre el material, sus valores cualitativos adoptados para el

diseño y su aplicación prevista. · Rendimiento de la cantera y cubicación. · Fotografías actual de la cantera, calicatas y/o perforaciones. · Manifestación expresa de cumplimiento de las exigencias

medioambientales y paisajísticas.

5.2 Fuentes de agua

Las fuentes de agua son lugares puntuales con calidad y cantidad suficiente

que dotará de agua a los diversos procesos que se utilizarán en la

construcción de obras viales.

5.2.1 Ubicación

Se incluirá la ubicación de cada una de las fuentes de provisión de agua,

sobre el plano y referenciada en coordenadas UTM, se levantará un croquis

con el esquema de ubicación y su accesibilidad hacia ella.


Los estudios de campo, deberán conducir al logro de fuentes de provisión de

agua, que además de cumplir con las exigencias de estándares de calidad

requeridas, provean del caudal acorde con las necesidades de la

construcción de las obras dentro de los plazos establecidos. De ser

necesario se realizará el respectivo proceso de tratamiento para su uso.

Localizadas las posibles fuentes de provisión de agua, deberán extraerse

muestras, de las cuales se realizarán ensayos de calidad de acuerdo a la

normativa vigente, verificando su aptitud para los usos previstos en la obra.

Deberá procederse de acuerdo a la Sección 905 del (EG-2000).

5.2.3 Ensayos sobre las muestras

El muestreo es el primer paso para la determinación de la calidad de una

fuente de agua, por lo cual la muestra deberá ser representativa y deberá

ser debidamente preservada, evitando sea contaminada antes de ser

ensayada.

Las muestras obtenidas serán analizadas en laboratorio y dependiendo el

uso a darse deberá practicarse como mínimo los siguientes ensayos:


· Contenido de sulfatos · Contenido de cloruros · Sólidos en suspensión · Materia Orgánica · Grado de acidez del agua (pH) · Alcalinidad

Se debe tener presente los aspectos químicos del agua a fin de establecer

el grado de afectación de estos sobre el concreto, de acuerdo lo establecido

como tolerancia permitida para uso del agua en los procesos constructivos

de obras viales, indicadas en la Tabla N° 4.

Tabla N° 04: Tolerancia máxima permitida para el uso del agua en concreto

Ensayos Tolerancia Sólidos en suspensión (ppm) 5000 máx.

Materia orgánica (ppm) 3,00 máx. Alcalinidad NaHco3 (ppm) 1000 máx. Sulfatos como ión Cl (ppm) 1000 máx.

pH 5,5 a 8

De acuerdo a los resultados de los ensayos practicados a las muestras de

agua, deberá compararse con los estándares permitidos y sugerir su uso o

desestimarla, de conformidad con lo establecido en las Especificaciones

Técnicas Generales para Construcción de Carreteras (EG-2000).

5.2.4 Informe

Deberá prepararse informe individualizado, para cada fuente de provisión de

agua, que además de los datos relativos a la ubicación, ensayos y

accesibilidad hacia la fuente, deberá contener la aptitud para su utilización

en los usos previstos en la obra. Como mínimo contará con la siguiente

información:

· Ubicación de las fuentes de agua, con relación al eje de la vía en construcción.

· Se presentará un plano de fuentes de agua · El consultor deberá determinar las condiciones y ubicación de las

fuentes de agua. · Se contará con la información de las precipitaciones anuales,

mínimas relacionadas a la fuente de abastecimiento. · Distancia de fuente a la planta de mezclas. · Indicar el tipo y características del funcionamiento de la planta donde

se realizarán las mezclas correspondientes. · Resultados de las investigaciones de campo y laboratorio.

5.3 Puentes


Para los estudios de puentes se deberá considerar el Manual de Diseño de

Puentes del MTC (2003).

En todo proyecto que se contemple la realización de puentes, se deberán

establecer las características geológicas, regionales y locales de las

diferentes unidades litoestratigráficas que tengan incidencia directa con el

proyecto y permitan determinar las características geotécnicas de los

materiales para definir el programa de exploración de campo.

Los estudios geológicos y geotécnicos para puentes deberán considerar

exploraciones y evaluaciones de campo, cuya cantidad será

determinada en base a la envergadura del proyecto; se tendrá en

consideración los siguientes aspectos:

· Revisión de información existente relacionada con la geología

regional y local disponible de la zona de interés del proyecto.

· Descripción geomorfológica.

· Descripción geológica del área de interés.

· Identificación del aspecto tectónico-estructural y caracterización de

fallas geológicas.

· Definición de las propiedades físicas y mecánicas de suelos y/o

rocas.

· Identificación de los procesos geodinámicos externos que se

manifiestan en la zona de influencia del proyecto, analizando episodios

pasados y potencial de ocurrencia.

· Se hará la recomendación de canteras y fuentes de agua para la

obra.

5.3.1 Estudios geotécnicos

El estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio

incluyendo las perforaciones, cuya cantidad será determinada en base a la

envergadura del proyecto, en términos de su longitud y las condiciones del

suelo. Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente,

estribos, pilares y accesos, con el propósito de obtener los parámetros de

diseño y efectuar el análisis de las condiciones de cimentación de los

apoyos del puente,

En estos estudios se deberán considerar las exploraciones directas e

indirectas, a fin de evaluar las propiedades geomecánicas de los materiales


de fundación, apoyados en los ensayos de laboratorio, que permitan

determinar los parámetros geotécnicos de la zona de ubicación del puente,

apoyos y accesos. Los estudios geotécnicos comprenderán:

· Ensayos de campo en suelos y/o rocas.

· Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la

zona.

· Descripción de las condiciones de las condiciones geotécnicas del

subsuelo, estratigrafía e identificación de los estratos de suelo o

basamento rocoso.

· Definición de tipos y profundidades de cimentaciones adecuadas, así

como parámetros geotécnicos para el diseño del puente.

· De acuerdo a la envergadura del proyecto y al tipo de suelo, se

efectuarán perforaciones diamantinas; de ser el caso se

complementará con ensayos de refracción sísmica y excavaciones de

verificación.

· Propiedades físico mecánicas del subsuelo, en calidad y cantidad

suficiente para el cálculo de la resistencia de los materiales, con fines

del diseño de cimentación.

· Presentación de los resultados y recomendaciones sobre

especificaciones constructivas y obras de protección.

5.3.2 Exploración de campo

Las exploraciones de campo será definido por el especialista, en base a la

revisión de los estudios existentes disponibles referidos al proyecto y a la

inspección efectuada a la zona de interés. Las exploraciones deberán

realizarse mediante métodos directos y complementados por métodos

indirectos.

a) Exploración directa

Este método contempla las perforaciones diamantinas y/o las exploraciones

abiertas (calicatas, trincheras)

El muestreo continuo de este método permitirá registrar el perfil

estratigráfico del subsuelo que determinará el espesor de los estratos en

cada cambio litológico de suelos o basamento rocoso.

b) Exploración indirecta


Este método contempla los estudios de prospecciones geofísicas

(Refracción sísmica, sondajes eléctricos verticales, georadar, etc.)

Las prospecciones geofísicas permitirán obtener la información del subsuelo

y/o basamento rocoso de manera aproximada, identificando su variación en

función de la propagación de las ondas y el grado de compacidad de los

materiales de fundación.

5.3.3 Número mínimo y profundidad de exploración

La cantidad y profundidad de las exploraciones deberán ser definidas en

función de la magnitud y complejidad del proyecto, de acuerdo a las

condiciones locales del suelo, derivados del estudio geológico e información

existente. Se podrá determinar la cantidad y tipo de exploración para cada

una de las estructuras a proyectar, pudiendo presentarse los siguientes

casos:

- Para puentes menores a 11 m. de luz entre ejes de apoyos, se deberá

efectuar exploraciones directas, mediante una perforación diamantina

en uno de los apoyos, complementado con una calicata de 3 a 5 m. de

profundidad en el otro apoyo.

- Para puentes menores a 21 m. de luz entre ejes de apoyos, se deberá

efectuar una perforación diamantina por punto de apoyo. De ser el caso

y dependiendo del conocimiento de las características del terreno, se

podrá considerar 01 perforación diamantina complementada por

exploraciones geofísicas en cada punto de apoyo.

- Para puentes con luces entre ejes de apoyo mayor a 21 m, se deberá

efectuar una perforación diamantina por punto de apoyo; deberá

tomarse en cuenta la variabilidad de las condiciones del material a lo

largo del eje del puente, de ser el caso será complementado con

prospecciones geofísicas tanto longitudinal, como transversal a los

estribos y apoyos intermedios.

Cuando el material de la zona de emplazamiento de los puntos de apoyo

está constituido por roca, la profundidad de la perforación diamantina será

definida de acuerdo a la evaluación de las propiedades geomecánicas del

macizo rocoso.


Para el caso de rocas duras aflorantes (granito, andesita, cuarcitas, calizas,

etc.), la profundidad de perforación será como mínimo de 3 m. por debajo de

la superficie hallada.

Para el caso de rocas blandas aflorantes (lutitas, limolitas, pizarras, tobas,

etc.), la profundidad de perforación será como mínimo de 10 m. Si de

acuerdo a información existente en el área de estudio, la columna

estratigráfica presentara horizontes de rocas muy blandas, la profundidad

mínima exigida de perforación será de 15 m.

Para el caso de suelos cohesivos, la profundidad mínima de perforación

será de 25 m. ó cuando a una profundidad de 12 m. al efectuarse el ensayo

de penetración estándar (SPT) este ofreciera rechazo y las condiciones

geomecánicas del material mostraran continuidad de consistencia dura, se

continuará con la perforación 6 m. por debajo de esta, para garantizar en

efecto esta continuidad.

Para el caso de suelos granulares con matriz arenosa o limosa, la

profundidad mínima de perforación será de 5 m. por debajo del nivel de

socavación.

5.3.4 Ensayos de campo

Los ensayos de campo serán realizados para obtener los parámetros de

resistencia y deformación de los suelos o rocas de fundación, así como el

perfil estratigráfico, mediante perforaciones y/o excavaciones abiertas,

realizadas en función de la longitud de los puentes y el número de apoyos.

Los métodos de ensayos realizados en campo deben estar claramente

referidos a prácticas establecidas y normas técnicas especializadas

relacionadas con los ensayos respectivos. Para cada caso en particular, de

acuerdo a las características de los materiales se optar por los siguientes

ensayos:

a) Ensayos en suelos:

- Ensayo de Penetración Estándar (SPT)

- Ensayo de Cono Estático (CPT)

- Ensayo de Veleta de Campo

- Ensayo de Presurometría

- Ensayo de Placa Estático

- Ensayo de Permeabilidad


- Ensayo de Refracción Sísmica

b) Ensayos en rocas:

- Ensayo de Compresión Uniaxial en Roca débil

- Determinación de la Resistencia al Corte Directo, en

discontinuidades de roca

- Ensayo de Carga en Placa Flexible

- Ensayo de Carga en Placa Rígida

- Ensayo con el Método de Fracturamiento Hidráulico


Los ensayos de laboratorio serán realizados conforme a normas técnicas

especializadas relacionadas con los ensayos respectivos.

Dependiendo de cada caso particular se efectuarán los ensayos que sean

aplicables según el tipo de material, entre lo que se considera los siguientes:

a) Ensayos en suelos:

- Contenido de humedad.

- Gravedad específica.

- Distribución granulométrica.

- Límite Líquido y Límite Plástico.

- Ensayo de corte directo.

- Ensayo de compresión no-confinada.

- Ensayo triaxial no consolidado - no drenado.

- Ensayo triaxial consolidado - no drenado.

- Ensayo de consolidación.

- Ensayo de permeabilidad.

- Ensayo de Proctor Modificado y CBR

b) Ensayos en rocas:

- Determinación del módulo elástico

- Ensayo de compresión triaxial

- Ensayo de compresión no confinada

- Ensayo de resistencia a la rotura

- Determinación Petrográfica Macroscópica

5.3.6 Interrelación con los estudios hidrológicos


En caso de puentes sobre cursos de agua, la información sobre la

geomorfología y las condiciones del subsuelo del cauce y alrededores son

complementarias, con aquella obtenida de los estudios hidrológicos. El

diseño de los elementos de la subestructura se realizará tomando en cuenta

además la influencia de la socavación y la subpresión en el diseño. El nivel

de cimentación deberá estar por debajo de la profundidad de socavación

máxima estimada.

5.3.7 Contenido del informe

Los estudios deberán ser documentados mediante un informe que contendrá

como mínimo lo siguiente:

- Estudio geológico con los respectivos planos, indicando la

ubicación de las perforaciones.

- Exploración geotécnica, con la descripción de las perforaciones,

ensayos de campo y de laboratorio realizados. Se indicarán las

normas de referencia usadas para la ejecución de los ensayos.

Los resultados de las perforaciones efectuadas deberán ser

presentados con descripciones precisas de los estratos de suelo

y/o basamento rocoso, así como su clasificación y propiedades

físicas; se indicarán además el nivel freático hallado y los

resultados de ensayos de campo practicados.

- Descripción precisa en los registros de perforación de los estratos

de suelos y/o basamento rocoso, determinando su clasificación y

propiedades físicas, indicando el nivel freático y cota del terreno.

- A partir de los resultados de ensayos de campo y de laboratorio

practicados, para el caso de suelos, como mínimo se deberán

establecer los siguientes parámetros: peso volumétrico,

resistencia al corte, compresibilidad, potencial de expansión o de

colapso y potencial de licuación; para el caso de rocas se deberán

establecer: dureza, compacidad, resistencia al intemperismo,

índice de calidad y resistencia a la compresión.

- Tipos y profundidades de cimentación recomendadas.

- Normas de referencia establecidas para los ensayos.

- Canteras para materiales de construcción y fuentes de agua,

detallando las características de los mismos.

- Zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones pasados.

- Conclusiones y recomendaciones.


5.4 Obras de arte

El estudio geotécnico de toda obra de arte, de mediana a gran importancia,

debe realizarse apoyándose en una exploración de subsuperficie adecuada.

La programación de la exploración dependerá del tipo de obra que se

estudie y el suelo que la soportará. Cada obra debe ser analizada por

separado.

La exploración debe cubrir la totalidad del espesor de suelo que se verá

afectado por la obra. Para ello suele recurrirse a la realización de calicatas

y/o perforaciones, de los que se extraen muestras para análisis de

laboratorio o se realizan ensayos in-situ. Es usual considerar que la

investigación alcance una profundidad de 1,5 veces el ancho de fundación,

medido desde el nivel de apoyo de la fundación.

El informe geotécnico que se realice para cada obra de arte, debe entregar

todos los antecedentes geotécnicos necesarios para el proyecto estructural

de la obra. Como mínimo debe incluirse la cota de fundación, presiones de

contacto admisibles entre suelo y fundación, asentamientos probables del

subsuelo comprometido, empujes sobre estructuras enterradas, etc.

5.5 Taludes

El estudio geotécnico de taludes deberá contemplar al detalle la geología,

geomorfología, geodinámica externa, sismicidad, zonificación en términos de

riesgo, análisis de estabilidad de taludes, también se incluirán ensayos de

campo y laboratorio y presentación de alternativas de solución para la

estabilización de los taludes.

5.5.1 Ocurrencia de fenómenos presentes en los taludes

Estos fenómenos ocurren de muchas maneras y existe cierto grado de

incertidumbre en su predicción. Sin embargo, conocer antecedentes en el

área de interés constituye un buen punto de partida para la detección y

evaluación de su potencialidad en el futuro, debiendo reconocerse los

siguientes fenómenos:

- Deslizamientos.

- Derrumbes.

- Avalanchas.

- Flujo de escombros (huaycos).


- Movimiento de flujo (solifluxión y reptación).

5.5.2 Factores que influencian en la estabilidad de los taludes

Se tendrá presente la influencia de los siguientes factores:

a) Geología del área de interés.

Se considerará la geomorfología, las estructuraras (concentración de

fracturas), litología y la estratigrafía. Se pondrá de relieve los, como

también áreas de concentración de drenaje y filtración:

b) Topografía y estabilidad.

Se contemplarán las características topográficas, curvas de nivel

onduladas y movimientos menores o irregularidades en zonas de

pendientes empinadas.

c) Efecto de La resistencia del suelo y la pendiente del talud

Se determinará el comportamiento de suelos granulares y cohesivos,

mediante ensayos.

d) Climáticos.

Elementos que se consideran de importancia como: temperatura,

precipitaciones fluviales, zonas frígidas y semiáridas, tropicales.

e) Erosión

Factor que genera desestabilidad al pie de los taludes

f) Licuefacción debido a acciones sísmicas

Los parámetros más relevantes a tener en cuenta en la evaluación del

potencial de licuefacción serán: la granulometría (tamaño, gradación y

forma de granos) y la densidad relativa del suelo.

5.5.3 Caracterización del talud mediante ensayos

Para su caracterización se deberá establecer las siguientes fases; en la

primera fase se debe recopilar la información disponible (oral y escrita); la

segunda fase corresponde a trabajos de campo, ejecutándose ensayos

in-situ y la tercera fase consistirá en efectuar trabajos de laboratorio. Se

caracterizarán los taludes mediante:

a) Ensayos de campo:


- Prueba de penetración estándar - SPT.

- Prueba de penetraci6n de cono- CPT.

b) Ensayos de laboratorio, donde se incluirán al menos:

- Ensayos de clasificación.

- Granulometría por tamizado.

- Límites de Atterberg.

- Peso unitario.

- Gravedad específica.

c) Ensayo de resistencia.

Mediante ensayos no drenados con y sin confinamiento en cámara

Triaxial; para el caso de suelos granulares se realizará la resistencia

drenada y ensayo de corte directo.

d) Muestreo:

- Se realizarán con muestreadores de penetración percusiva:

cuchara partida como la del SPT.

- Muestreadores de penetración por presión aplicada: muestreador

de pistón y el tubo Shelby.

- Muestreadores de penetración rotacional: tales como el tubo doble

Dennison.

e) Ensayos de refracción sísmica.

Los perfiles de refracción sísmica suelen ser, en algunos casos, una

herramienta valiosa en este tipo de estudios de los taludes; permite

extrapolar una exploración hecha en base a calicatas y perforaciones,

dando una idea de carácter cualitativo de las dificultades de excavación

que pueda presentar el suelo o roca del talud.

f) Instrumentación.

Se investigará ciertas características de los suelos mediante:

- Inclinómetros: para establecer la posición de la superficie de la

falla

- Piezómetros: usado para medir la presión de agua intersticial que

hay en un determinado nivel del subsuelo.


5.5.4 Evaluación de la estabilidad de taludes

De comprobar que existe riesgo de estabilidad en un determinado talud, se

deberá buscar la mejor solución y considerar principalmente aspectos de

costo. Existen tres grandes grupos de soluciones para lograr la estabilidad

de un talud.

a) Aumentar la resistencia del suelo.

Solución en la que se aplicará drenaje al suelo para bajar el nivel freático o

se inyectará substancias para aumentar la resistencia del suelo, tales como

el cemento u otro conglomerante.

b) Disminuir los esfuerzos actuantes en el talud.

Mediante el cambio de la geometría del talud a través del corte parcial de

este a un ángulo menor.

c) Aumentar los esfuerzos de confinamiento (σ3) del talud.

Se podrá lograr la estabilización de un talud mediante obras como los

muros de gravedad, las pantallas atirantadas o las bermas hechas del

mismo suelo.

Existen métodos para analizar la estabilidad de los taludes, estos podrán ser

clasificados en dos grandes grupos: método de cálculo en deformaciones y

método de equilibrio límite.

En método de cálculo para deformaciones, deberá estudiarse aplicando el

método de los elementos finitos u otros métodos numéricos.

Para el caso del método del equilibrio límite, pueden clasificar a su vez en

dos grupos: métodos exactos y métodos no exactos.

d) Métodos exactos.

Este método proporciona una solución exacta del problema. Esto sólo es

posible en taludes de geometría sencilla, como por ejemplo la rotura planar y

la rotura por cuñas.

e) Métodos no exactos.


Se pueden considerar los métodos de las dovelas o rebanadas, que

consideran a la masa deslizante dividida en una serie de fajas verticales.

Los métodos de las dovelas o rebanas pueden clasificarse en dos grupos:

f) Métodos aproximados, pudiéndose usar los siguientes: Fellenius,

Janbu y Bishop simplificado.

g) Métodos precisos o completos, pudiéndole usar los siguientes:

Morgenstern-Price, Spercer y Bishop riguroso.

5.5.5 Soluciones para la estabilidad de taludes

Para controlar o corregir un deslizamiento, se debe tomar las siguientes

mediadas: geométricas, de drenaje, estructurales y otras.

a) Cambio de la geometría.

Solución contemplada mediante la disminución de la pendiente (Figura N°

01) a un ángulo menor, la reducción de la altura (especialmente en suelos

con comportamiento cohesivo) y la colocación de material el pie del talud.

b) Drenaje.

La presencia de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran

mayoría de las pendientes de suelo o de rocas con mediano a alto grado de

meteorización. Por lo tanto, se han establecido diversos tipos de drenaje

con diferentes objetivos (Figura N° 2). Los tipos de drenaje más usados para

estabilizar taludes son:

· Drenajes sub horizontales.

Método efectivo para mejorar la estabilidad de taludes inestables o

fallados.

· Drenajes verticales.

Se utilizarán para drenar las aguas en estratos impermeables, que

atraviesen completamente y conduzcan el agua por gravedad hasta el

estrato más permeable, aliviando el exceso de presión de los poros a través

de su estructura.


Figura N° 02.- Estabilización mediante sistemas de drenaje

· Drenajes transversales o interceptores.

Se colocarán en la superficie del talud para proporcionar una salida del

agua que pueda infiltrarse en la estructura del talud, pudiéndose ubicar a

diferentes alturas del perfil del talud para drenar los flujos a un colector.

· Drenajes de contrafuerte:

Solución a través de zanjas verticales de 30 a 60 cm de ancho en la

dirección de la pendiente del talud, rellenarlas con material granular

altamente permeable y con un alto ángulo de fricci6n (>35°). La profundidad

alcanzada deberá ser mayor que la profundidad a la que se encuentra

la superficie de falla para lograr el aumento de la resistencia del suelo.

c) Soluciones Estructurales

Como soluciones para la estabilidad de taludes se podrán usar las

siguientes:

· Muros de gravedad

La estabilidad de taludes se podrá realizar mediante muro de gravedad

como los que indican a continuación:

- Muros en concreto ciclópeo


Las soluciones de este tipo son antieconómicas porque el material

de construcción se usa solamente por su peso muerto.

- Muros en concreto armado

Es una solución más económica porque el material de relleno aporta

la mayor parte del peso muerto requerido.

- Muros en gaviones.

Estos muros además de ser comparativamente económicos, tienen

la ventaja de tolerar grandes deformaciones sin perder resistencia,

además de permitir el paso de agua a través del mismo.

- Muros de mampostería y otros

Estructuras de contención formadas por enrocado suelto (muros

secos), muros de tierra estabilizada mecánicamente (sistema de

tierra reforzada o tierra armada).

· Pantallas:

Solución consistente de una malla metálica sobre la cual se proyecta

concreto (shotcrete) recubriendo toda la cara del talud. Es común

"atirantar" esta corteza de concreto armado mediante anclajes que

atraviesan completamente la superficie de falla para posteriormente ser

tensados y ejercer un empuje activo en dirección opuesta al movimiento

de la masa de suelo.

· Pernos o anclajes en las rocas.

Solución usada para estabilizar taludes de rocas con discontinuidades

que buzan a favor de la pendiente del talud.

· Hincado de pilotes de concreto simple o armado.

Se usará cuando el basamento sea resistente, capaz de soportar la masa

del suelo en movimiento.

d) Otras soluciones.

Para la estabilización de taludes pueden ser consideradas soluciones

biotécnicas, las que serán planteadas como resultado del estudio


geotécnico; contemplándose el diseño de capas de vegetación o mantas con

semillas (biomantas).

Finalmente, cuando el fenómeno es incontrolable, se recomienda efectuar

variantes del trazo de la carretera.

Las Figuras de 03 a 12 ilustran diversas formas de tratamiento para la

estabilización de taludes y protección de la plataforma de la carretera, donde

se presentan secciones, perfiles y gráficos típicos de muros de concreto

ciclópeo, muros de sostenimiento de mampostería de piedra, entre otros,

expuestos en el Manual para Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo

Volumen de Tránsito del MTC.


Figura N° 03.- Corte y relleno en ladera empinada


Figura N° 04.- Opciones de diseño de secciones típicas


Figura N° 05.- Sección transversal y taludes típicos


Figura N° 06.- Canteras de préstamo natural


Figura N° 07.- Muros de sostenimiento de mampostería en piedra


Figura N° 08 Sección típica de terraplén en terreno plano

Figura N° 09.- Sección típica de terraplén a media ladera


Figura N° 10.- Muros de sostenimiento de concreto ciclópeo


Figura N° 11.- Tipos de muros de sostenimiento usuales


5.5.6 Corte y relleno de taludes

Los estudios geotécnicos de taludes en obras viales, establecerán zonas

corte y de relleno, con el propósito de lograr un ancho adecuado de la vía.

Dependiendo del tipo de materiales donde se realizarán las excavaciones y

las dificultades que éstos presentarán, propiedades mecánicas de los suelos

o rocas conformantes de los taludes del corte, se podrán definir la pendiente

que éstos deberán tener.

a) Taludes de corte

Se deberán identificarán los taludes críticos o susceptibles de inestabilidad.

Para determinar la inclinación de los taludes se hará uso de la relación de

dimensiones H : V de diseño, en base los parámetros obtenidos de los

ensayos y los cálculos efectuados; se podrá también establecer la

inclinación del talud en base al comportamiento de los taludes de corte in -

situ, y/o ejecutados en rocas o suelos de naturaleza con características

geológicas, geotécnicas similares, que se mantienen estables ante

condiciones ambientales semejantes.

Figura N° 12.- Explanación de tierra armada.


Tabla N° 05: Parámetros para taludes de corte

CLASE DE TERRENO TALUD (V:H)

H < 5 5 < H < 10 H > 10 Roca fija 10:1 (*) (*) Roca suelta 6:1 – 4:1 (*) (*) Conglomerados cementados 4:1 (*) (*) Suelos consolidados compactados

4:1 (*) (*)

Conglomerados comunes 3:1 (*) (*) Tierra compacta 2:1 – 1:1 (*) (*) Tierra suelta 1:1 (*) (*) Arenas sueltas 2:1 (*) (*)

Zonas blandas con abundante arcilla o zonas

1:2 hasta 1:3 (*) (*)

(*) Requiere banqueta o análisis de estabilidad

Para los taludes de corte, podrán utilizarse de modo referencial, las

relaciones que adoptará el talud, mediante la Tabla N° 05, cuyos parámetros

son considerados apropiados para la clase del terreno existente en la zona

de estudio.

b) Taludes de relleno

Los taludes de relleno estarán en función de los materiales empleados para

su ejecución, pudiendo utilizarse como inclinación de dichos taludes los datos

presentados de manera referencial, en la Tabla N° 06.

Tabla N° 06: Parámetros para taludes de relleno

MATERIALES TALUDES (V:H)

H < 5 5 < H < 10 H > 10 Enrocado 10:1 (*) (*) Suelos diversos compactados (mayoría de suelos)

10:1.5 (*) (*)

Arena compactada 1:2 (*) (*) (*) Requiere banqueta o análisis de estabilidad

El propósito de los estudios geológicos y geotécnicos es diseñar taludes

adecuados en sectores inestables con soluciones apropiadas, donde el

proyectista evaluará y definirá dichas alternativas de acuerdo a la magnitud

del proyecto y al tipo de vía a proyectar.


5.6 Túneles

5.6.1 Aspectos Generales

Los túneles viales son conductos subterráneos construidos con el propósito

que el tránsito vehicular pueda superar con mayor facilidad áreas de relieve

especialmente abrupto. Son obras de uso público que normalmente

disponen de un importante equipamiento complementario destinado a

garantizar la seguridad de los usuarios.

La ejecución de proyectos de túneles carreteros hoy en día va teniendo gran

importancia, en concordancia con el desarrollo del país y los avances de la

tecnología en el mundo en construcciones de obras de viabilidad asociadas

a la tunelería, apoyándose en la mecánica de rocas y suelos, así como de la

geología aplicada a la ingeniería.

a) Clasificación de túneles

Para los efectos de clasificar un túnel se establecerán los siguientes criterios

generales:

· Según su ubicación se clasificarán en:

- Rurales: aquellos ubicados fuera del entorno urbano, destinados a

atravesar obstáculos físicos como montañas o cuerpos de agua.

- Urbanos: aquellos que se emplazan dentro de los límites de una

ciudad.

b) Según características constructivas

Pueden ser definidos como:

- Túneles en roca

- Túneles en suelo

- Túneles falsos

- Trincheras cubiertas

- Cobertizos

· Según clima y altitud

Es de especial importancia la ubicación geográfica, fundamentalmente

la altitud en donde se ubique la obra y el clima del sector.


· Según flujo vehicular.

Deberá considerarse las condiciones de tránsito medio diario anual, tipo

de vehículos que circulen y la longitud del túnel, según las

características del camino.

5.6.2 Estudio de ingeniería básica

Para el diseño de un túnel, será importante tener presente estudios de

ingeniería básica con las investigaciones geológicas y geotécnicas, a partir

de los cuales habrá un criterio diferente para la investigación de cada etapa

de diseño.

a) Reconocimiento topográfico.

En la actualidad, además de los métodos tradicionales, para la localización

de un túnel, se emplean la fotografía aérea y la modelación digital del

terreno, así como los modelos de elevaciones. En estos casos siempre es

necesario un reconocimiento detallado previo. Los levantamientos estarán

apoyados mediante instrumentaciones topográficas de tecnología moderna.

b) Reconocimiento geológico.

En esta parte se deberá realizar una investigación geológica general y de

detalle.

· Investigación geológica general.

Esta investigación, deberá incluir la información siguiente:

- Recolección y evaluación de toda la información disponible

- Estudio Fotogeológico

- Geomorfología

- Unidades geológicas mayores

- Disposiciones estructurales

- Análisis de zonas de riesgos geológicos

- Redes de drenaje

- Estructuras mayores

- Zonas de alteración

· Investigación geológica de detalle.


Basado en el informe de la etapa se decidirá la necesidad de realizar las

siguientes investigaciones:

- Estudios fotogeológicos

- Investigación del terreno.

Esta investigación normalmente debe incluir la siguiente

información:

- Tipos de rocas y suelos

- Contacto entre unidades geológicas

- Discontinuidades (fallas, diaclasas)

- Hidrogeología

- Lineamientos

- Riesgos(deslizamientos, otros)

- Grado y profundidad de meteorización

- Materiales de canteras, tipos y volúmenes

La escala de levantamiento geológico dependerá de la longitud del

túnel, complejidad geológica, altura de sobrecarga y otros factores.

c) Geotecnia de túneles y prospecciones

Se procederá a efectuar las investigaciones del terreno en el área del

proyecto. Estas investigaciones serán dirigidas y evaluadas por

profesionales especializados y experiencia comprobada, para asegurar el

máximo resultado de ellas.

Las prospecciones corresponderán básicamente a las definidas de acuerdo

a los estudios geológicos de superficie. Las principales prospecciones son

las que se efectúan con métodos tales como: perforaciones, calicatas y

prospecciones geofísicas

· Perforaciones

Las perforaciones requeridos para evaluar un túnel serán localizados de

acuerdo a los estudios geológicos y básicamente tendrán como objetivo

definir espesores y características de sobrecarga y calidad geotécnica

del macizo rocoso. Los sondajes tendrán por lo menos las siguientes

características:

- Recuperación continua de testigos


- Diámetro mínimo NQ

- Longitud tal que pase 5 m. bajo la cota de rasante del túnel

proyectado

- Ejecución de pruebas de permeabilidad.

- Medición de RQD.

- Estimación de resistencia a la compresión.

- Estimación de grado de meteorización.

Las perforaciones deberán ser ejecutadas y procesadas de acuerdo a la

NTP.

· Calicatas

Las calicatas se realizarán para el reconocimiento geológico-geotécnico

de los sectores de zonas de préstamo, y tendrán profundidades

variables entre 2 a 5 m. Se hará una descripción estratigráfica de ellas

y un registro fotográfico de sus paredes. En algunos casos se

ejecutarán ensayos geotécnicos in-situ, o bien, se obtendrán muestras

para ensayos en laboratorio.

· Prospecciones geofísicas

Esta técnica corresponde principalmente a la sísmica de refracción, la

cual será usada para el estudio de interpretación de las condiciones por

debajo de la superficie, en el desarrollo de un proyecto de túnel. De ser

posible esta técnica deberá realizarse como una herramienta previa a la

ejecución de perforaciones.

Adicionalmente, pueden considerarse otras prospecciones geofísicas

como sondeos eléctricos verticales, que se apliquen a problemas

geológicos específicos.

d) Hidrogeología

· Para diseño de túneles

Para el diseño de un túnel deberá considerarse los aspectos hidrogeológicos

de la excavación a desarrollar. Su importancia es mayor en aquellas obras

localizadas sobre el nivel freático del área, o bien, expuestas a bajas

temperaturas debido a la altura en la que se encuentra el proyecto. Así


mismo, es importante determinar las condiciones de túneles bajo ríos o

glaciares.

Deberá realizarse estudios hidrogeológicos acompañados de un análisis de

la hidrología de la zona del proyecto, para identificar las condiciones

hidrogeológicas del área.

El conocimiento de la hidrogeología debe así mismo obtenerse de estudio

de sectores aledaños o en todo caso de obras paralelas. Debe considerarse

el análisis de vertientes y cursos de agua. La caracterización de los

acuíferos y la localización de los niveles de agua subterránea permitirán

definir la estrategia de construcción, entregando al contratista valores de

infiltraciones esperables durante la construcción y dando al proyectista el

valor de caudal necesario de evacuar durante la operación del túnel por el

sistema de drenaje que se proyecte.

· Para diseño de taludes

En los taludes de carretera los principales causantes de inestabilidad es la gravedad, el grado de saturación y los cambios de temperatura que son controlados por los materiales, el ambiente climático y la geología estructural del área. Siendo la mayor causante el nivel del agua freática

Cuyas soluciones pueden determinarse por medio de varios métodos, tales como: perforaciones, resistividad eléctrica y ensayos de laboratorio, y que de acuerdo a cada falla debe seleccionarse y ejecutar un tipo particular reconocimiento oportuno al propósito.

· Cortes en otras regiones

Las fallas de taludes en regiones de sierra y frígidas generalmente ocurren intensas lluvias, por escorrentía del deshielo y/o avalanchas; para ello deben reconocerse los lugares donde se han generado las avalanchas, deben definirse las condiciones del agua superficial y agua freático durante la estación de deshielo, para reflejar estos detalles en el diseño.

Así mismo las fallas de los taludes de relleno ocurren más frecuentemente en suelos cohesivos que en suelos arenosos, y que su causa es la disminución de la resistencia en el contenido de la humedad, la erosión y la ocurrencia de presiones de poros debido a la heterogeneidad en la compactación y materiales. Para reducir en número de fallas es importante realizar el trabajo en “capas horizontales delgadas y compactadas”, donde primero se tiende una capa horizontal delgada para facilidad de drenaje del agua de lluvia. La capa luego se compacta para reducir su coeficiente de permeabilidad; para


taludes grandes es importante emplear una estructura de relleno capaz de drenar completamente el agua de infiltración (instalación de capa horizontal de drenaje, etc.) y ejecutar drenaje temporal durante el trabajo de excavación. En un talud grande es preferible prevenir la erosión, protegiendo el talud con vegetación o geotextil comenzando desde la parte terminada del talud, siguiendo por etapas. Durante la ejecución del trabajo se requiere encontrar el lugar donde se concentre el agua en la superficie, en base a los elementos horizontales y verticales, realizando las correcciones de los detalles de diseño. Las condiciones de acabado del talud deben investigarse durante la construcción. Cualquier porción de la superficie del talud que está sujeta al agua de infiltración y de lluvia es susceptible de colapso, debe ser parcialmente reforzada. En muchos casos los suelos y las condiciones del agua de infiltración no son uniforme en el talud, de modo que deben seleccionarse método de construcción razonable y ser aplicados a estas condiciones. En este caso los esquemas de drenaje del agua de infiltración en taludes de relleno deben considerarse. Los taludes con agua de infiltración deben reforzarse con estructuras, sistemas de vegetación y/o colocado de geotextiles de protección de taludes.

Para diseño de taludes en regiones de selva los parámetros hidrogeológicos debe contemplarse en base a la relación de la proporcionalidad de los taludes y debe tenerse en cuenta los factores endógenos para la ejecución de estructuras adecuadas para soportar los incrementos de caudales.

e) Análisis de riesgos geológicos

El estudio de fotografías aéreas en combinación con planos topográficos,

generará un detallado conocimiento de los riesgos geológicos naturales que

existen en el área del túnel como de los accesos.

El estudio fotogeológico permitirán definir preliminarmente los tipos de

riesgos geológicos relacionadas al área del proyecto.

Los principales factores de riesgo que deben ser analizados, son los que se

indican a continuación:

· Inundaciones

Podrán ser originadas por de crecidas de cauces naturales, avalanchas,

represamientos y otros.


· Deslizamientos

Incluye los deslizamientos, desprendimientos reptaciones, flujo de detritos

y flujo de barro corridos en las cercanías del proyecto.

· Aludes o avalanchas

Deberán definirse las avalanchas pasadas, su extensión, procedencia y

capacidad de ocurrencia en el mismo sitio o del entorno.

· Volcanismo

En estos casos particulares, se deberá indicar la distribución de los

centros volcánicos cercanos a la obra proyectada, cuando estos se

encuentren en un radio aproximado menor a 50 Km. del proyecto.

· Sismicidad

Se deberán proporcionar un plano indicando la localización de los sismos

ocurridos en un radio mínimo de 100 Km del área del proyecto. Se

entregará información de localización, profundidad y magnitud de cada

evento sísmico registrado.

f) Catastro de propiedades mineras

Este estudio además deberá incluir un plano actualizado del catastro de

propiedades mineras vigente en el área. Se considerará en el estudio la

siguiente información:

- Propiedades mineras, información que será obtenida del Ministerio

de Energía y Minas.

- Datos del propietario de la concesión, petitorio o prospecto minero.

- Fecha de petición de la propiedad.

Este estudio debe ser ejecutado por un especialista en el tema y su

presentación debe estar actualizada.

5.6.3 Consideraciones de diseño para túneles

A partir de los resultados obtenidos en la ingeniería básica y los ensayos de

laboratorio efectuado sobre los testigos de rocas recuperadas se establecen

los criterios de diseño estructural.


a) Clasificación geotécnica

Todos los estudios geológicos se orientarán a la evaluación geotécnica de

los macizos rocosos donde se planificará la excavación subterránea;

teniendo por finalidad establecer lo siguiente:

- Método de construcción

- Tiempos involucrados

- Sostenimiento requeridos

La evaluación geotécnica se realiza aplicando algunas de las clasificaciones

geomecánicas actualmente en uso (métodos de Bieniawski – Barton y

otros), los que contemplan múltiples variables del macizo rocoso de difícil

cuantificación.

Las clasificaciones geomecánicas permiten evaluar el comportamiento

geomecánico de los macizos rocosos, estimando los parámetros

geotécnicos de diseño y el tipo de sostenimiento de un túnel.

Se podrán considerar las clasificaciones de Bieniawski, Terzagui, Kauffer,

Deer y Barton. Las dos últimas proporcionan procedimientos cuantitativos

aplicables a los sistemas de sostenimiento y de construcción de túneles.

Dichos métodos parten de la combinación de alguno de los siguientes

parámetros del macizo rocoso:

- Resistencia del material rocoso

- RQD

- Espaciado de discontinuidades

- Orientación de discontinuidades

- Condiciones de las discontinuidades (continuidad, separación,

rugosidad, meteorización y relleno).

- Estructuras geológicas y fallas individualizadas

- Infiltración

- Estado tensional

La utilización generalizada de las clasificaciones geomecánicas se debe a

las evidentes ventajas, tanto por su facilidad de aplicación, como por la

sencillez de la obtención de los parámetros que intervienen.

No pueden aplicarse a formaciones geológicas, tales como rocas salinas,

evaporitas, rocas demasiados karstificadas.


b) Clasificación geomecánica RMR

Desarrollada por Bieniawki, permite relacionar índices de calidad con los

parámetros de diseño y sostenimiento. Esta clasificación tiene en cuenta los

siguientes parámetros geomecánicos:

- Resistencia uniaxial de la roca.

- Grado de fracturación en términos de RQD.

- Espaciamiento de las discontinuidades.

- Condiciones de las discontinuidades.

- Condiciones hidrogeológicas.

- Orientación de las discontinuidades respecto de la excavación.

La incidencia de este parámetro en el comportamiento de la excavación se

expresa por medio de un índice de calidad denominado RMR con valores

variables de 0 a 100.


Tabla N° 07: Clasificación Geomecánica de Bieniawski, Parámetros de Clasificación

1

Resistencia de

roca

sana

Ensayo de

carga

puntual

(MPa)

> 10

4 -10

2 – 4

1 - 2

En valores bajo se prefiere

ensayos a compresión

uniaxial

Compresión

simple

(MPa)

> 250

100-259

50-100

25-50

5 -25

1-5

< 1

Valoración 15 12 7 4 2 1 0

2

RQD

90-100

75-90

50-75

25-50

< 25

Valoración 20 17 13 6 3

3

Separación entre diaclasas (m)

> 2

0.6-2

0.2-0.6

0.06-.02

< 0.06


4

Estado de las diaclasas

Muy rugosas

discontinuas sin

separaciones borde

sanos y duros

Ligeramente rugosas

abertura

< 1mm bordes

duros

Ligeramente rugosas

abertura < 1mm borde

blandos

Espejos d´

falla o con

relleno < 5mm

abiertas 1-5mm

diaclasas

continuas

Relleno blando > 5mm o

abertura > 5mm

diaclasas continuas


5

Agua

freática

Caudal por 10 m de

túnel (l/min)

Nulo

< 10

10-25

25-125

> 125

Relación presión

agua tensión Principal

mayor

0

0.0-0.1

0.1-0.2

0.2-0,5

> 0.5

Estado

general

Seco Ligeramente húmedo

Húmedo goteos Flujos


El significado geotécnico se presenta mediante las Tablas N° 07: (A), (B), (C) y

(D), donde se indica la estabilidad expresa como tiempo estimado de auto soporte

para determinada longitud de excavación, la cohesión y el razonamiento interno.

Tabla N° 07 (A): Corrección por la orientación de las diaclasas

Direccion y buzamiento Muy

favorable Favorable Media Desfavorable

Muy

desfavorable

Variación

para

Túneles 0 -2 -5 -10 -12

Cimentaciones 0 -2 -7 -15 -25

Taludes 0 -5 -25 -50 -60


Tabla N° 07 (B): Orientación de las diaclasas

Dirección perpendicular al eje del túnel

Dirección paralela al eje del

túnel

buzamiento

0º - 20º

Cualquier

dirección Excavación a favor de

buzamiento Excavación contra buzamiento

Buz. 45º - 90º

Buz. 20º-

45º

Buz. 45º-

90º

Buz. 20 º- 45º

Buz. 45º - 90º

Buz. 20º-

45º

Muy favorable

Favorable

Medio

Desfavorable

Muy

desfavorable

Media Desfavorable

Tabla N° 07 (C): Clasificación de las rocas CLASE I II III IV V

Calidad

Muy buena

Buena

Media

Media

Muy mala

Valoración

100 - 81

80 – 61

60 - 41

40 – 21

< 20

Tabla N° 07 (D): Características geotécnicas CLASE I II III IV V

TIEMPO DE

MANTENIMIENTO

ESTIMADO Y LONGITUD

10 años con 5

metros de vano

6 meses con

8 metros de

vano

1 semana con

5 metros de

vano

10 horas con

2.5 metros de

vano

30 min. Con un

metro de vano

COHESIÓN (k Pa) > 400 300 – 400 200 – 300 100 – 200 < 100

ANGULO DE

ROSAMIENTO

> 45º 35º - 45º 25º a 35º 15º a 25º 15º

c) Sistema Q

Desarrollada por Barton, constituye un sistema de clasificación de macizos

que permite establecer sistemas de sostenimientos para túneles y cavernas.

El sistema Q está basado en una evaluación numérica de seis parámetros

que definen el índice representado por la siguiente expresión:

Q = RQD x Jn x Jw

Jn Ja SRF

Donde:


RQD : Rock Quality Designation, obtenida de los sondajes

Jn : Indice de diaclasas que indica la cuantía de la fracturación.

Jr : Indice de rugosidad

Ja : Índice de alteración que indica la alteración de las juntas

Jw : Coeficiente reductor por la presencia del agua

SRF : Stress Reduction Factor, es un coeficiente que tiene en

cuenta la influencia del estado tensional en el macizo

rocoso.

Los tres grupos formados con estos parámetros son:

El rango de variación de los parámetros es el siguiente:

RQD : entre 0 y 100

Jn : entre 0.5 y 20

Jr : entre 0.5 y 4

Ja : entre 075 y 20

Jw : entre 0.05 y 1

SRF : entre 0.5 y 20

El índice Q varía entre 0.001 y 1000, ofreciendo una clasificación cualitativa

(Tabla N° 08) y una valoración (Tabla N° 09): (A), (B) y (C).

h) Representa el tamaño de los bloques = RQD

Jn

i) Representa la resistencia al corte de los bloques = Jr

Ja

j) Representa la influencia del estado tensional = Jw

SRF


Tabla N° 08: Clasificación cualitativa

VALOR DE Q CLASIFICACIÓN

Entre 0.001 y 0.01

Entre 0.01 y 0.1

Entre 0.1 y 1

Entre 1 y 4

Entre 4 y 10

Entre 10 y 40

Entre 40 y 100

Entre 100 y 400

Entre 400 y 1000

Roca excepcionalmente mala

Roca extremadamente mala

Roca muy mala

Roca mala

Roca media

Roca buena

Roca muy buena

Roca extremadamente buena

Roca excepcionalmente buena

Tabla N° 08 (A): Estimación de parámetros que intervienen en el índice Q

Tabla N° 08 (B): Estimación de parámetros que intervienen en el índice Q

INDICE DIACLASADO

Jn (*) VALOR

INDICE DE RUGOSIDAD

Jr VALOR

Roca masiva

Una familia de diaclasas

Id. Con otras diaclasas ocasionales

Dos familias de diaclasas

Id con otras diaclasas ocasionales

Tres familias de diaclasas

Id. Con otras diaclasas ocasionales

Cuatro o más familias, roca muy fracturada

Roca triturada

0.5 – 1.0

2

3

4

5

9

12

15

20

Diaclasas rellenas

Diaclasas limpias (*)

- Discontinuidades

- Onduladas, rugosas

- Onduladas, lisas

- Planas, rugosas

- Planas, lisas

Lisas o espejos de fallas

- Onduladas

- Plana

1

4

3

2

1.5

1.0

1.5

0.5

(*) En portales 2 x Jn (*) O cuyas caras entran en

contacto bajo la solicitación

INDICE DE ALTERACIÓN Ja VALOR

COEFICIENTE REDUCTOR POR LA

PRESENCIA DE AGUA

Jw

VALOR

PRESIÓN

DE AGUA

(kg/cm2)

Diaclasas de paredes sanas

Ligera alteración

Alteraciones arcillosas

Con detritus arenosos

Con detritus arcillosos

preconsolidados

Id. Poco consolidado

Id expansivo

Milonitas de roca y arcilla

Milonitas de arcilla limosa

Milonitas arcillosas gruesas

0.75 – 1.0

2.0

4.0

4.0

6.0

8.0

8 – 12

6 – 12

5

10 – 20

Excavaciones secas o con < 5 1/ min

localmente

Afluencia media con lavado de

algunas diaclasas

Afluencia importante por diaclasas

limpias

Idem con lavadas de diaclasas

Afluencia excepcional inicial,

decreciente con el tiempo

Idem mantenida en el tiempo

1

0.66

0.5

0.33

0.2 – 0.1

0.1–0.05

< 1

1 - 2.5

2.5 – 10

2.5 – 10

> 10

> 10


Tabla N° 08 (C): Estimación de parámetros que intervienen en el índice

PARÁMETRO SRF VALOR

Zonas débiles:

Multitud de zonas débiles o milonitas

Zonas débiles aisladas, con arcilla o roca descompuesta (cobertura < 50m)

Idem con cobertura > 50 m

Abundantes Zonas débiles en roca competente

Zonas débiles aisladas en roca competente (cobertura < 50 m)

Idem con cobertura > 50 m

Terreno en bloques muy fracturado

Roca competente:

Pequeña cobertura

Cobertura media

Gran cobertura

Terreno expansivo:

Con presión de hinchamiento moderado

Con presión de hinchamiento alta

10.0

5.0

2.0

7.5

5.0

2.5

5.0

2.5

1.0

0.5 – 2.0

5 – 10

10 – 15

d) Correlación entre los índices RMR y Q

Se han propuesto distintas correlaciones empíricas para RMR y Q

(Tabla N° 09) Estudios probabilísticos establecen una relación según la

expresión:

RMR = 8.5 Ln Q + 35

Tabla N° 09: Equivalencia aproximada de las clasificaciones

CLASES

RMR

VALORES

RMR

CLASES

Q

VALORES

Q

I

II

III

IV

V

90 + 10 Muy buena

70 + 10 Buena

50 + 10 regular

30 + 10 Mala

10 + muy mala

Extremadamente buena

Buena a muy buena

Muy mala a buena

Extremadamente mala

Excepcionalmente mala

> 200

20 – 200

0.3 – 20

0.003 – 0.3

< 0.003

e) Estimación del sostenimiento a partir de las clasificaciones geomecánicas

El sostenimiento de una excavación subterránea podrá ser estimado

utilizando las clasificaciones geomecánicas, considerando las siguientes

limitaciones:


- No se cuantifica el factor de seguridad.

- Diferentes parámetros pueden dar lugar al mismo índice RMR o Q,

procedentes de casos que precisaron distintos sostenimientos.

- Es conveniente estudiar el sostenimiento del túnel en función de la

clasificación elegida.

f) Presiones sobre el revestimiento

Uno de los parámetros básicos para el diseño de un túnel es la carga o

presión transmitida por el macizo rocoso hacia los elementos de

sostenimiento. Para su evaluación pueden aplicarse los índices de

clasificación geomecánicas que han sido relacionados con la presión sobre

el revestimiento de una excavación. Los métodos más utilizados son:

Clasificación de Terzaghi, Índice RMR e Índice Q.

· Clasificación de Terzaghi

Desarrollada para evaluar la carga de rocas sobre el revestimiento,

especialmente sobre cerchas y hormigones. Su principal campo de

aplicación es en túnel de tamaño medio, del orden de 8 metros de ancho o

menor. No se debe aplicar en terrenos de comportamiento plástico y no es

recomendable para sistemas de sostenimiento modernos como hormigón

proyectado y pernos.

La distribución de carga para el dimensionado del sostenimiento es la

siguiente:

- Presión uniforme vertical sobre la bóveda: Pm = ᵧ.Hr

- Presión uniforme sobre los muros: Ph > 0.3 Pm

- Presión uniforme sobre la solera, en su caso: Ps > 0. 5 Pm

Donde:

ᵧ = Densidad de la roca.

Hr = Carga de roca (m) deducida de la (Tabla N° 10), con B y H


Tabla N° 10: Cargas para dimensionar el sostenimiento: Clasificación de Terzagui.

Clase Terreno Tipo de terreno

Carga de roca Hr (m) Observaciones

Inicial Final

1

2

3

4

5

6

Roca

Roca

Roca

Roca

Roca

Roca

Dura y sana

Dura;

estratificada o

esquistosa.

Masiva;

moderadamente

diaclasada.

Moderadamente

fracturada;

bloques y lajas

Muy fracturada

Completamente

fracturada, pero

sin meteorizar

-

-

-

-

0 a 0.6

(B+H)

_

-

0 a .05 B

0 a 2.5 B

0.25B a 0.35

(B+H)

(0.35 a1.1)

(B+H)

1.1 (B+H)

Revestimiento solo hay

caídas de bloques

Depende de

buzamiento. Caída de

bloques probable

Caída de bloques

probable, empuje

lateral si hay estratos

inclinados.

Necesita estabilización

rápida. Empuje lateral

pequeño

Entibación inmediata.

Empuje lateral

pequeño.

Entibación continua.

Empuje lateral

considerable

6`

6”

Grava o

arena

Densa

Suelta

(0.54 a

1.2) (B+H)

(.094 a

1.2) (B+H)

(0.62 a

1.38) (B+H)

(1.08 a1.38)

(B+H)

Los valores más altos

corresponden a

grandes deformaciones

que aflojan el terreno

Empuje lateral:

Ph = 0.3 ᵧ (Hr.w.0.5)

7

8

Suelo

cohesivo

Profundidad

moderada

Profundidad

grande

(1.1 a 2.1)

(B+H)

(2.1 a 4.5)

(B+H)

Fuerte empuje lateral.

En libación continua

con cierre en la base

9 Suelo o

Roca

expansiva

Expansivo Hasta 90 m.

sea cual sea

(H+B)

Entibación continua y

circular y deformable

en casos extremos.


Observaciones:

B = Ancho del túnel

H = Alto del túnel

Expresiones válidas para profundidades mayor que 1.5 (B+H)

En las clases: 4, 5, 6, 6` y 6”, reducir la carga a la mitad por encima del nivel

freático.

· Índice RMR

La carga sobre el sostenimiento podrá estimarse según la expresión:

P = 100 – RMR . ᵧ . B = ᵧ . ht

100

Donde:

ht = 100 – RMR . B

100

Siendo:

RMR = Rock Mass Rating

ht = Altura de la carga de rocas (m)

B = Ancho del túnel (m)

ᵧ = Densidad de la roca (kg/m3)

· Índice Q

La presión en la clave en Kg/m2 (Pr) está dado por:

Pr = 2 . Jn1/2

. Q1/3

3 . Jr

Donde:

Pr = Presión en la clave

Jn = Índice de diaclasamiento que indica la cuantía de la fracturación

Q = Índice de Borton

Jr = Índice de rugosidad


Para tres familias de discontinuidades (Jn = 9) la expresión anterior sería:

Pr = 2 . Q1/3

Jr

Fig. N° 13.- Presiones sobre el sostenimiento (Barton)

La presión sobre los muros se obtiene con la misma expresión utilizada para

la clave, pero modificándole valor de Q, por considerar que en los muros la

presión (en rocas a partir de una cierta calidad) es menor que en la clave.

Por esta razón para poder aplicar la misma expresión, se considera una

mejora ficticia de la calidad de la roca a efectos del cálculo.

La modificación de Q se hace de la siguiente forma:

Para Q > 10 se emplea el valor de 5Q

Para 0.1 < Q < 10 se emplea valor de 2.5Q

Para Q < 0.1 se emplea el valor Q

Esta fórmula se representa gráficamente en la (Fig. N° 13), en función a Q y

Jr, estando dentro de la zona achurada los casos utilizados para la

elaboración del estudio.


g) Estimación de la longitud de avance sin soporte

A partir del índice RMR (Fig. N° 13), se presenta la longitud de avance sin

soporte y el tiempo de permanencia sin soporte (Fig. N° 14). Para ello de

procederá con los siguientes pasos, por ejemplo un RMR de 60:

Fig. N° 14.- Relación entre longitudes de tramos de túneles y tiempos de permanencia estable

sin soporte (Bieniawski)

- Longitud de excavación auto soportante (longitud de avance) = 2 m

(intersección de RMR = 60 con límite inferior y lectura en longitud

libre).

- Máxima luz = 12m. (intersección con una curva del límite superior, a

partir de la cual se produce el colapso).

- Tiempo de permanencia sin soporte para un avance de 6 m y 25 días

(intersección de 6 m con RMR = 60 y lecturas en tiempos).

h) Sostenimiento estimado a partir de RMR

La Tabla N° 11 presentada, indica los sostenimientos propuestos por

Biniaswki, en función al índice RMR.


Tabla N° 11: Sostenimientos propuestos por Bieniawski, aplicada a túneles de sección en

herradura.

CLASE

ROCA

RMR

EXCAVACIÓN

(avance mínimo)

SOSTENIMIENTO PRIMARIO

PERNOS (longitudes,

túneles de 10m de luz)

HORMIGON

PROYECTADO

CERCHAS

I

81 - 100

A sección completa

Avances de 3 m

Innecesario, salvo algún perno ocasional

II

61 - 80

Plena sección avances

de 1 – 1.5m

Apernado local en

bóveda, con longitudes de

2-3m y separación de 2-

2.5m, eventualmente con

malla

5 cm en bóveda

para

impermeabilización.

No

III

41 - 40

Galería en la clave.

Avance de 1.5 a 3m en

la galería

Apernado sistemático de

3-4m con separaciones de

1.5 a 2m en bóveda y

muros. Malla en bóveda

5 a 10 com en la

bóveda y 3 cm en

muros.

No

IV

21 - 40

Galería en la clave.

Avances de 1 a 1.5m

en la galería.


4-5m con separaciones de

1 a 1.5m en bóveda y

muros. Uso de malla.

10-15 cm en

bóveda, 10 cm en

muros. Aplicación

según avanza la

excavación

Entibación

ligera

ocasional.

Con

separaciones

de 1.5- 1.0m

V

< 20

Galerías múltiples.

Avances de 0.5-1m en

la galería de clave.


5-6 m con separaciones

de 1-1.5m en bóveda y

muros uso de malla

15-20 cm en

bóveda, 15 cm en

muros y 5 cm en el

frente. Aplicación

inmediata después

de cada voladura

Cerchas

separadas

0.75 – 1.0m

con blindaje

de chapas, y

cerradas en

piso

(eventual).

i) Fortificaciones y Sostenimientos Estimados a partir de Q

· Criterios empíricos

Se definen diversos tipos de sostenimientos, que constituyen el criterio

básico del sostenimiento dado por índice Q (Figura N° 14).

De = _ B_

ESR


Donde:

B = Diámetro, ancho o alto del túnel (m)

ESR = (Excavación Support Ratio), parámetro que depende del tipo de

excavación, cuyos valores se indican en la (Tabla N° 12).

En los casos de túneles sin sostenimiento, observaron que en ninguno de

ellos había más de tres familias de fracturas, estando estas inalteradas y en

excavaciones secas.

En los túneles en los que se coloque un sostenimiento provisional, el tipo a

elegir para el definitivo se obtendrá considerando un aumento de Q y ESR,

con lo que se obtendrá un tipo de sostenimiento menor que si no existiese

el provisional. Los valores que utilizarán en caso de existir sostenimiento

provisional, son:

Para Q, el valor 5 Q

Para ESR, el valor 1.5 ESR

Tabla N° 12: Valores ESR para distintos tipos de excavación Tipo de excavación ESR Nº DE CASOS

A Minas abiertas temporalmente, etc

B Pozos verticales

1) Sección circular

2) Sección rectangular

C Minas abiertas permanentemente, túneles

hidroeléctricos, túneles pilotos y galería de

avance para grandes excavaciones

D Cavernas de almacenamiento, plantas de

tratamiento de aguas, túneles pequeños de

carretera y ferrocarril, túneles de acceso

E Centrales eléctricas subterráneas, túneles

grandes de carretera y ferrocarril, cavernas de

defensa civil, intersecciones.

F Centrales nucleares subterráneas, estaciones

de ferrocarril, pabellones deportivos y de

servicio, etc.

3 – 5

2.5

2.0

1.6

1.3

1.0

0.8

2

83

25

73

2


Índice de calidad del túnel (Q) Figura N° 15.- Zona del Grafico Sostenimiento Recomendado

Zona “A” Sostenimiento no requerido

Zona “B” Pernos puntuales a 1.5 - 3 m

Zona “C” Pernos instalados sistemáticamente a 1.0 - 1.5 m

Zona “D” Pernos y Shotcrete, Pernos a 1 m

Zona “E” Pernos y Shotcrete con Fibras, Pernos a 0.5 - 1.0 m

Zona “F” Arcos de Acero, Shotcrete con Fibras > 15 cm, Pernos 0.5 – 1.0 m

Zona “G” Arcos de Acero y Concreto

· Sostenimiento de hormigón

Se calcula el espesor de este a partir de la siguiente expresión:

t = P . R

σc

Donde:

t = Espesor del hormigón revestimiento (cm)

P = Presión aplicada (Kg/cm2)

R = Radio interior del revestimiento (cm)

σc = Resistencia a compresión del hormigón (kg/cm2)

· Pernos


El espaciado se calcula a partir de de la presión y la carga de trabajo en

cada perno.

Bóveda: L = 2 + 0.15B

ESR

Muros: L = 2 + 0.15H

ESR

Donde:

L = Longitud después del perno (m)

B = Ancho de excavación (m)

H = Altura de excavación (m)

ESR = Parámetro que depende del tipo de excavación, ver Tabla N° 13

- Reglas prácticas para el dimensionamiento de los pernos

Longitud mínima de perno (L):

L > 2 . espaciado perno

L > 3 . ancho crítico de cuñas potencialmente inestables

Para luces menores de 6 m:

L > 1.5 luz

Para luces de 18 a 30 m:

L > 0.25 luz

Para luces de 6 a 18 m:

L interpolar entre 3 y 5 m de longitud.

Para luces mayores de 18 m:

L en muros = 1/5 . altura de la excavación

Máximo espaciado de pernos (S)

S > 1.5 L

S > 1.5 ancho crítico de cuñas inestables

Mínimo espaciado de pernos

S > 0.9m


La orientación de los pernos depende de la disposición de las cuñas

inestables. En el caso de sostenimientos puntuales la orientación de los

pernos depende de la disposición de los planos de las discontinuidades. Se

procurará conseguir un cocido lo más regular posible, cuando sea ésta la

función de los pernos. La longitud de los pernos para ajuste sistemático

depende de la siguiente ecuación:

L = 1.4 + 0.184 x B

Donde:

L = Es la longitud de los pernos

B = Alto o ancho de la excavación

ESR = Excavación support ratio

Ejemplo.

Un túnel carretero en condiciones normales de construcción tendrá un ESR

de 1, mientras que un túnel en condiciones de agua tendrá un ESR de 1.6.

· Hormigón proyectado.

No se indica una expresión para el cálculo del espesor de éste. Se

considera que en pequeñas capas (3-5cm) su función es evitar la alteración

de la roca, especialmente en las fracturas.

El hormigón proyectado como elemento soportante definitivo se considera

para una obra vial en espesores mínimos de 10 cm. Este factor corresponde

a la sumatoria de los espesores puestos durante las etapas de construcción

y de instalación de soporte definitivo.

Para un mejor resultado de soporte puede considerarse el uso de hormigón

proyectado mezclado con fibra de acero o juntos a malla electro soldada. El

uso de los diferentes sistemas será definido de acuerdo a las condiciones

geotécnicas del macizo rocoso.

5.6.4 Portales de excavación y excavaciones exteriores

Se define como portal de excavación el sector de los extremos de la obra

subterránea; es decir, entrada y salida de un túnel durante su etapa de

excavación (Figura N° 15). En este sector se suele diseñar una estructura

exterior especial que se desarrolla al inicio o término de la excavación

subterránea. Denominándose esta estructura túnel falso.


Figura N° 16.- Partes básicas de un portal

Básicamente, un portal plantea dos problemas. Por un lado, es necesario

analizar la estabilidad de los taludes a ejecutar para penetra suficientemente

en la ladera y comenzar a excavar el túnel con suficiente seguridad. Por otro

lado, es necesario resolver la construcción del túnel en sus primeras fases.

5.6.5 Túneles falsos

Su propósito puntual corresponde a diseñar una zona de protección y

contención en el sector de acceso, así como generar una sección

arquitectónica acorde con el entorno que lo rodea.

En forma general esta estructura lleva un recubrimiento de tierra que sirve

de amortiguador al impacto de bloques o deslizamientos que eventualmente

se produzcan en el corte de acceso al área tanto lateral como frontalmente.

Esta estructura deberá ser adecuada al terreno y su forma interior

corresponderá exactamente a la forma interior del túnel, no existiendo

diferencia entre ambas.

Se requerirá de diseños armónicos, coherentes y adecuados al medio

exterior. Todo diseño de este tipo de estructura deberá ser ejecutada por

arquitectos especialistas y deben ser evaluados desde el punto de vista

ecológico y de impacto ambiental. Los requerimientos que debe cumplir el

túnel falso.

Adecuada transición entre una estructura artificial y el medio natural. Diseño

tal que proteja a personas y vehículos de eventos tales como caídas de

rocas, agua, hielo, etc.


El camino exterior del portal, en ambos extremos, debe tener una pista

lateral adicional al lado derecho, o salida, que actúe como pista de

seguridad y permita el estacionamiento de vehículos que presenten algún

grado de dificultad mecánica, permitiendo así el tráfico libre y seguro.

Esta pista debe tener un ancho de 4 m. y un desarrollo de 150 m. Sólo en

condiciones especiales se podrá obviar esta condición de diseño.

5.6.6 Trincheras cubiertas

Las trincheras cubiertas corresponden a túneles, en general de carácter

urbano, que son excavados como un corte abierto o trinchera en donde se

funda una obra de concreto que corresponde al túnel y que luego se cubre

restituyendo el nivel del terreno superficial. El diseño debe considerar los

aspectos básicos de fundación sobre un terreno normalmente conformado

por suelos y debe considerar la carga tanto lateral como superior de los

rellenos con que deberá cubrir la obra.

Durante los trabajos de construcción un elemento importante es evitar

riesgos que corresponde al diseño de las excavaciones, las cuales deberán

ser suficientemente estables para ejecutar la obra y evitar de esta manera el

colapso de paredes que ocasionen daños en propiedades o vías laterales.

Para tal propósito el diseño podrás considerar tablaestacas, taludes

protegidos u otros métodos. Adicionalmente, se deben considerar

saneamientos superficiales para eventuales aguas de lluvias u otras que

puedan fluir hacia los taludes saturándolos y contribuyendo a su colapso.

5.6.7 Control de infiltraciones

El estudio hidrogeológico deberá anticipar las condiciones de infiltraciones

que se encontrarán durante la construcción de la obra y su posterior

operación.

Se deberá establecer un método de control de infiltraciones para evitar el

descubrimiento directo sobre las pistas de rodadura. Para esto el proyectista

deberá diseñar métodos de control de infiltraciones y su posterior

saneamiento o evacuación.

El control de infiltraciones puede efectuarse mediante revestimientos

impermeables, ya sea a la vista o dentro del concreto de revestimiento. Así

mismo puede considerarse tomas directas de chorros específicos a fin de


ser conducidas por medio de tuberías o canaletas de drenaje y la aplicación

de geotextiles.

El control de las infiltraciones se realizará por medio de drenajes o canaletas

laterales ya sea a ambos lados del túnel o en un solo lado. Estos sistemas

pueden ser cubiertos por una acera o enterrados y deben ser

dimensionados para los caudales que resulten de un estudio de evaluación

hidrogeológica.

Las zanjas de drenaje tendrán un mínimo de 0.5 m de profundidad y un

ancho de 0.5 m en la base. Usualmente una zanja de drenaje continua, en

un costado del túnel es suficiente como obra de control.

5.6.8 Revestimiento

Este revestimiento corresponde al diseño final de las paredes del túnel

proyectado. Este diseño final debe estar definido en forma anticipada a la

obra y su concepto de acabado estará de acuerdo a aspectos de estética y

arquitectura especial que se quiera dar a la obra.

Este criterio se deberá establecer al inicio del proyecto, considerando su

impacto en el sostenimiento que se aplicará en la fase de construcción, dado

que este puede ser parte del revestimiento final.

5.7 Geotextiles.

Material de gran importancia con propiedades para solucionar dificultades

geotécnicas, que podrá usarse en construcción de obras viales, vinculados

con la permeabilidad, drenaje, estabilidad, control permanente de erosión,

defensas temporales en control de finos, en pavimentación para atenuar la

reflexión de grietas, refuerzo de suelos y otros, cuyas características y

procedimiento se hallan expresadas en el EG-2000 del MTC.

Se recomiendan los geotextiles tejidos para el control de sedimentos, por

ejemplo cortinas de retención, para estabilizar caminos, etc. Estos

geotextiles no deben usarse en el drenaje de sub suelos y en control de

erosión.

Los geotextiles no tejidos se utilizarán para el drenaje de sub suelos y para

el control de la erosión, como para la estabilización de terraplenes y taludes

en suelos húmedos y/o saturados.


Los geotextiles usados en los trabajos especificados en este apartado

deberán cumplir los requerimientos que se presentan en la Tabla N° 13-1.

Tabla N° 13-1: Geotextiles Requerimientos de Supervivencia Propiedad

Ensayo

Unid

Requerimiento Geotextil (MARV)* Clase 1 Clase 2 Clase 3

E <50% E >50% E <50% E >50% E <50% E >50% Resistencia grab

ASTM D4632

N 1400 900 1100 700 800 500

Resistencia al rasgado trapezoidal

ASTM D4533

N 500 350 400 250 300 180

Resistencia al punzonamiento

ASTM D4833

N 500 350 400 250 300 180

Resistencia “Burst”

ASTM D3786

Kpa 3500 1700 2700 1300 2100 950

Resistencia a la costura

ASTM D4632

N 12600 810 990 630 720 450

* Newton (Kg.m/s2). (1) El valor mínimo promedio por rollo(“Minimun Average Roll Value (MARV)” (2) La elongación < 50% hace referencia a los geotextiles tejidos, medida según ensayo (ASTM D-4632) (3) La elongación > 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos, medida según ensayo (ASTM D-4632) (4) El valor (VMPR) para la resistencia al rasgado trapezoidal de los geotextiles tejidos monofilamento es de 250 N.

5.7.1 Función de los geotextiles

Actualmente, puede encontrarse diversa gama de geotextiles, en función de sus propiedades, características y necesidad pueden ser utilizados para cumplir las siguientes tareas:

a) Geotextiles usados para separación

Esta especificación implica separar la mezcla entre los suelos de subrasante y agregados o materiales seleccionados para conformar sub bases, bases, los que se colocaran sobre el geotextil de acuerdo a un espesor de diseño y valores de compactación establecidos, en los sitios señalados por los planos del proyecto o los indicados por el Ente Contratante. Las propiedades del geotextil para la separación deben estar en función de la gradación del material granular, de las condiciones geomecánicas del suelo de subrasante y de las cargas impuestas durante la ejecución de los trabajos, permitiendo en todo momento el libre paso del agua. Para esta especificación deben emplearse geotextiles Tejidos y/o No cuyas características deben cumplir las propiedades mecánicas e hidráulicas y ensayos ASTM referidas en la Tabla N° 13-2.

Tabla N° 13-2: Geotextiles para Separación - Requerimiento Propiedad Ensayo Unid. Requerimiento (MARV)**

Clase de geotextil - - Clase 2 de la Tabla 13-1 Permitividad ASTM D4491 Seg-1 0.02 Abertura aparente ASTM D4751 Mm 0.60 Resistencia retenida ASTM D4355 % 50% después de 500 horas en exposic. ** kiloPascal (N/m2)


Para evitar la mezcla de materiales debe soportar las cargas estáticas y dinámicas del material de aporte y del tráfico durante su colocación, así como también la retención de finos.

b) Criterios de aplicación del geotextil en la función de separación:

- El geotextil crea una barrera permeable entre suelos de distinta

composición y textura. De manera que estos materiales diferentes

quedan separados por lo cual conservan inalterables sus

propiedades hidráulicas y mecánicas, mientras puede fluir el agua a

través de los mismos.

- Debe elegirse un geotextil resistente a posibles daños mecánicos

durante su colocación, si el material se desgarra o se rompe pierde

su función de separación, debe ser resistente a la tracción y al

punzonamiento.

- El geotextil de separación es llamado anticontaminante y debe

retener las partículas finas de cierta granulometría sometida a carga

estática o dinámica.

- La durabilidad del geotextil es de fundamental importancia de

acuerdo al terreno donde se coloca.

En general los geotextiles usados en tierra reforzada deberán cumplir lo establecido en la Tabla N°13-3.

Se pueden considerar dos tipos de refuerzos:

- Refuerzo en la tracción, eliminando las fuerzas de vuelco. Por ej.: en muros de contención, por intercalación del geotextil hacia el interior del muro.

- Estabilización del suelo mediante confinamiento de partículas evacuando por supresión el agua contenida.

En esta función de refuerzo deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

- Curva de deformación - Resistencia mecánica a la tracción, punzonamiento y desgarro - Fluencia, fatiga y fricción contra el terreno. Además ayuda a

mejorar la calidad de soporte del suelo.


Tabla N° 13-3: Requisitos para Refuerzo Propiedad Ensayo Unidad Requerimiento

Clase de geotextil - - Clase 1 de la tabla 13-1 Permitividad ASTM D4491 Seg-1 0.05 Abertura aparente* ASTM D4751 mm 0.43 Resistencia UV ASTM D4355 % 50% después de 500 horas de

exposición

c) Geotextiles usados para filtración y subdrenaje

Las características del geotextil para el cumplimiento de esta función deben reunir propiedades de retención de un material de ciertas partículas sometidas a fuerzas hidrodinámicas al tiempo que permita el pasaje de fluidos. La función de filtro deberá garantizar su estabilidad hidráulica.

Así mismo debe retener las partículas de grano fino del suelo, evitando el desarrollo de la presión de poros intersticiales en la masa del suelo en consideración, de acuerdo a los requerimientos del diseño. Los geotextiles usados para filtración y sub drenaje deberán cumplir lo establecido en la Tabla N° 13-4. · Criterios a aplicar el geotextil en la función de Filtración:

El geotextil se coloca entre el suelo y el material drenante, siempre que cumpla con ciertos requisitos de retención de partículas y de permeabilidad, se debe tener presente los siguientes criterios:

- El material geotextil filtra las partículas del suelo permitiendo así que el

agua llegue al sistema de drenaje.

- El tamaño de los poros es un parámetro importante ya que el geotextil

filtrante se elige por su abertura de filtración y por su permisividad.

- La permeabilidad del geotextil debe ser mayor que la propia

permeabilidad del terreno que deberá filtrar. Su lámina filtrante debe

retener finos ya que de lo contrario una estructura de ingeniería

hidráulica puede llegar a colapsar. Además el geotextil debe tener un

diseño tal que impida la acumulación de finos a fin de evitar la

colmatación del sistema por la granulometría del suelo.

- Debe ser un material resistente a la perforación, a la acción de

productos químicos ya la putrefacción.

En el caso de impermeabilización, los traslapos de los rollos no se colocarán

sino que se unirán por medio de ligantes.


Tabla N° 13-4: Geotextiles para Sub Drenaje

Propiedad

Ensayo

Unidad

Requerimiento (MAVR)**

Porcentaje de suelo a retener que pasa la malla 0.075min (N° 200)

< 15 15 – 50 > 50

Clase de geotextil - - Clase 2 de la 13- 1 Permitividad ASTM D4491 Seg - 1 0.5 0.2 0.1 Abertura aparente ASTM D4751 Mm 0.43 0.25 0.22 Resistencia retenida UV ASTM D4355 % 50% después de 500 horas de exposición

d) Geotextiles usados para protección

Para esta actividad el geotextil, debe estar diseñado para que el sistema geotécnico no sea deteriorado. Debiendo colocarse de una forma tal que no produzcan daños mecánicos de abrasión y/o punzonamiento tanto al geotextil como a la infraestructura vial que se desea proteger.

En esta función de protección deben tenerse en consideración los siguientes aspectos:

- Resistencia al punzonamiento - Perforación dinámica por caída libre de cono - Espesor (efecto colchón para protección de la geomembrana)

Para ello al menos deberán cumplir los requerimientos mostrados en la Tabla N° 13-5

Tabla N° 13-5: Geotextiles para control permanente de erosión (protección)-

Requerimiento

Propiedad

Ensayo

Unid

Requerimiento (MARV)** Porcentaje de suelo a retener que pasa la malla 0.075min. (N° 200)

< 15 15 - 50 > 50

Clase de geotextil - - · Tejidos de

monofilamento - - Clase 2 de la tabla N° 13-1

· Los otros geotextiles - - Clase 1 de la tabla N° 13-1 Permitividad ASTM D4491 seg-1 0.7 0.2 0.1 Abertura aparente (AOS)* ASTM D4751 mm 0.43 0.25 0.22 Resistencia retenida UV ASTM D4355 % 70% después de 500 horas de exposición

e) Geotextiles usados para Pavimentos

Para aplicación de geotextiles en contacto con capas de concreto asfáltico, para disminuir la posibilidad de grietas en refuerzo de pavimentos antiguos, se deberán cumplir los requerimientos que se muestran en la Tabla 13- 6.


Tabla N°13- 6: Geotextil para pavimentación (MARV*)

Propiedad Ensayo Unidad Requerimiento Resistencia Grab. ASTM D4632 N 450 450 Masa por unidad de área ASTM D776 gm/m 2 140 Deformación última ASTM D4632 % 350 Retención asfalto Texas DOT ítem 3099 l/m2 Certificación del fabricante Punto de fusión ASTM D276 °C 150

* MARV = Promedio-2 (Desviación Estándar). No se permite el uso de valores típicos o promedios.

f) Geotextiles usados para defensas temporales

Los geotextiles que se use temporalmente durante construcción para proteger los causes naturales y las obras de drenaje de materiales finos transportados por agua de escorrentía, deberán cumplir los requisitos expresado en la Tabla N° 13-7

Tabla N°13-7: Geotextiles usados en defensas temporales-Requerimientos

Propiedad

Ensayo

Unidad

Requerimiento (MARV)* Defensa soportad

a

Defensa no soportada

E > = 50% E < 50% Espaciamiento máximo entre postes

- m 1.20 1.20 2.00

Resistencia grab. ASTM D4632 N · En la dirección de

máquina - N 400 550

· En la dirección transversal

- N 400 450

Permitividad ASTM D4632 seg-1 0.05 Abertura aparente ASMT D4632 Mm 0.60 Resistencia retenida ASTM D4632 % 70% después de 500 horas de

exposición

g) Geotextiles usados para estabilización

Cuando se usen geotextiles para estabilizar materiales, fundamentalmente para incrementar su resistencia al corte y a la deformación, deberán cumplir como mínimo los requerimientos que que se muestran en la tabla N° 13-4

h) Geotextiles usados en control permanente de erosión

Los geotextiles usados directamente para control de erosión superficial e indirectamente, bajo enrocados de protección (tipo rip – rap), debe cumplir los requerimientos que se muestran en la Tabla N° 13-5.

Los límites por cumplir en cada una de las funciones dependerán del uso previsto del geotextil y estarán definidos en las respectivas especificaciones y en los planos de cada proyecto.

5.7.2 Aplicaciones de los geotextiles

Los geotextiles podrán aplicarse en las tareas siguientes:


a) Vías

En la construcción de vías pavimentadas y no pavimentadas, los geotextiles mejoran la capacidad portante del terreno, al permitir una mejor distribución de las cargas producidas por el tráfico. Actúan como separador entre la sub-base y la sub rasante evitando el ascenso de finos debido a cargas repetitivas, debiendo identificarse las bondades de cada geotextiles.

- Permiten la construcción de vías sobre suelos blandos y saturados. - Crean una condición drenada en el relleno mejorando las propiedades

de resistencia del material. - Disminuyen los espesores iniciales de la base y sub-base. - Actúan como filtro impidiendo el arrastre del material durante el flujo del

agua. - Logran un mejor confinamiento de los agregados. - Mejoran la superficie de rodadura. - Evitan el desarrollo de baches o hundimientos. - Incrementan la vida útil del pavimento. - Reducen el programa de mantenimiento de la vía.

b) Repavimentación

El elevado grado de saturación en ciertos tramos de construcción de las vías, es la causa principal del deterioro de los pavimentos. Para ello debe colocarse el geotextil entre la capa vieja y la capa nueva del asfalto, actuando como una barrera impermeable que impide la infiltración del agua a la sub-estructura del pavimento. Con la aplicación del geotextil se lograra:

- Retardar la propagación de grietas del pavimento antiguo a la nueva

superficie. - Mejoran las condiciones de estabilidad del pavimento.

c) Sub drenes

Los Geotextiles a utilizarse deben cumplir la función de separadores permeables en la construcción de sistemas de drenaje. Permiten el paso del agua filtrando los materiales finos y evitando la formación de cavernas debido a la erosión. Con el uso de geotextil para estas aplicaciones se logra:

- No requieren la conformación de suelos con gradación determinada

para filtro. - Evitan la colmatación del sistema de drenaje. - Aumentan los rendimientos de la construcción. - Incrementar la vida útil de las estructuras de drenaje. - Muros de contención. - Los geotextiles cumplen una función de refuerzo. Permitiendo la

estabilidad de taludes con pendientes más inclinadas - Disminuyen el costo total de la obra comparativamente con técnicas

convencionales.


- Reducen el tiempo de construcción. - No requieren de mano de obra especializada para su construcción.

d) Tratamiento de muros

Para la aplicación de tratamiento de muros de contención, con el fin de resguardar y mejorar las condiciones de fundación del mismo se logra:

- Evitar filtraciones en los perfiles de los ríos. - Disipan la presión hidrostática contra el muro de ampliación de

plataforma de carreteras. - Evitan la contaminación del material de relleno con el suelo natural.

En fin el campo de aplicación de los geotextiles es bastante amplio que de acuerdo a la capacidad portante del terreno también puede utilizarse en: Terraplenes, Gaviones, en ferrocarriles, etc.

5.7.3 Ventajas en el uso de los geotextiles

Por su versatilidad y comodidad, los geotextiles presentan una serie de ventajas, frente a otras estructuras, los cuales son las causas del espectacular incremento de su empleo, destacando las siguientes:

- Facilidad de puesta en obra. - Permiten ahorros de tiempo de ejecución. - Posibilitan soluciones geotécnicas y medioambientales correctas. - Ofrece muchas variantes y posibilidad de uso. - Aumenta la vida útil del pavimento. - Disminuye los costos de mantenimiento. - Presentan una alternativa más económica comparada con métodos

constructivos tradicionales. - Son versátiles, flexibles, resistentes y se adaptan a las irregularidades

de las superficies y condiciones del clima donde se colocan. - Son de fácil manejo y no requieren de personal y equipo especializado

para su instalación.

5.7.4 Lineamientos de instalación del geotextil

Para la instalación de los geotextiles se deberá tener presente el siguiente procedimiento:

a) Geotextil no tejido

- Aplicar el geotextil no tejido sobre superficies lisas, libres de objetos que puedan dañar al geotextil.


- El geotextil puede desarrollarse a mano o utilizando algún equipo adaptado para esta función, evitando en lo posible las arrugas.

- La unión o traslape no debe ser menos de sesenta centímetros (0.60m) o la indicada por las especificaciones de diseño, también pueden usar uniones cosidas o grapadas.

- El geotextil no se puede fijar al suelo por medio de anclas o broches, ó piedras lisas.

- El material no debe ser pisado directamente por equipos de construcción. Debe existir una capa de 20 o 30 centímetros de relleno para proteger el material de estos equipos y proporcionar confinamiento.

b) Geotextil tejido

- El geotextil no se puede fijar al suelo por medio de anclas o broches, o piedras lisas.

- El material no debe ser pisado directamente por equipos de construcción, debe existir una capa de 20 o 30 centímetros de relleno para proteger el material de estos equipos y proporcionar confinamiento.

- Es recomendable no tener expuesto el material geotextil al sol por más de 15 días.

- El geotextil debe ser totalmente cubierto por la carpeta asfáltica.

En caso de que el geotextil se dañe durante cualquier etapa de su instalación, la sección dañada deberá ser reparada por el Constructor, a su coste. La reparación se podrá efectuar cortando un trozo de geotextil suficientemente grande para cubrir el área dañada.

Todas las arrugas que se formen durante la colocación de la tela o del material suprayacente, se doblarán y alisarán.

El geotextil sobrante de esta operación deberá ser retirado por el constructor y dispuesto en la forma y en los sitios apruebe el interventor.

En el traslapo del comienzo del segundo rollo del geotextil se colocará debajo del final del primero, asegurándolo por métodos por el fabricante

5.7.5 Control de Calidad del geotextil

El contratista someterá a la aprobación de la supervisión, el geotextil que utilizará en la obra, de acuerdo con las aplicaciones y lo exigido en estas especificaciones.

Todos los geotextiles deben llegar a la obra perfectamente referenciados y el contratista exigirá a su proveedor, el envío de los resultados correspondiente a cada rollo.


No se permitirá valores de catálogo, verificando que se encuentre entre las especificaciones. Por cada 1,500m2 de un geotextil del mismo tipo, el contratista enviará a un laboratorio especializado, muestras para verificación de resultados. Este laboratorio debe ser diferente del que posee el proveedor o el productor. Las muestras serán tomadas en presencia del supervisor, de acuerdo con los procedimientos de muestreo solicitados en la Norma AASHTO-D4354.

El contratista, de acuerdo con lo establecido rechazará el geotextil si este

incumpla una o más exigencias de las pruebas.

Por ningún motivo se aceptarán geotextiles rasgados, agujereado y/o con

indicios de haber sido usados.

5.7.6 Equipo

Los geotextiles podrán colocarse manualmente o por medios mecánicos;

cuando los traslapos deben ser cosidos, se deberá disponer de los elementos

para efectuar las costuras

Para ello se deberá contar en la obra con un equipo que posea un mecanismo

apropiado para su instalación. También deberá tener un estampador que

garantice la adherencia del geotextil a la carpeta existente con el adecuado

riego de liga.

5.7.7 Forma de pago

El pago de los geotextiles para las aplicaciones indicadas en esta sección se pagará de acuerdo a los precios unitarios respectivos pactados en el contrato, los que incluirán todas las exploraciones para suministrar, transportar, colocar en el punto de aplicación, control de calidad y todo costo relacionado con la correcta ejecución de cada trabajo aceptado, a satisfacción del supervisor.

5.7.8 Unidad de medida

Para todas la aplicaciones de geotextiles la unidad de medida será el metro cuadrado (M2), aproximado al décimo de metro cuadrado, de geotextil realmente suministrado y colocado en obra, sin considerar los traslape, debidamente aceptado por el supervisor.

5.7.9 Recepción

Se controlará en la Recepción que el material recibido sea el pedido, comprobando espesor y gramaje del geotextil, que esté sano, sin desgarros ni roturas y verificar que la protección de plástico esté completa.

5.7.10 Certificado de Garantía


Exige al fabricante el Certificado de Garantía, lo cual indica que el material ha sido sometido a los ensayos correspondientes y que cumple con lo especificado por la norma.

Cada despacho deberá venir acompañado de una certificación del fabricante

que garantice que el producto satisfaga las exigencias de calidad indicadas

en los documentos del proyecto y en esta especificación.

5.7.11 Aspectos a tener en consideración

Los geotextiles deben extenderse sobre superficies libres y exentas de

materiales con puntas, bordes cortantes o punzantes.

No colocar geotextiles durante lluvias o cuando la temperatura ambiente sea

menor a 2º C.


CAPÍTULO VI:

ANEXOS

6.1 BIBLIOGRAFÍA

(Autor) (1980) Mecánica de Suelos en la Práctica de la Geología Aplicada a la Ingenieria (509). (Autor) (2002). “Geología Aplicada a la Ingenieria Civil (509). (Autor) (2003). “La Ingenieria de Suelos en las Vías Terrestres (Carreteras, Ferrocarriles y Aeropuertos”. Volumen I. (Autor) (2003). “Mecánica de Suelos y Cimentaciones”. (Autor) 2ª Edición (1975). “Geotecnia y Cimentaciones I Propiedades de los Suelos y

de Las Rocas”.

(Autor) 2ª Edición (1991). “Geotecnia y Cimientos II Mecánica de Suelos y de las

Rocas”.

(Autor)Fundamentos de Ingenieria Geotécnica (1985).

(Editorial) José Antonio Jiménez Salas, Primera Parte (1980) “Geotecnia y Cimientos

III”.

(Editorial) José Antonio Jiménez Salas, Segunda Parte (1980) “Geotecnia y Cimientos

III”.

Asociación de Carreteras de Japón (1984). “Manual de Protección de Taludes”.

Braja M. Das, 4ta. Edición (2001). “Principio de Ingeniería de Cimentaciones”.

Carlos López Jimeno (2004). “Manual de Estabilización y Revegetación de Taludes”.

Carlos López Jimeno (2006). “Manual de Túneles y Obras Subterráneas”.

Carlos López Jimeno (2007). “Ingeotúneles”.

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Manual De Ingenieria de Taludes.


Galabru Paul. Editorial Reverte (2004) “Cimentaciones y Túneles”.

Gianfranco Perri. (1992). “Evolución de los criterios y métodos para el análisis y diseño geotécnico-estructural de los túneles del Metro de Caracas”. Guía para la Ejecución de Diseños Viales de la Corporación Andina de Fomento –CAF

(2008).

Jorge Dávila Burga (1995). Diccionario Geológico Segunda Edición.

José A. Jiménez Salas. Editorial Omega S.A (1975) “Curso Práctico de Mecánica de

Suelos”.

Josep Suriol - Antoni Lloret (2005). “Geotecnia Reconocimiento del terreno”.

Juárez Badillo E., Rico Rodríguez A. (1992). “Mecánica de Suelos”. Tomo III. Editorial

Limusa.

Luis González de Vallejo, Editorial Isabel Capella (2002). “Ingeniería Geológica”.

Ministerio de Obras Públicas de Chile, (2002). “Manual de Carreteras”.

Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2000). Especificaciones Técnicas

Generales para Construcción de Carreteras (EG-2000) Tomo I.

Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2000). Especificaciones Técnicas

Generales para Construcción de Carreteras (EG-2000) Tomo II.

Ministerio de Transportes y Comunicaciones, (2003). “Manual de Diseño de Puentes”.

Ministerio de Transportes y Comunicaciones, (2008). “Manuales para el Diseño de

Carreteras de Bajo Volumen de Tránsito”.

Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción, (2001). “Manual

de Diseño Geométrico de Carreteras”.

Ramón Irles. Publicaciones de la universidad de Alicante (2004) “Mecánica de Medios

Continuos para Ingenieros Geólogos”.

Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Geológica

Geotecnia, Prof. Norly Belandria.


6.2 GLOSARIO DE TÉRMINOS

1. AGREGADOS: Es el conjunto de partículas inorgánico de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados por la NTP 400.11 y se dividen en agregados finos y agregados grueso.

2. ÁRIDOS: Se define áridos a los materiales rocosos, formados por agregados de uno o más minerales, que son utilizados principalmente en procesos de la construcción y obras públicas. Según su origen existen tres tipos de áridos:

- Áridos de canteras naturales.- Es proceso de labores de un

yacimiento que ha sido sometido únicamente a procesos mecánicos, pueden ser de forma redondeadas y de forma angulosa.

- Áridos de cantera artificial.- Es el que procede de un proceso

industrial y ha sido sometido a alguna modificación físico – químico.

- Áridos reciclados.- Es el resultado del reciclaje y/o recuperación de

residuos de demoliciones de construcciones y escombros. En este caso, hablamos de recuperar rocas duras, para clasificarlas y transformarlas en arena, ripio, hormigón, material de base y sub base para la construcción de infraestructuras vial y/o lugar donde se extrae piedras y otros materiales usados en la construcción.

3. AFLORAMIENTO: Parte de un terreno visible en la superficie de la tierra.

4. AGUAS SUBTERRÁNEAS: Flujo de aguas por debajo la superficie de un terreno. 5. CALICATA: Exploración vertical que se hace en un determinado terreno para

determinar, identificar, y clasificar los materiales constituyentes de los suelos de fundación a través de su estratigrafía y ensayos.

6. CANTERA: Es una explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos. Las canteras suelen ser explotaciones de pequeño tamaño.

7. CBR: (Razón de Soporte de California), es la relación expresada en porcentaje, entre la presión necesaria para hacer penetrar un pistón de 50mm de diámetro en una masa de suelo compactada en un molde cilíndrico de acero a una velocidad de 1.27mm/min. Para producir deformaciones de hasta 12.7mm (1/2”) y la que se


requieren para producir las mismas deformaciones de un material chancado normalizado, al cual de le asigna un valor al 100%.

8. COMPRESIÓN: Esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la acción de dos

fuerzas opuestas que tienden a disminuir su volumen.

9. EROSIÓN: Desgaste producido por el agua en la superficie de rodadura o en otros elementos de la carretera.

10. ESTABILIZACIÓN DE SUELOS: Mejoramiento de las propiedades físicas de un suelo a través de procedimientos mecánicos e incorporación de productos químicos, naturales o sintéticos. Tales estabilizaciones, por lo general se realizan en las superficies de rodadura o capas inferiores de la carretera, y son conocidas como suelo cemento, suelo cal y otros diversos.

11. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD: Documento técnico que contiene el diseño preliminar del proyecto con la finalidad de obtener la valoración de los beneficios y costos de la alternativa seleccionada.

12. ESTUDIO DE PERFIL: Documento técnico que comprende la estimación inicial tanto de aspectos técnicos como de beneficios y costos de un conjunto de alternativas.

13. ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD: Documento técnico que comprende el análisis preliminar de diferentes alternativas, con el objeto de seleccionar la más conveniente en función del costo y beneficio del proyecto.

14. ESTUDIO DE PREINVERSIÓN: Documento técnico que se realiza con la finalidad de obtener la declaración de viabilidad de un proyecto de inversión pública, comprendiendo etapas a nivel de perfil, pre factibilidad y factibilidad.

15. ESTUDIO DE SUELOS: Documento técnico que engloba el conjunto de exploraciones e investigaciones de campo, ensayos de laboratorio y análisis de gabinete que tiene por objeto estudiar el comportamiento de los suelos y sus respuestas ante las solicitaciones de carga.

16. ESTUDIO DEFINITIVO: Documento Técnico donde se establecen los detalles de diseño de ingeniería de los elementos que constituyen el proyecto vial y que contiene como mínimo lo siguiente: i) Resumen ejecutivo, ii) Memoria descriptiva, iii) Metrados, iv) Análisis de precios unitarios, v) Presupuesto, vi) Formulas polinómicas (según corresponda), vii) Cronogramas, viii) Especificaciones Técnicas, ix) Estudios básicos, x) Diseños, xi) Plan de mantenimiento, xii) Impacto Ambiental, xiii) Planos.

17. ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA: Documento técnico que forma parte del estudio definitivo y contiene como mínimo lo siguiente: tráfico; topografía; suelos; canteras y fuentes de agua; hidrología y drenaje; geología y geotecnia.


18. FACTOR DE SEGURIDAD: Relación entre las fuerzas que ayudan a la estabilidad

del terreno y las que producen su inestabilidad. 19. FALLA ACTIVA: Es una falla que ha tenido desplazamientos en la superficie del

terreno durante el Holoceno (aproximadamente los últimos 11.000 años) y por lo tanto, existe la amenaza de afectar las estructuras que se construyen sobre ella.

20. FINOS: Porción del agregado fino o suelo que pasa la malla Nº 200 (0,074 mm).

21. FISURA: Fractura fina, de varios orígenes, con un ancho igual o menor a 3 milímetros.

22. GÁLIBO: Distancia libre entre el fondo de la superestructura del puente y el nivel de aguas máximas del río.

23. GAVIONES: Tipo de muro de diversos usos conformado por lo general de malla metálicas rellenadas por material pétreo según diseño.

24. GEODINÁMICA EXTERNA: Conjunto de factores geológicos de carácter dinámico, que actúan sobre el terreno materia del estudio geológico y geotécnico.

25. GEOTEXTIL: Material de construcción sintético u orgánico que existe en grandes variedades y tienen una amplia gama de aplicaciones en obras viales.

26. GPS (SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL): Es un instrumento de medición tridimensional utilizada en topografía para establecer puntos de control mediante coordenadas así como para definir posiciones exactas en cualquier lugar del mundo durante las 24 horas del día.

27. GRANULOMETRÍA: Representa la distribución de los tamaños que posee el agregado mediante el tamizado según especificaciones técnicas.

28. GRAVA: Agregado grueso, obtenido mediante proceso natural o artificial de los materiales pétreos.

29. GRIETA: Fractura, de variados orígenes, con un ancho mayor a 3 milímetros, pudiendo ser en forma transversal o longitudinal al eje de la vía.

30. INESTABILIDAD: Proceso en el cual los materiales geológicos como el suelo o rocas representan baja capacidad de resistencia a esfuerzos externos e incluso a su propio peso, como consecuencia de saturación por agua, presión de poros u otros agentes que disminuyen su resistencia.

31. INUNDACIÓN: Son todos los procesos en los cuales una corriente permanente ó no, se sale de su cauce normal, afectando los predios adyacentes, hasta un determinado nivel. La amenaza por este proceso la constituye un fenómeno mismo


de la inundación producida por agua y/o material de arrastre, y/o la erosión producida por el socavamiento de los taludes laterales del cauce.

32. LICUEFACCIÓN O LICUACIÓN: Fenómeno causado por la vibración de los sistemas en los suelos granulares saturados y que produce el incremento de la presión del agua dentro del suelo con la consecuente reducción de la tensión efectiva. Dependiendo del estado del suelo granular saturado al ocurrir la licuación se produce el hundimiento y colapso de las estructuras cimentadas sobre dicho

suelo.

33. LIMO: Suelo de grano fino con poca o ninguna plasticidad que en estado seco apenas tiene la cohesión necesaria para formar terrones fácilmente fiables. El tamaño de sus partículas está comprendida entre 0.005mm y 0.08mm.

34. MAPA DE ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA: Mapa de las áreas que de acuerdo a los estudios técnicos realizados poseen determinadas limitaciones de origen geológico, geotécnico o hidrológico.

35. MUESTRA INALTERADA: Muestra extraída sin alterar las condiciones naturales del suelo.

36. NIVEL FREÁTICO: Nivel superior del agua subterránea en el momento de la exploración. El nivel se puede dar respecto a la superficie del terreno o a una cota de referencia.

37. OBRAS DE ARTE: Diseño de ejecución de obras geotécnicas y protección de taludes en vías y locaciones rurales, con afectación de de inestabilidad estructural del suelo. Aplicaciones técnicas a estabilidad de suelos y movimiento intersticial del agua, para disminución de la carga vertical y horizontal en suelos que ejercen soportes de obras de infraestructura o de locación, construcción de filtros, muros, gaviones en concreto simple y estructural, alcantarillas, pozos, cunetas, refuerzo con geomembranas sintética.

38. PENDIENTE DEL TALUD: Identifica el ángulo o nivel de conformación del talud natural o artificial con respecto a la horizontal; se puede medir en grados, ángulo, porcentaje o relación horizontal/vertical.

39. PERMEABILIDAD: Factor que mide la resistencia de los materiales al libre flujo del agua, y puede definir el régimen de aguas subterráneas, concentración de corrientes, etc.

40. PIE DEL TALUD: Corresponde al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte inferior del talud. Un talud puede tener varios puntos de pié. Los criterios de las presentes normas deben cumplirse para todos y cada uno de los puntos de pié de talud identificados.

41. PIEZÓMETRO: Equipos instalados para medir las fluctuaciones del nivel freático de un acuífero en una localidad determinada.


42. PRESIÓN ADMISIBLE POR ASENTAMIENTO: Presión que al ser aplicada por la cimentación adyacente a una estructura, ocasiona un asentamiento diferencial igual al asentamiento admisible.

43. PROFESIONAL RESPONSABLE: Ingeniero Civil, registrado y habilitado por el Colegio de Ingenieros del Perú.

44. RELLENO: Proceso de instalación y conformación de un depósito de terraplén de tierra, grava u otro material, el cual debe cumplir con ciertas condiciones mínimas de compactación.

45. REPTACIÓN: Movimientos superficiales extremadamente relentizados y prácticamente imperceptibles, salvo después de largos periodos de medidas; movimientos que suelen ocurrir en unos materiales ricos en arcillas, que con una cierta periocidad se embeben de agua. La relentización puede verse precedida por una intervención estructural del substrato buzante a contra pendiente.

46. SOCAVACIÓN: Degradación y descenso del fondo del cauce por efecto de altas velocidades erosionantes, generalmente cuando se presentan avenidas y crecientes.

47. SOLIFLUXIÓN: Movimiento relativamente rápido, donde toman identidad la presión del agua intersticial y la plasticidad de los materiales se desarrollan en depósitos de acumulación y en formaciones limosas o arcillosas susceptibles de formarse.

48. SONDEO: Excavación profunda de forma circular realizada con equipos mecánicos, con el objeto de recuperar muestras de suelo y/o roca o conocer las propiedades de estos materiales.

49. SUELOS COLAPSABLES: Suelos que al ser humedecidos sufren un asentamiento o colapso relativamente rápido, que pone en peligro a las estructuras cimentadas sobre ellos.

50. TALUD: Es una superficie inclinada del terreno. Las pendientes con ángulo superior a 30º con la horizontal y de altura total acumulada superior a tres metros se consideran como talud.

51. TOPOGRAFIA: Representación gráfica de la superficie de la tierra, con sus formas y detalles, tanto naturales como artificiales sobre una superficie plana.

RD 16-2012-MTC 14 Publicacion Seccion Geologia y...

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