EXPLORACIÓN Y MUESTREO

UNIDAD I. EXPLORACIÓN Y MUESTREO

El muestreo en suelos implica la aplicación de los diferentes métodos usados para investigar las características de un sitio mediante la extracción de muestras alteradas e inalteradas. Las muestras sirven posteriormente para realizar las pruebas necesarias de laboratorio con el fin de definir la estratigrafía y propiedades de los suelos y rocas.

I.1 Distintos tipos de muestras

Para la clasificación preliminar de un suelo, ó para determinar sus propiedades en el laboratorio, es necesario contar con porciones ó muestras del mismo. En cuanto al propósito con el que se toman las muestras, éstas se clasifican en muestras de inspección y de laboratorio. De las primeras sólo se requiere que sean representativas; en cambio, las muestras destinadas a estudios de laboratorio deben llenar una serie de requisitos sobre tamaño, método de obtención, embarque, etc.

Tanto las muestras de inspección como de laboratorio pueden ser inalteradas, cuando se toman todas las precauciones para procurar que la muestra esté en las mismas condiciones en que se encuentra en el terreno del cual procede y alteradas en caso contrario.

En la construcción de cortinas de presas y, en general, en las diferentes estructuras de tierra que integran los distritos de riego, el estudio de los materiales provenientes de bancos de préstamo se hace con base en muestras alteradas.

El estudio de los problemas de cimentación de las anteriores estructuras requiere, por lo contrario, muestras inalteradas. Conviene observar que la palabra inalterada no debe interpretarse en su sentido literal. Es imposible evitar que la muestra sufra cierto grado de alteración durante el muestreo y después de él.

I.1.1 Tamaño y protección de la muestra

La cantidad de suelo que hay que enviar al laboratorio depende del programa de pruebas, y debe ser suficiente para repetir los ensayes cuyos resultados se juzguen incorrectos ó dudosos. Las muestras alteradas usuales en estudios de materiales provenientes de un banco de préstamo pueden constar de 50 a 60 kg de material.

La Figura 1 da una idea de la forma en la que se reparte una muestra de este tipo en el laboratorio y de las cantidades que se necesitan para cada prueba; para estudios especiales el laboratorio indicará las cantidades necesarias.

Figura 1. Repartición de una muestra en el laboratorio, según la prueba.

Si el material contiene grava, estas cantidades deben incrementarse; cuando el porcentaje de grava sea del 40% o mayor, estas cantidades deben duplicarse.

Cuando el contenido de agua natural del material no tiene importancia, por ejemplo, si se trata de un material superficial sometido a grandes variaciones climáticas, o de un material con finos arcillosos, las muestras pueden ser enviadas al laboratorio en costales de malla cerrada o en cajones de madera. En caso contrario, es importante enviar, por lo menos, una porción representativa de la muestra con su contenido de agua natural en un frasco de vidrio con tapa hermética o en una bolsa de plástico perfectamente bien cerrada y colocarla en el cuarto húmedo para que se conserve en estado natural.

Las muestras inalteradas deben protegerse recubriéndolas con parafina y brea con una proporción del 80% de parafina y 20% de brea, sujetándolas con vendas de manta, siguiendo las instrucciones que se mencionan mas adelante.

I.1.2 Muestreo superficial

El muestreo a cielo abierto debe considerarse como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo. Los bancos de préstamo se muestran, generalmente, abriendo pozos o zanjas con pico y pala o con la ayuda de medios mecánicos y labrando calas en las paredes o en el fondo de la excavación. Las palas de postear y las posteadoras mecánicas permiten obtener muestras alteradas representativas del suelo sin hacer grandes excavaciones. Se describen a continuación los principales procedimientos de muestreo superficial, cuyos principios se aplican, fácilmente, a métodos de muestreo por medios mecánicos. Independientemente del método empleado, es importante anotar todas las observaciones realizadas sobre el material “In situ” en un registro de campo, Formato I.

I.1.3 Equipo

Para pozos a cielo abierto.

• Pico y pala.

• Hachuela (piolet)

• Bote de lámina, 18 litros

• Costales o cajones

• Hoja de lámina ó lona de 1.50 x 1.50 m aproximadamente

• Etiquetas

Para sondeos con pala de postear.

• Pala de postear, con extensiones.

• Pala de mano

• Hoja de lámina ó lona de 1.50 x 1.50 aproximadamente

• Costales o cajones

• Etiquetas

Para muestras inalteradas en suelos blandos:

• Tubo muestreador de lámina negra de 1.59 mm (1/16”) de espesor, 12.8 (5”) de diámetro y 25 cm de longitud con filo en la boca.

• Espátula de abanico y cuchillo

• Vendas de manta.

• Hachuela

• Barreta

Para empacar muestras inalteradas

• Cajón con tapa

• Aserrín, viruta o paja

• Estufa de gasolina

• Brochas

• Vendas de manta

• Charola con parafina y brea (Una parte de brea y cuatro de parafina)

I.1.4 Muestras alteradas

El muestreo debe realizarse por capas si la explotación se piensa hacer con escrepas; en caso de utilizarse palas mecánicas o dragas, el muestreo debe ser integral, o sea, abarcando todo el espesor de material utilizable.

a) Pozo a cielo abierto: Se abren pozos de 1 m por 1.50 o 2 m hasta una profundidad de 5 m o hasta encontrar material no excavable, con pico y pala, o agua freática. En una de las paredes del pozo se va abriendo una ranura vertical de sección uniforme de 20 cm de ancho por 15 de profundidad. El material excavado se recibe en un bote de lámina, si el muestreo es integral; en caso contrario, debe recogerse, por separado, el producto de cada una de las capas donde cambie el material.

• Muestreo por capas: La muestra de cada capa se vacía en cajón protegido interiormente con forro de papel, o en un costal de malla cerrada para evitar pérdidas de material fino; al cajón deberán sujetarse dos etiquetas de identificación, una dentro y otra fuera, con los datos que se muestran a continuación:

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHILPANCINGO Identificación de la muestra:

INGENIERÍA CIVIL

Obra: Procedimiento de perforación:

Sondeo:

Operador: Profundidad:

Clasificación SUCS: Fecha:

• Muestreo integral: El producto de varías capas debe colocarse en un solo envase, con tarjetas de identificación. Cuando la cantidad del material extraído sea grande, puede cuartearse y envasarse solo una parte.

b) Sondeos con pala de postear: Si el terreno lo permite, puede usarse la pala de postear para obtener muestras por capas o de todo el espesor que se va a explotar en la construcción. La pala de postear es uno de los métodos manuales de perforación (como el anterior), con que se pueden obtener muestras alteradas hasta una profundidad de 10 m. Se introduce la pala de postear con movimiento, de rotación; una vez llena, se saca y se deposita el material sobre una superficie limpia. Esta operación se repite hasta llegar a la profundidad deseada, el producto de cada palada se deposita formando hileras de pequeños montículos de material. Las profundidades y espesores de cada capa se pueden medir con la misma pala.

• Muestreo por capas: Los montones que representan una capa deben reunirse en un solo envase, con sus respectivas tarjetas de identificación.

• Muestreo integral: Se mezcla el material de todos los montones y se deposita en un solo envase con sus correspondientes tarjetas de investigación. Si el volumen total del material es grande, se puede cuartear y envasar una parte.

c) Cuarteo: Es el proceso de reducir una muestra de material al tamaño conveniente, y se aplica frecuentemente en el campo cuando el volumen del material que se obtiene al muestrear un pozo sobre pasa a la cantidad que se necesita remitir al laboratorio. Los pasos a seguir son los siguientes:

1. Sobre una superficie limpia se revuelve, varias veces, el material para obtener una mezcla uniforme; se amontona formando un cono.

2. Con la pala, se extiende el material hasta formar una capa de espesor uniforme y contorno más o menos regular; se divide, en 4 parte iguales, por medio de dos diámetros a 90°.

3. Se toma el material de dos cuartos opuestos y se desechan los restantes. Estas operaciones reducen la muestra a la mitad, y pueden repetirse tantas veces como sea necesario para obtener la cantidad deseada.

4. Una vez reducida la muestra al tamaño requerido, se envasa con sus respectivas tarjetas de identificación.

I.1.5 Muestras inalteradas

Los objetivos que se buscan con un sondeo inalterado son: definir la estratigrafía del sitio y obtener muestras que conservan la estructura del suelo (muestra inalterada), para realizar con ellas pruebas mecánicas que permitan interpretar su comportamiento bajo las condiciones

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