Exploracion Y Muestreo De Rocas Y Suelos

Exploración y muestreo de suelos y rocas

En el caso más general, los trabajos de campo de un estudio geotécnico comprenden dos etapas:

1 Exploración y muestreo preliminar.

Su objetivo es obtener en el campo la información que permita determinar las características geotécnicas de las rocas o los suelos que constituyen el sitio explorado; tales características son la base para plantear alternativas preliminares de diseño y construcción de la cimentación:

• Origen y clasificación geológica de suelos y rocas.

• Secuencia de los estratos o capas de suelo o roca (estratigrafía).

• Clasificación geotécnica de los materiales de cada estrato.

• Estructura y consistencia natural de los materiales de cada estrato.

• Posición del nivel freático.

2 Muestreo final y pruebas de campo.

Las actividades comúnmente desarrolladas durante la etapa de los estudios de campo preliminares son:

1. Recopilación de información geológica y geotécnica existente del sitio en estudio. Planos topográficos y planos del proyecto preliminar. INEGI: Cartas geológicas y fotografías aéreas. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos: Datos geotécnicos de algunas ciudades.

2. Inspección del sitio por el ingeniero geotécnico encargado del estudio acompañado de un ingeniero geólogo asesor, para verificar y ampliar la información preliminar disponible e identificar la presencia y características de edificaciones colindantes al sitio o existentes en el sitio mismo, así como la presencia de instalaciones públicas que pudieran interferir con la exploración y con la construcción.

3. Planteamiento del programa de trabajos de campo necesarios para definir:

• Estratigrafía general del sitio.

• Clasificación geológica y geotécnica de cada estrato de suelo o de roca.

• En los depósitos de suelos, la compacidad o la consistencia naturales de cada estrato.

• En las rocas, las características de las discontinuidades naturales relativas a: orientación e inclinación de planos de estratificación o de flujo; orientación e inclinación de planos de fisuramiento; apertura de las fisuras y dimensiones de los bloques de roca; presencia de fallas geológicas, de zonas de contacto entre deformaciones rocosas, de zonas de alteración de las rocas y de cavernas naturales o artificiales.

4. Ejecución de los trabajos exploratorios de campo.

5. Presentación de un informe técnico que debe contener:

• La descripción detallada de los trabajos realizados.

• El análisis de la información geológica y geotécnica obtenida.

• Las conclusiones del análisis referente a las características geológicas y geotécnicas del sitio estudiado.

• La identificación de problemas de diseño y construcción previsibles en función del análisis preliminar de la información geotécnica.

• El programa de estudios adicionales, de campo y de laboratorio, necesarios para medir, con precisión adecuada, las propiedades mecánicas e hidráulicas de los distintos suelos y rocas que serán afectados por la cimentación.

Con base en los planteamientos de alternativas preliminares se puede definir la información de campo y laboratorio adicional, necesaria para determinar las propiedades mecánicas de cada estrato, que serán la base del análisis cuantitativo del diseño definitivo ´optimo. Esta información adicional podría requerir la obtención de muestras inalteradas del subsuelo y/o la ejecución de pruebas de campo, que forman parte de la etapa final de los estudios de campo. Para verificar y complementar los resultados de la etapa preliminar del estudio geotécnico es necesario obtener muestras representativas de cada estrato de roca o suelo, con las cuales se pueda definir la textura, la estructura y la consistencia o compacidad naturales de sus materiales constitutivos.

Métodos de sondeos en rocas

Se utiliza generalmente un barril muestreador provisto de una broca de diamante o de carburo de tungsteno en su extremo inferior. El barril muestreador más adecuado para propósitos geotécnicos es el llamado doble barril giratorio, el cual permite recuperar la máxima longitud posible de muestra, según la intensidad del fisuramiento y grado de alteración de la roca perforada por el barril.

Con base en la longitud de la muestra recuperada, por el barril muestreado, y el tamaño de los fragmentos de muestra obtenidos, los cuales son un reflejo de la intensidad del fisuramiento natural de la roca y de su grado de alteración, se obtiene el índice de calidad de roca (RQD por sus siglas en ingles), el cual se define como la suma de las longitudes individuales de todos los fragmentos de muestra que exceden de 10 cm de longitud, expresada como un porcentaje de la longitud perforada por el muestreador. Se recomienda utilizar un muestreador cuyo tubo interior tenga una longitud de 1.50m y diámetro interior no menor de 57mm, con el fin de reducir el deterioro de las muestras que se producen en los muestreadores de diámetro menor.

Correlación entre el índice de calidad de roca (RQD por sus siglas en ingles) y la capacidad de carga admisible de la roca

Métodos de sondeos en suelos

Los trabajos de muestreo de suelos tienen por objeto obtener la información necesaria para conocer los siguientes aspectos de los depósitos de suelos identificados en la etapa preliminar del estudio geotécnico:

Estratigrafía del sitio.

Clasificación geotécnica de los suelos que forman cada estrato o lente.

Compacidad relativa o consistencia de cada tipo de suelo identificado en el perfil estratigráfico.

Resistencia al esfuerzo cortante, compresibilidad y permeabilidad de los suelos de cada estrato.

Sondeos preliminares

Los tipos principales de sondeos que se usan en mecánica de suelos para fines de muestreo y reconocimiento del subsuelo, en general, son los siguientes:

1. Métodos de exploración de carácter preliminar.

a) Pozos a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado.

b) Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o métodos similares.

c) Métodos de lavado

d) Métodos de penetración estándar.

e) Método de penetración cónica.

f) Perforaciones en boleos y gravas (con barretones, etc.)

a) Pozos a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado:

Cuando este método sea practicable debe considerársele como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos de suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua contenida en el suelo. Desgraciadamente este tipo de excavación no puede llevarse a grandes profundidades a causa, sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua bajo el nivel freático; naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes estratos atravesados también influye grandemente en los alcances del método en sí.

Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la naturaleza del suelo "in situ" y la misma, modificada por la excavación realizada. En efecto, una arcilla dura puede, con el tiempo, aparecer como suave y esponjosa a causa del flujo de agua hacia la trinchera de excavación; análogamente, una arena compacta puede presentarse como semifluida y suelta por el mismo motivo. Se recomienda que siempre que se haga un pozo a cielo abierto se lleve un registro completo de las condiciones del subsuelo durante la excavación, hecho por un técnico conocedor.

En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos que se hayan encontrado.

b) Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o métodos similares:

En estos sondeos exploratorios la muestra de suelo obtenida es completamente alterada, pero suele ser representativa del suelo en lo referente a contenido de agua, por lo menos en suelo muy plástico. Los barrenos helicoidales pueden ser de diferentes tipos no sólo dependiendo del suelo por atacar, sino de acuerdo con la preferencia particular de cada perforista. Un factor importante es el paso de la hélice que debe ser muy cerrado para suelos arenosos y mucho más abierto para el muestreo en suelos plásticos.

Posiblemente más usadas que los barrenos son las posteadoras a las que se hace penetrar en el terreno ejerciendo un giro sobre el mineral adaptado al extremo superior de la tubería de perforación. Las herramientas se conectan al extremo de una tubería de perforación, formada por secciones de igual longitud, que se van añadiendo según aumenta la profundidad del sondeo.

En arenas colocadas bajo el nivel de aguas freáticas estas herramientas no suelen poder extraer muestras y en esos casos es preferible recurrir al uso de cucharas especiales, de las que también hay gran variedad de tipos.

Las muestras de cuchara son generalmente más alteradas todavía que las obtenidas con barrenos helicoidales y posteadoras; la razón es el efecto del agua que entra en la cuchara junto con el suelo, formando en el interior una seudosuspensión parcial del mismo. Es claro que en todos estos casos las muestras son cuando mucho apropiadas solamente para pruebas de clasificación y,

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