Exploracion y muestreo

EXPLORACION Y MUESTREO

Esto es una necesidad que se tiene que contar tanto en la etapa de proyecto, como durante la ejecución de la obra que se trate, con datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo con el que se está tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo que hayan de ser consideradas en sus análisis. En realidad es en el laboratorio donde el proyectista ha de obtener los datos definitivos para su trabajo; primero, al realizar las pruebas de clasificación ubicara en forma correcta la naturaleza del problema que se le presenta y de esta ubicación podrá decidir, como segunda fase de un trabajo, las pruebas más adecuadas que requiere su problema particular, para definir las características de deformación y resistencia a los esfuerzos en el suelo con que haya de laborar. El conocimiento anticipado de tales problemas permite, a su vez, programar en forma completa las pruebas necesarias para la obtención del cuadro completo de datos de proyecto, investigando todas aquellas propiedades físicas del suelo de las que se pueda sospechar que lleguen a plantear en la obra una condición crítica.

2.1 MÉTODOS DE SONDEOS

Los tipos de sondeos que se usan en la Mecánica de Suelos para fines de muestreo y conocimiento del subsuelo, en general, son los siguientes:

a) Métodos de exploración de carácter preliminar.

b) Métodos de Sondeos

definitivos

c) Métodos Geofísicos

Cada uno con sus métodos propios de muestreo.

2.1.1 MÉTODO DE SONDEOS PRELIMINARES

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

b) Perforaciones con porteadora, barrenos helicoidales o métodos similares

c) Métodos de lavado

d) Método de penetración estándar

e) Método de penetración cónica

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

2.1.2 MÉTODOS DE SONDEOS DEFINITIVOS

a) Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado

b) Método con tubo de pared delgada

c) Métodos rotatorios para roca

2.1.3 MÉTODOS GEOFÍSICOS

a) Sísmico

b) De resistencia eléctrica

c) Magnético y gravimétrico

2.2 SONDEOS PRELIMINARES

2.2.1 POZO A CIELO ABIERTO CON MUESTREO ALTERADO E INALTERADO

Este es el método más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un técnico pueda bajar directamente y examinar los diferentes estratos del suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua contenida en el suelo, por otro lado este tipo de excavación no puede llevarse a grandes profundidades debido a la dificultad de controlar el flujo del agua bajo el nivel freático. La excavación se encarece mucho cuando sean necesarios ademes y haya excesivos traslapes a causa de la profundidad.

Si se requiere un ademe en el pozo puede usarse madero

o acero; por lo regular, el ademe se hace con tablones horizontales, pero deberán ser verticales y bien hincados si se tuviesen suelos friccionantes situados bajo el nivel freáticos.

En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos que se hayan encontrado. Las muestras alteradas son simplemente porciones de suelo que se protegerán contra pérdidas de humedad introduciéndolas en frascos o bolsas emparafinadas. Las muestras inalteradas deberán tomarse con precauciones, generalmente labrando la muestra en una oquedad que se practique al efecto en la pared del pozo. La muestra debe protegerse contra perdidas de humedad envolviéndola en una o más capas de manta debidamente impermeabilizada con brea y parafina.

2.2.2 PERFORACIÓN CON PORTEADORA

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.

Las porteadoras son las más usadas en México, estas se hacen penetrar en el terreno ejerciendo un giro sobre el maneral adaptado al extremo superior de la tubería de perforación, las herramientas se conectan a esta tubería y van formadas por secciones de la misma longitud, y se van añadiendo conforme a la profundidad del sondeo.

2.2.3 BARRENOS HELICOIDALES

Los barrenos helicoidales pueden ser de diferentes tipos, no solo dependiendo del suelo por atacar,

sino también 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.

Un inconveniente serio de la perforación con barrenos se tiene cuando la secuencia estratigráfica del suelo es tal que a un estrato firme sigue uno blando. En estos casos es muy frecuente que se pierda la frontera entre ambos o aun la misma presencia del blando.

El error anterior tiene a atenuarse accionando el barreno helicoidal tan adelantado respecto al ame como lo permita el suelo explorado.

2.2.4 SONDEO DE PENETRACIÓN ESTANDAR (S.P.T.)

Este procedimiento es el que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona más útil información en torno al subsuelo y no sólo en lo referente a descripción.

El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un muestreador especial de dimensiones establecidas

La utilidad e importancia mayores de la prueba de penetración estándar radican en las correlaciones realizadas en el campo y en el laboratorio en diversos suelos, sobre todo en las arenas, que permiten relacionar aproximadamente la compacidad, el ángulo de fricción interna, el valor de resistencia a comprensión simple, con el número de golpes necesarios en ese suelo para que el penetrómetro estándar logre los 30 cm especificados. Para obtener relaciones basta realizar la prueba estándar en estratos accesibles

o de los que se puedan obtener muestras inalteradas confiables y a los que se les pueda determinar los valores de los conceptos señalados por los métodos usuales de laboratorio; haciendo suficiente número de comparaciones pueden obtenerse correlaciones estadística dignas de confianza.

Existen tablas y gráficas dignas de crédito y aplicables al trabajo práctico, tales como los suelos arcillosos plásticos, las correlaciones de la prueba estándar son mucho menos dignas de crédito. Sin embargo cabe mencionas que las relaciones de las tablas sólo deben usarse como norma tosca de criterio, pues lo resultados prácticas sueles tener serias dispersiones y las resistencias obtenidas por este procedimiento no deben servir de base para proyecto.

2.2.5 SONDEO DE PENETRACIÓN CÓNICA

Estos métodos consisten en hacer penetrar una punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el suelo ofrece.

Dependiendo del procedimiento para hincar los conos en el terreno, estos métodos se dividen en estáticos y dinámicos. En los primeros la herramienta se hinca a presión, medida en la superficie con un gato apropiado; en los segundos el hincado se logra a golpes dados con un peso que cae.

En la prueba dinámica puede usarse un penetrómetro que tiene atornillado al extremo de la tubería de perforación, que se golpea en su parte superior de un modo análogo al descrito para la prueba de penetración estándar.

En resumen podría decirse que las pruebas de

penetración cónica estática o dinámica, son útiles en zonas cuya estratigrafía sea ya ampliamente conocida a priori y cuando se desee simplemente obtener información de sus características en un lugar especifico; pero son pruebas de muy problemática interpretación en lugares no explorados a fondo previamente. La prueba de penetración estándar debe estimarse preferible en todos los casos en que su realización sea posible.

2.3 SONDEOS DEFINITIVOS

Estos sondeos tiene por objetivo rendir muestras inalteradas en suelos, apropiadas para pruebas de compresibilidad, resistencia y muestras de roca, que no pueden obtenerse por los métodos preliminares, cuando las muestras no piden esta condición, se le pueden llamar muestras definitivas a las de los sondeos preliminares,

2.3.1 POZO A CIELO ABIERTO CON MUESTREO INALTERADO

Este método de exploración es similar al de los sondeos preliminares, con la diferencia que es conveniente insistir en el hecho de que cuando es factible, debe considerarse el mejor de todos los métodos de exploración a disposición del ingeniero para obtener muestras inalteradas y datos adicionales que permitan un mejor proyecto y construcción a la obra.

2.3.2 SONDEO DE TUBO DE PARED DELGADA

Desde luego de ningún modo y bajo ninguna circunstancia puede obtenerse una muestra de suelo que pueda ser rigurosamente considerada como inalterada. En efecto, siempre será necesario extraer al suelo de un lugar con alguna herramienta que

inevitablemente alterará las, condiciones de esfuerzo en su vecindad; además, una vez la muestra dentro del muestreador no se ha encontrado hasta hoy y es dudoso que jamás llegue a encontrarse, un método que proporcione a la muestra, sobre todo en sus caras superior e inferior los mismos esfuerzos que tenía “in situ”. Aparte de esto, la remoción de la muestra del muestreador al llegar al laboratorio produce inevitablemente otro cambio en los esfuerzos, pues la fase líquida deberá trabajar a tensión y la fase sólida a compresión en la medida necesaria para que se impida la expansión de la muestra, originalmente

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