PPTEXPLORACIONDESUELOS, presentación de guía

exploración de suelos

1. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN –
TARAPOTO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA
Asignatura: MECANICA DE SUELOS I
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

2. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
1.¿Cómoevaluaryanalizarlosresultados
obtenidosencampoylaboratorioensuelos
arenososoconocidoscomomateriales
gruesos?Explique
2.Unamuestradearcillasaturadatieneuna
masade1526g.Despuésdesecadaalhorno
sumasapasaaser1053g,elvolumendela
muestraesde863cm3.SielSs,esiguala
2.70.Determinar:e,n,ω,myd.
¿Porquéhacemosunproyecto?¿Paraquéhacemosunproyecto?y¿Cómohacemos
unproyecto?.

3. Arena seca: e=0.65??????
�=2.63,�
�=?
N F
Arena saturada: e=0.75??????
�=2.63,�
�??????�=?
Arcilla saturada:ω=0.35??????
�=2.63,�
�??????�=?
Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
4 m
2 m
6 m
A
B
C
D

4. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Exploración y muestreo de los suelos
1.Excavaciones y perforaciones:
2.Calicatas a cielo abierto
3.Espaciamiento y profundidad de las excavaciones y perforaciones
exploratorias
4.Toma de muestras (alteradas e inalteradas), para los ensayos de
laboratorio (leer la norma E 050 de MS)
Semana 2:

5. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
¿Cuál es el objetivo de la exploración de los suelos?
Suelo duro compacto Suelo Blando
Terreno de fundación
Subbase granular
Base granular
Capa de rodadura
Figura: Suelo como terreno de fundación
Figura: Suelo como terreno de fundación y material de
construcción
Pavimento

6. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Excavaciones a cielo abierto o
perforaciones, etc.
Esunodelosmétodosmás
simplesparareconoceralterreno
consisteenexcavarunpozodonde
sevelascapasdesuelo.La
profundidaddeestasexcavaciones
esmuylimitada,sellega
solamenteaunos2á4metrosde
profundidad. En tales
excavacionesseobtienetanto
muestras alteradas como
inalteradas.
Figura: Pozos a cielo abierto
¿Cómo estudiamos al suelo?

7. Lascalicatasfueronexcavadasen
formamanual,enpromediocada250
myubicadasalolargodel
alineamientodelproyecto,la
profundidadmínimafuede1.50m.Se
excavaronuntotalde“C-1,…C-n”
calicatas,conlascualessedefinióel
perfilestratigráficodelavía.
Excavacióndecalicatas
Figura: Investigación de campo y toma de muestras
C-1
Nivel de
subrasante
Nivel de
excavación
0.00 m
“n” m
C -1
C -2
Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Figura: Esquema de excavación de calicatas

8. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Figura:Excavacióndecalicataeinvestigacióndecampo:Determinacióndelpesovolumétrico
medianteelreemplazodearena
Excavaciones a cielo abierto: investigación de campo

9. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Perforaciones
Equipodeexploraciónmanualo
mecánicamente
Normalmente estos sondeos
exploratorios,lossuelosdebentenerla
cohesiónsuficienteparaquelas
paredesdelaexcavaciónpuedan
permanecersinsoporte,lapresenciade
materialesgranulares(gravas,piedras)
ocualquierobstrucciónimpedirála
rotacióndelabarrena,lamuestrade
sueloobtenidaporlashelicoidaleses
completamentealterada.

10. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Percusión con cables
Enlafigurapodemosapreciar:(a)el
equipodesondeo,(b)Amedidaque
progresalaperforaciónenunazona,se
vanañadiendotubosquepermiten
alcanzarmayoresprofundidades.Al
extraerlostubos,suinteriorhuecoestá
ocupadoporlasrocasperforadas.Las
muestrasderocaobtenidaconstituyen
lostestigosdelsondeo.
Fuente:DeLaIglesia,R.etal,2010.
(a)
(b)

11. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
La prueba del lavado
Esunmétodoconvenientede
rápidaexploraciónsubterráneaen
obrasfluvialesomarítimas,para
investigar,porejemplo,la
profundidadenqueseencuentran
capasdearenaolodosobrela
rocaenunproyectodepilotajeo
dragado.
Trepano o broca

12. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Perforaciones:
Laperforaciónesunaspectoclavedentrodel
campodelamineríaylasobrasciviles
subterráneas,suimportanciaradicaenla
optimizacióntécnicayeconómica.Consiguiendo
mayoresrendimientosenlaexplotaciónminera,y
sehaceprimordialenlasobrasdetúneles.
Estaactividadsuponeunaauténticarevolución
enelcampodelaprospeccióngeológica.
Latecnologíaenlaconstrucciónimplicaunagran
revolución,eneltrabajodeobrascivilesfacilitala
operatividadenloscostosdemovimientode
tierras(roca).
Figura: Tuneladoras del lote 1 de los túneles de Pajares
Fuente: Mayoral Fernández Rubén

13. Figura:Túnelenparalelodurantelaexcavación:ElAguilón,paralaautovíaA-7,tramo
Cartagena-Vera.Alaizquierdaunmartillorealizandoexcavaciónmecánicayaladerecha
eljumboatacandolaotrabocaconperforaciónyvoladura.
Fuente:MayoralFernándezRubén
Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz

14. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Ensayo de penetración estándar (SPT)
Esteensayopermitetomarmuestras
representativasdelsuelo.
Hallarlacorrelaciónentre:El#de
golpes(N)medidoyladensidad
relativa,elángulodefricción(ϕ)yla
resistenciaalacomprensiónsimple.

16. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz

17. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz

18. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Métodosísmico
Estemétodosefundaenlavelocidadde
propagacióndelasondasvibratoriasde
tiposísmicoatravésdediferentesmedios
materiales.LasondasPviajanmásrápido
quelasondasS;porlotanto,laprimera
llegadadeondasperturbadorasestará
relacionadaconlasvelocidadesdelas
ondasPenvariosestratos.Lavelocidadde
estasondasseobtienemediantela
siguienteecuación,(BrajaM.Das):
Investigacionesgeofísicas

19. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Cálculos

20. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Tabla de valores típicos de velocidades de las ondas P
Tipo de Suelo Velocidad en m/s
Arena, limo seco y suelo superior de grano grueso200 a 1000
Arcillas compactas, grava arcillosa y arena arcillosa
densa
1000 a 2500
Loes 250 750
Aluvial 500 a 2000
Roca
Pizarra y esquistos 2500 a 5000
Areniasca 1500 a 5000
Granito 4000 a 6000
Caliza sana 5000 a 10000
Fuente: Braja M. Das (2007)

21. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Capa 1
Capa 2
Capa 3
??????
1
??????
2
Figura: Esquema de la propagación de ondas refractadas según la ley
de Snell
??????
2
??????
????????????
�1
??????
�2
??????
�3
A B C D
??????
1
??????
2
??????
3

22. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Enlosmétodosgravimétricossemidela
aceleracióndelcampogravitacionalendiversos
puntosdelazonaaexplorar.Losvaloresde
dichaaceleraciónligeramentemásaltasqueel
normaldelazonaindicaranlapresenciade
masasdurasorocas;locontrarioseráun
índicedelapresenciademasasligeraso
cavernas.
Métododinámico(métodosgravimétricos)
Dónde:GsellamaConstantedeGravitaciónUniversal.
Veselvolumendelatierra.Meslamasadelatierra.
geslaaceleracióndelagravedad
M m
??????
1 ??????
2
R

23. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz

24. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Métododeresistividadeléctrica
Engeneralelsueloaligualque
cualquiermaterialoconductor
eléctrico,seoponealpasodela
corrienteeléctricayofreceuna
resistencia.
Elfactormásimportantedela
resistenciadelatierraesla
resistividaddelsuelo,ydependede
variosfactores:
1.Deltipodesuelo,compactación
ycomposiciónpropiadel
terreno.
2.Elcontenidodeelectrolitos
susceptiblesdeconducirla
corrienteeléctrica.
3.Humedadytemperatura

25. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Según,WennerFrank(1915),paramedirla
resistividadeléctricadelossuelos,utilizoun
equipoqueconstade4conectoresenlazadosal
equipoy4electrodosinsertadosenlínearectaen
elsuelo,aunamismadistancia(D=4m)yauna
mismaprofundidad(h=0.2m).
Laresistividadeléctrica,vienehacerelfactormás
importantedelaresistenciadelatierraypara
calcularla,seutilizalaecuaciónsiguiente:
�=2??????DR
Dónde:�eslamedidadelaresistividadeléctricadel
suelo;Desladistanciaentreelectrodos;Resla
lecturadelequipoenohms.Obsérvesequela
profundidadh,nointervieneenelcálculo,síD>20
vecesh,porloquehseconsideradespreciable

26. Figura: Esquema para la obtención de la resistividad
real de varias capas

27. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Laresistividaddependedelcontenidodeagua.Asílas
arcillassaturadastienenmuybajaresistividadeléctrica;ala
inversalossuelosyrocassecostienenaltaresistividad.

28. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Tomademuestras(alteradase
inalteradas)paraensayosde
laboratorio
Muestrasalteradas
Estasmuestrasseobtienentantoenpozos
acieloabiertocomoenperforaciones.La
texturaoriginaldelsueloyaestadestruida
conestasmuestras.Noesposible
determinarlacompacidadnielpeso
volumétrico(densidadaparente)delsuelo,
noobstantesirvenparaprecisarotras
propiedadesfísicas,talescomola
granulometría,limitesdeplasticidad,peso
específicodesólidos

29. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Enperforacionesesmuydifícilobtenermuestras
inalteradas,paratalesfines,serequieredeequipomuy
especial,yademásseobtienelasmuestrassolamentede
sueloscohesivosoderocas..
Muestrasinalteradas
Estasmuestrasqueconservansuestadooriginal(la
compacidadnatural,pesovolumétricooriginal,etc.)serán
obtenidascuandoseanecesariodeterminarciertas
propiedadesdelsuelo(compacidad,resistencia,
asentamiento,permeabilidad,etc.).

30. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Espaciamiento de
exploraciones
Tabla : Tabla de valores de espaciamiento de exploraciones
Estructura (Proyecto) Espaciamiento (m)
Urbanizaciones con casas
hasta 2 pisos
40 –70
Fábricas de un piso (luces
hasta 6 metros)
30 –60
Edificios para varios pisos 20 –50
Carreteras y aeropistas 250 –500
Presas 20 –60
Puentes 20 –25
Canteras 50 –100
Canales 500 –1000
Vías urbanas 50 -100
Tabla: Tabla de valores de espaciamiento de exploraciones, en edificios
Estructura
(proyecto)
Número de pisos
1 2 3 4 5
30 m 3.5 m. 6.0 m 10.0 m 16..0 m24.0 m.
60 m 4.0 m. 3.5 m 12.5 m.21.0 m.33.0 m.
120 m 4.0 m. 3.5 m 13.5 m.25.0 m.41.0 m.

31. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Profundidadde
exploración

32. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Pararealizarunestudiogeotécnico,
esnecesarioinvestigarelsuelo
hastauna profundidadde
exploración,quegaranticeel
conocimientodelaspropiedadesde
todoslosestratos,queinvolucren
todaeláreadeinfluenciadelbulbo
deesfuerzos
Profundidaddeexploración
??????
�??????�??????��??????�??????ó�=??????
�+1.5??????

33. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
De los ensayos de
laboratorio
Propiedades físicas
Propiedades
Mecánicas
Contenido de
humedad
Peso específico
relativo de sólidos
Análisis
granulométrico
Límites de
consistencia
Clasificación
SUCS
Clasificación
AASHTO
Compactación
CBR
¿Cómo determinamos
laspropiedadesfísicasy
mecánicasdelossuelos
conformantesdelterreno
defundacióndelavía
proyectada?
Resistencia al
corte

34. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
TécnicasdeInvestigación
(simbología)
Auscultación:Vienehacerelobjetivodeevaluarelcomportamientodelsuelo
periódicamentedurantelasfasesconstrucciónyexplotacióndeunaobradeingeniería
Trinchera:Eslaexcavacióndezanjas,esunatécnicaqueamenudoseusaencampos
agrícolasydeportivosparaevitarbásicamentequeelsueloseregistreconagua.
Fuente: MVCYS, (2018)

35. Observacióndecampoy
laboratorio:Medianteun
registrodeexcavaciones
Técnicas de Investigación
Fuente: MVCYS, (2018)

36. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez QuirozCuadro 1: Tabla de simbolos utilizdos en la representación de los registros estrtigráficos. Fuente: MTC
GRAVA BIEN GRAD. CON MEZCLA DE ARENA,
CON POCOS O NADA DE FINOS, VARIACÓN EN
TAMAÑOS
GRAVA MAL GRADUADA, CON MEZCLA
ARENA-GRAVA CON POCOS O NADA DE
FINOS
GRAVAS LIMOSAS, CON MEZCLA DE ARENA-
GRAVA-LIMO
GRAVAS ARCILLOSAS, MEZCLA DE ARENA-
GRAVA-ARCILLA, CON APRECIABLE
CANTIDAD DE MATERIAL FINO
ARENA BIEN GRADUADA, ARENAS CON
GRAVA, POCO ONADA DE MAT. FINO, AMPLIA
VARIACIÓN EN TAMAÑOS
ARENA MAL GRADUADA, CON GRAVA POCO
O NADA DE FINOS, UN TAMAÑO
PREDOMINANTE
ARCILLAS INORGÁNICAS, DE PLASTICIDAD
BAJA O MEDIANA, ARILLAS, ARENAS
LIMOSAS, ARCILLAS MAGRAS
LIMOS INORGÁNICOS Y ARCILLAS LIMOSAS
ORGÁNICAS, BAJA PLASTICIDAD
LIMO INORGÁNICO, SUELOS FINOSGRASOSOS
O LIMOSOS, MICACEOS LIMOS ELÁSTICOS
MATERIALES FINO SIN PLASTICIDAD O CON
PLASTICIDAD MUY BAJA
ARENAS ARCILLOSAS, MEZCLAS DE ARENA-
ARCILLOSA
LIMOS ORGÁNICOS, Y ARENAS MUY FINAS,
POLVO DE ROCA, ARENAS FINAS LIMOSAS O
ARCILLOSAS ON LIGERA PLASTICIDAD
ARCILLAS INORGÁNICAS DE ELEVADA
PLASTICIDAD, ARCILLAS GRASOSAS
ARCILLAS ORGÁNICAS DE MEDIANA O
ELEVADA PLASTICIDAD, LIMOS INOGÁNICOS
TURBA, SULOS CONSIDERABLEMENTE
ORGÁNICOS
Fuente: MTC (2018)
Simbología
deltipode
suelo

37. Ing. M.Sc. Enrique Napoleón Martínez Quiroz
Fuente: MVCYS, (2018)
Fuente: MVCYS, (2018)