20120316 Utilizacion Tecnicas Sondeos Geotecnicos

UTILIZACIN DE TCNICAS DE SONDEOS EN ESTUDIOS

GEOTCNICOS

JUAN HERRERA HERBERT JORGE CASTILLA GMEZ

MADRID, 2012

DEPARTAMENTO DE EXPLOTACIN DE RECURSOS MINERALES Y OBRAS SUBTERRNEAS LABORATORIO DE TECNOLOGAS MINERAS

E.T.S. DE INGENIEROS DE

MINAS DE MADRID

Copyright 2012. Todos los derechos reservados Juan Herrera Herbert [email protected] Jorge Castilla Gmez [email protected] Diseo de cubiertas e interiores: Los autores Imagen de portada: cortesa de Atlas Copco Universidad Politcnica de Madrid Departamento de Explotacin de Recursos Minerales y Obras Subterrneas Laboratorio de Tecnologas Mineras

ADVERTENCIA

El presente documento ha sido preparado con una finalidad exclusivamente divulgativa y docente. Las referencias a productos, marcas, fabricantes y estndares que pueden

aparecer en el texto, se enmarcan en esa finalidad y no tienen ningn propsito comercial.

Todas las ideas que aqu se desarrollan tienen un carcter general y formativo y el mbito de utilizacin se circunscribe exclusivamente a la formacin de los estudiantes de la UPM. La respuesta ante un caso particular requerir siempre de un anlisis especfico para poder dictaminar la idoneidad de la solucin, los riesgos afrontados en cada caso, adems de las incidencias en los costes de explotacin. Consulte siempre a su distribuidor y fabricante de

confianza.

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ndice de la obra

1.LA UTILIZACIN DE LAS TCNICAS DE SONDEOS EN GEOTCNIA ............ 3 1. LOS SONDEOS Y SU APLICACIN EN GEOTCNIA ................................................................. 3 2. EL RECONOCIMIENTO GEOTCNICO ........................................................................................ 4

2.1. TCNICAS DE RECONOCIMIENTO .................................................................................... 5 2.2. OBTENCIN DE MUESTRAS .............................................................................................. 6

3. PLANTEAMIENTO GENERAL DE LAS CAMPAAS DE ESTUDIO ............................................. 9 4. ACTIVIDADES INCLUIDAS EN LA ORGANIZACIN Y DIRECCIN DE UNA CAMPAA ...... 11

2.ORGANIZACIN Y EJECUCIN DE UNA CAMPAA DE SONDEOS GEOTCNICOS ..................................................................................................... 13

1. LOS SONDEOS GEOTCNICOS ................................................................................................ 13 1.1. SONDEOS A PERCUSIN ................................................................................................. 14 1.2. SONDEOS A ROTACIN ................................................................................................... 15

2. SITUACIN DE LOS SONDEOS ................................................................................................. 18 3. PREPARACIN DE ACCESOS Y ACONDICIONAMENTO DEL EMPLAZAMIENTO ............... 21 4. PRESCRIPCIONES GENERALES ............................................................................................... 22

4.1. PERFORACIN EN SUELOS ............................................................................................. 22 4.2. PERFORACIN CON AGUA EN SUELOS ........................................................................ 23 4.3. PERFORACIN EN ROCA ................................................................................................. 24

3.TOMA DE MUESTRAS ....................................................................................... 27 1. RECUPERACIN Y DISPOSICIN DE TESTIGOS EN CAJAS ................................................ 27 2. DETERMINACIN DEL RQD ....................................................................................................... 29 3. LA TESTIFICACIN DE LOS TESTIGOS EXTRAIDOS ............................................................. 30 4. TOMA DE MUESTRAS INALTERADAS EN SONDEOS ............................................................. 31

4.1. TOMA DE MUESTRAS INALTERADAS ............................................................................. 31 4.2. PRCTICA OPERATIVA ..................................................................................................... 34

5. TOMA DE MUESTRAS PARAFINADAS ...................................................................................... 37 6. TOMA DE MUESTRAS DE AGUA EN SONDEO ........................................................................ 38 7. OBSERVACIONES Y MEDICIONES DEL NIVEL FRETICO .................................................... 39 8. ENVASE, PROTECCIN Y TRANSPORTE DE LAS MUESTRAS ............................................. 42

4.LA SUPERVISION EN CAMPO .......................................................................... 45 1. CONTROL PERMANENTE DE LA OPERACIN ........................................................................ 45 2. PARTE DE CAMPO DEL SONDISTA .......................................................................................... 45 3. REGISTRO DE LOS SONDEOS .................................................................................................. 48 4. ABANDONO FINAL DE LOS SONDEOS ..................................................................................... 49 5. INFORME FINAL DE LOS TRABAJOS ........................................................................................ 50

5.1. INFORME DE LOS TRABAJOS EN CAMPO ..................................................................... 50 5.2. INFORME DE LA INVESTIGACIN GEOFSICA .............................................................. 52 5.3. INFORME DE CALICATAS ................................................................................................. 53 5.4. PUNTOS DE OBSERVACIN GEOLGICA ..................................................................... 54 5.5. INFORME DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO .......................................................... 55

5.ENSAYOS Y PRUEBAS IN SITU EN EL INTERIOR DE UN SONDEO .......... 57 1. ENSAYO DE PENETRACIN ESTNDAR (SPT)....................................................................... 57 2. ENSAYOS PRESIOMTRICO Y DILATOMTRICO ................................................................... 60

6.ENSAYOS DE PERMEABILIDAD EN SONDEO ................................................ 63 1. ENSAYOS DE PERMEABILIDAD IN SITU ................................................................................ 63 2. ENSAYO LEFRANC ..................................................................................................................... 64 3. ENSAYO LUGEON ....................................................................................................................... 67 4. ENSAYOS DE BOMBEO .............................................................................................................. 69

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7.ENSAYOS DE PENETRACIN DINMICA Y ESTTICA ................................. 73 1. LOS ENSAYOS DE PENETRACIN ........................................................................................... 73 2. ENSAYOS DE PENETRACIN ESTTICA ................................................................................. 74 3. ENSAYOS DE PENETRACIN DINMICA ................................................................................. 76

8.MTODOS DE RECONOCIMIENTO Y TESTIFICACIN GEOFSICA EN SONDEOS .............................................................................................................. 79

1. MTODOS GEOFSICOS ............................................................................................................ 79 2. MTODOS GEOFSICOS DESDE SUPERFICIE ........................................................................ 80 3. MTODOS GEOFSICOS EN O ENTRE SONDEOS .................................................................. 81

9.CALICATAS Y TRINCHERAS ............................................................................ 83 1. EJECUCIN DE CALICATAS Y TRINCHERAS .......................................................................... 83 2. TOMA DE MUESTRAS EN SACO ............................................................................................... 85

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................... 87

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1. LA UTILIZACIN DE LAS TCNICAS DE SONDEOS EN

GEOTCNIA

1. LOS SONDEOS Y SU APLICACIN EN GEOTCNIA Antes de acometer cualquier proyecto u obra de ingeniera civil o edificacin, es necesario conocer las caractersticas del terreno sobre el que se va a asentar. Con este fin, se debe realizar un reconocimiento geotcnico del terreno, cuyos objetivos son:

Definicin de las condiciones geolgicas e hidrogeolgicas de la zona, con sus perfiles estratigrficos, as como las propiedades fsico-mecnicas del suelo y todas las caractersticas del mismo, necesarias para el clculo y proyecto correspondiente, previendo las posibles variaciones que introducir la obra en las condiciones del terreno.

Definicin de la tipologa y dimensiones de la obra, de tal forma que las

cargas generadas por cimentaciones, excavaciones y rellenos, o las cargas soportadas por estructuras de contencin, no produzcan situaciones de inestabilidad o movimientos excesivos de las propias estructuras o del terreno, que haga peligrar la obra estructural, o funcionalmente.

Determinacin de problemas constructivos:

o Tipo de cimentacin, nivel de apoyo, presin de trabajo, etc. o Determinacin del volumen, localizacin y tipo de materiales

que han de ser excavados, as como la forma y maquinaria adecuada para llevar a cabo dicha excavacin.

o Talud de excavacin / contencin de paredes. o Agresividad de suelos y agua. o Solucin a problemas del terreno. o Localizacin y caracterizacin de materiales para prstamos. o Problemas relacionados con el agua:

Profundidad del nivel fretico. Riesgos debidos a filtraciones, arrastres, erosiones

internas, sifonamiento, accin de la helada, etc.

J. Herrera Herbert & J. Castilla Gmez

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Influencia del agua en la estabilidad y asiento de las estructuras.

Se entiende por reconocimiento el conjunto de las tareas de investigacin destinadas a:

La obtencin de muestras del subsuelo para permitir identificar los suelos o rocas presentes y contar con material suficiente para la realizacin de ensayos de laboratorio.

La realizacin de ensayos "in situ" sobre el terreno con el fin de obtener

parmetros que, directa o indirectamente, se relacionen con los parmetros mecnicos bsicos que permiten el clculo geotcnico (parmetros de resistencia al corte, de deformacin, de permeabilidad, etc.).

El reconocimiento debe, por tanto, proporcionar al menos los siguientes datos:

La naturaleza de los diferentes estratos. Muestras de cada una de las capas caractersticas, para su estudio en

Laboratorio. Caractersticas del nivel fretico y los acuferos atravesados. Permeabilidad de las formaciones atravesadas cuando sea necesario

(presas, etc.).

2. EL RECONOCIMIENTO GEOTCNICO Las actividades y los objetivos de un reconocimiento geotcnico, as como su extensin y nivel de informacin resultante, dependen directamente del proyecto u obra a realizar, y de las caractersticas del terreno donde se sita. Como este ltimo dato es el resultado de la campaa, el desarrollo de un reconocimiento geotcnico debera ser un proceso dinmico, no dimensionado rgidamente "a priori", sino, ms bien, mediante una serie de aproximaciones sucesivas donde la necesidad y extensin de cada etapa fuera consecuencia de la extensin y resultados de las realizadas previamente. Sin embargo, salvo en raras ocasiones, es necesario definir la campaa de reconocimiento inicialmente, y de una vez, aunque a lo largo de los trabajos realizados no es infrecuente variar la ubicacin y tipo del reconocimiento.


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Es prcticamente imposible dar reglas universales para el diseo y desarrollo de una campaa de reconocimiento, puesto que la casustica es variable y extensa. El grado de libertad con que se cuenta, unido a la variedad de procedimientos para la investigacin del terreno, hace que el diseo de la campaa responda a un equilibrio entre la inversin econmica, el plazo de ejecucin del reconocimiento, la importancia de la obra, y las consecuencias de un fallo de diseo o construccin. La amplitud y detalle del reconocimiento depende del nivel de conocimiento requerido. No tendr la misma entidad una campaa realizada para un anlisis de viabilidad o de manejo de soluciones, que otras establecidas para el proyecto, momento de la construccin, o investigacin de fenmenos de patologa. En cualquier caso, un estudio geotcnico:

Debe contener todos los datos relevantes para la correcta construccin del proyecto.

Se elabora en base a ensayos de campo y de laboratorio adecuados al

tipo de proyecto para el que se solicita..

Incluir recomendaciones propias para cada tipo de proyecto (cimentaciones, excavaciones, balsas, pistas o caminos rurales, edificaciones, naves, etc.).

Antes de proceder al diseo de una campaa, se ha de tener una idea lo ms aproximada posible, de lo que se ha de encontrar en el reconocimiento, para saber buscarlo, y de los problemas que se pueden plantear en proyectos o en obra. Por eso, la primera fase ha de consistir en un estudio preliminar y una recopilacin de la informacin disponible. Una vez obtenida y procesada esta informacin, se define la cantidad, extensin y tipologa de los reconocimientos para lograr el fin buscado. Durante su ejecucin, esta definicin es susceptible de experimentar modificaciones. Este estudio finaliza con la redaccin del informe geotcnico. En este documento se plasman los resultados de la campaa geotcnica realizada, su interpretacin y las conclusiones que se derivan de su anlisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto, y/o construccin de la obra.

2.1. TCNICAS DE RECONOCIMIENTO Para el reconocimiento geotcnico del terreno pueden utilizarse desde la bsica inspeccin visual, (muy utilizada en la caracterizacin de macizos rocosos), hasta tcnicas de campo o laboratorio ms o menos sofisticadas y que se agrupan en


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dos conjuntos.

Mtodos directos. A este grupo pertenecen las tcnicas que permiten el acceso y observacin directa al subsuelo, permitiendo a su vez la obtencin de muestras. Eventualmente permiten la realizacin de ensayos in situ. Se incluyen en este grupo:

o Sondeos geotcnicos o Calicatas, zanjas y pocillos o En algunos casos, galeras

Mtodos indirectos. Son aquellos que se llevan a cabo sin necesidad de

acceder directamente al terreno, midiendo desde la superficie algunas propiedades fsicas de los materiales que constituyen los diferentes niveles o estratos del terreno. Se incluyen en este grupo, entre otros, los siguientes:

o Prospeccin geofsica (gravimtrica, elctrica, ssmica, electromagntica)

o Ensayos in situ Pueden utilizarse por separado o conjuntamente y siempre son complementarios unos de otros. La eleccin de uno u otro mtodo depende del objetivo que se persigue. Hay que tener en cuenta que en una campaa de investigacin geotcnica se plantea, con bastante frecuencia, la utilizacin conjunta tanto de ensayos in situ como de ensayos de laboratorio, para poder determinar los parmetros fundamentales del terreno.

2.2. OBTENCIN DE MUESTRAS La toma u obtencin de muestras, es como se conoce al procedimiento por el que se recogen partes, porciones o elementos representativos de un terreno, a partir de las cuales se realizar un reconocimiento geotcnico del mismo. Las muestras son porciones representativas del terreno que se extraen para la realizacin de ensayos de laboratorio. Dependiendo de la forma de obtencin, pueden clasificarse de forma general en dos tipos:

Muestras alteradas: conservan slo algunas de las propiedades del terreno en su estado natural.

Muestras inalteradas: conservan, al menos tericamente, las mismas


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propiedades que tiene el terreno "in situ".

2.2.1. Muestras obtenidas en calicatas Muestras alteradas: Se toman de trozos de suelo arrancado por la pala

excavadora, introducindolo en bolsas. Si se pretende obtener la humedad del terreno, puede guardarse la muestra en un recipiente estanco, o parafinarla.

Muestras inalteradas: Requieren una limpieza superficial previa a la toma de la muestra, y un parafinado posterior de las caras de la muestra, en las que el suelo queda en contacto con el exterior. Pueden ser:

En bloque: tallando a mano un bloque aproximadamente cbico, con dimensiones superiores a 15 20 cm. La calidad de esta muestra es excelente.

Cilndrica: mediante la hinca por golpeo manual de un tomamuestras cilndrico de dimetro no menor de 15 cm.

2.2.2. Muestras obtenidas en sondeos Muestras alteradas: Obtenidas de trozos de testigo o de muestras de ensayo

SPT. Anlogamente al caso de muestras alteradas obtenidas en calicatas, se tienen en cuenta las mismas consideraciones.

Muestras inalteradas: Se consiguen mediante tomamuestras adecuados. Los ms utilizados son los tomamuestras abiertos de pared gruesa y el tomamuestras de pared delgada o Shelby. Tambin, en suelos muy sensibles a la alteracin inherente a la maniobra, puede utilizarse el tomamuestras de pistn de pared gruesa o delgada. El utilizado con mayor frecuencia es el primero de los citados. Consta de un tubo cilndrico de pared gruesa dotado de una zapata separable. El resto del tubo es


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bipartido (por dos generatrices), para la extraccin posterior de la muestra una vez tomada. En el interior se aloja una camisa fina que generalmente es de PVC, aunque puede ser metlica, donde se introduce la muestra para enviarla al laboratorio, habiendo parafinado previamente las caras extremas para evitar prdidas de humedad. En suelos blandos, el grosor de la zapata provoca una fuerte alteracin de la muestra. Para evitarlo, se recurre al tomamuestras de pared delgada, tambin denominado Shelby. En este caso, no se introduce ninguna camisa en el interior del tomamuestras, sino que la muestra se enva al laboratorio dentro del mismo tubo Shelby, convenientemente tapado y parafinado. En suelos arcillosos muy duros o en rocas, no se pueden introducir tubos tomamuestras mediante presin o percusin: en el caso de arcillas muy firmes, la introduccin del tubo tomamuestras por medio de un gran nmero de golpes, provoca la total alteracin del suelo. Por ello, debe obtenerse la muestra con la batera de perforacin. Si este suelo duro o roca requiere agua para el avance, (y esto puede dar lugar a una alteracin de la muestra), se debe utilizar tubo sacatestigos doble. El testigo que va a ser enviado como muestra al laboratorio, debe ser envuelto en un mallazo y parafinado posteriormente.

2.2.3. Ensayos "in situ" Se incluyen en ste apartado:

Pruebas de penetracin. Mtodos geofsicos.

Tanto los mtodos geofsicos como las pruebas de penetracin pueden considerarse como subgrupos de los ensayos "in situ", si bien el amplio contenido de ambos campos puede aconsejar su estudio por separado.


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3. PLANTEAMIENTO GENERAL DE LAS CAMPAAS DE ESTUDIO

El estudio geotcnico rene el conjunto de reconocimientos del terreno y la interpretacin de los datos obtenidos, que permiten caracterizar los diversos suelos presentes en la zona de estudio. Al plantear cualquier reconocimiento se debe recabar, como paso previo, toda la informacin posible de la zona a estudiar, que debe incluir al menos:

Tipo de proyecto para el que se solicita el estudio geotcnico. Caractersticas del proyecto. Situacin geogrfica. Planos:

o Situacin del rea a estudiar. o Topografa original del emplazamiento. o Planta del proyecto o Perfiles:

Longitudinal: caminos rurales, balsas, etc. Transversales: caminos rurales, balsas, edificaciones.


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Plazos Construcciones prximas y existentes en los propios terrenos. Informacin sobre posibles comunicaciones subterrneas. Datos geolgicos e informacin hidrolgica. Recopilacin de datos de otras campaas de sondeos prximos a la zona. Otros datos de inters:

o Propietarios de los terrenos, arrendatarios, etc. o Servicios afectados: conducciones de agua, telfono, etc.

En funcin del tipo de proyecto para el que se lleva a cabo el estudio geotcnico, sern de aplicacin distintas normativas como el Cdigo Tcnico de la Edificacin, el Eurocdigo n 7 u otras, que dan recomendaciones sobre:

Nmero de puntos a reconocer. Profundidad a alcanzar en cada punto. Distribucin espacial. Tcnica de reconocimiento a emplear. Nmero y tipo de muestras a extraer. Ensayos a realizar in situ y en laboratorio.

Asimismo, conviene recordar que hay muchos aspectos que se encuentran normalizados por AENOR (Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin).

Objetivos de los estudios geolgico geotcnicos en funcin de las fases de un proyecto

Fases del proyecto Objetivos geolgico - geotcnicos

Estudios previos de viabilidad.

Viabilidad geolgica. Identificacin de riesgos geolgicos.

Condiciones geolgico geotcnicas generales

Anteproyecto Seleccin de emplazamientos y trazados.

Clasificacin geotcnica de materiales. Soluciones geotcnicas aproximadas.

Proyecto Caracterizacin geotcnica detallada.

Parmetros geotcnicos para el diseo de estructuras, excavaciones, cimentaciones, etc.

Construccin Control geotcnico e instrumentacin. Verificacin y adaptacin del proyecto.

Explotacin Control de la respuesta terreno estructura. Auscultacin


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4. ACTIVIDADES INCLUIDAS EN LA ORGANIZACIN Y DIRECCIN DE UNA CAMP AA

La organizacin y direccin de una campaa de perforacin de sondeos geotcnicos incluye un conjunto de trabajos que abarca las siguientes actividades:

Reunin y coordinacin de todo el personal, medios y equipos necesarios para la correcta ejecucin de los trabajos, as como el seguimiento en campo de los mismos.

Realizacin de todos los trabajos necesarios para el replanteo de los sondeos u otros puntos o zonas de investigacin y registro de las coordenadas y cota de la boca de los mismos.

Obtencin de los permisos necesarios para la correcta ejecucin de los trabajos.

Ejecucin de sondeos mecnicos. Toma de muestras de rocas y suelos inalteradas y testigos parafinados. Ensayos de permeabilidad "in situ"en suelos y en macizos rocosos. Identificacin, preparacin, conservacin y envo al laboratorio de las

muestras representativas obtenidas. Testificacin geofsica de sondeos. Medicin y registro de niveles freticos. Realizacin de ensayos de laboratorio. Medicin y registro de niveles piezomtricos en sondeo (piezmetros

abiertos y piezmetros de cuerda vibrante). Calicatas (manuales o mecnicas). Trabajos de prospeccin geofsica mediante mtodos ssmicos,

elctricos, gravimtricos y electromagnticos. Inventario de puntos de aguas superficiales y subterrneas. Medidas "in situ" de parmetros fsico-qumicos bsicos, al menos

temperatura, pH, conductividad. Aforos de cauces de aguas superficiales, de manantiales y de

captaciones de agua subterrnea. Puntos de observacin geolgicos. Ensayos de bombeo.

La supervisin de los trabajos y ensayos de campo consistir en la disposicin permanente a pie de obra de titulados expertos en la materia y que sern los encargados de la supervisin y correcta ejecucin de todos los trabajos de campo que se estn realizando, la testificacin "in situ" de los sondeos y calicatas, la


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peticin de permisos si fueran necesarios, etc. Estos tcnicos actuarn segn el plan de trabajos previsto o segn indique el Director del Estudio. Durante la realizacin de los trabajos, se deber llevar un registro completo, numerado, exacto y legible de cada sondeo o tipo de prospeccin, que contendr toda la informacin sobre las condiciones y naturaleza del terreno, las caractersticas del sistema de reconocimiento empleado, las incidencias producidas y la interpretacin de los resultados. Los puntos investigados sern fotografiados durante la realizacin de los sondeos y despus de finalizados.

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2. ORGANIZACIN Y EJECUCIN DE UNA CAMPAA DE SONDEOS

GEOTCNICOS

1. LOS SONDEOS GEOTCNICOS Estn encaminados a:

El reconocimiento de la naturaleza y localizacin de las diferentes capas del terreno.

La extraccin de muestras:

o Alteradas en toda la columna.

o Inalteradas. o De agua

La realizacin de ensayos

in situ.

La realizacin de ensayos de permeabilidad:

o Lefranc (suelos) o Lugeon (roca)

La instalacin de

piezmetros Dependen de la finalidad concreta y de la aptitud para conseguir la finalidad perseguida, as como de la rapidez y economa. Generalmente son de pequeo dimetro, ya que no hay que olvidar que tienen por


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objeto reconocer la naturaleza y localizacin de las diferentes capas del terreno (y consecuentemente, establecer la columna litolgica del terreno en el punto de investigacin), as como extraer muestras del mismo a partir de los testigos de perforacin y realizar ensayos in situ para determinar ciertas caractersticas mecnicas asociadas a cada litologa. Por ello, en geotecnia las tcnicas de prospeccin mediante las que no se obtiene muestra o se obtiene totalmente alterada deben ser utilizadas con suma prudencia. Los tipos de equipos de perforacin (tambin conocidas bajo la simple denominacin de sondas) utilizadas en prospeccin geotcnica pueden diferenciarse en funcin del dispositivo tractor al que vayan asociadas:

Un camin Una mquina sobre orugas Sin elemento tractor alguno, denominndose mquina apeada.

Si bien es necesario acudir a sondeos a rotacin en cuanto la investigacin se adentra en roca, si solo se investigan suelos es frecuente la utilizacin de sondeos solo a percusin. A continuacin se describen unos y otros.

1.1. SONDEOS A PERCUSIN El principio general del mtodo consiste en el empleo de un til que avanza por golpes sucesivos, aplicados por la cada de una maza, cuya energa se transmite mediante un varillaje a un til macizo (puntaza) o a un tubo hueco (tomamuestras) situado en el fondo de la perforacin. El campo de utilizacin en el que el empleo de sta empleo presenta ms ventajas es el de los suelos no coherentes (limos, arenas, gravas, bolos y mezclas de los mismos) si se utiliza un tomamuestras, pues permite un reconocimiento de calidad al obtenerse un testigo continuo, provocando una alteracin en el medio inferior a la que realizan los sistemas de sondeo mediante rotacin. Sin embargo, desde el punto de vista econmico es un sondeo cuya perforacin es lenta y, consecuentemente, tiene un precio caro y poco competitivo. La perforacin ms habitual consiste en la hinca en el terreno de los tubos de acero, que harn de entibacin, y en la extraccin del suelo contenido dentro del taladro, mediante cucharas, trpanos, etc. El conjunto de tubos, rgidamente empalmados, forma la columna de entibacin o revestimiento del taladro. El exacto conocimiento de la energa empleada en la hinca, da una primera informacin de las caractersticas mecnicas del terreno; de ah la importancia de


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realizar esta operacin en condiciones normalizadas (un til de uso habitual es una maza: 120 Kg, con altura de cada de 1 m, midiendo el nmero de golpes necesarios para hincar 20 cm de tubera). Los rendimientos que se pueden esperar varan segn los tipos de terrenos, sin embargo, a ttulo orientativo, stos estn comprendidos entre 5 15 m/da/turno.

1.2. SONDEOS A ROTACIN El sondeo a rotacin es el procedimiento ms extendido para obtener muestra o testigo en cualquier investigacin geotcnica. El til de corte que se emplea para la obtencin de muestra de forma continua es una batera en cuya boca se implementa una corona, cuyos elementos de corte ms habituales son de widia o diamante. Un sistema alternativo que permite el avance de la perforacin pero no la recuperacin de muestra, es el sondeo que utiliza una barrena helicoide (a forma de sacacorchos), el cual precisa para la determinacin discontinua de la columna de terreno de la toma de muestras con mtodos alternativos.

1.2.1. Perforacin con hlice Las barrenas helicoidales pueden utilizarse en terrenos de consistencia blanda a media y no cementados. Las barrenas helicoidales pueden ser de varios tipos: Con cabeza helicoidal

exclusivamente. Con ellos se realizan agujeros de gran dimetro. Este procedimiento es usual en pilotajes, fijacin de postes y plantaciones.

Con barrena continua: puede ser normal o hueca. La barrena continua consta

de una serie de barrenas que se empalman sucesivamente. Se emplea para realizar sondeos ms pequeos. La perforacin debe realizarse a pocas revoluciones y conviene subir y bajar la hlice para facilitar la evacuacin de


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detritus. En el caso de la hueca, sta se emplea en formaciones poco consolidadas en las que la propia barrena hace de camisa y evita el hundimiento de las paredes del sondeo. El tren de varillas y la cabeza pueden retirarse y en su lugar introducir un tomamuestras.

Los sondeos con barrena helicoidal pueden utilizarse cuando:

El terreno es relativamente blando y cohesivo.

No existen capas cementadas de gravas, ni arenas bajo el nivel fretico.

No se necesita atravesar o penetrar suelos duros (y rocas).

No se requieren precisiones inferiores a los intervalos entre los que se realiza la toma de muestras a lo largo de la perforacin.

1.2.2. Perforacin a rotacin con corona y obtencin de testigo

Con este sistema puede obtenerse testigo en cualquier tipo de terreno, aunque en suelos cohesivos blandos, grandes bolos y limos deben tomarse grandes precauciones. En este procedimiento de perforacin con obtencin de testigo el til de corte es la corona. La corona tiene seccin circular y puede ser de dos naturalezas:

Widia. El cuerpo de la corona es de acero y en el borde cortante se incrustan prismas de widia (carburo de wolframio con un 10% de cobalto para darle resistencia al choque). Estas coronas son adecuadas para su uso en suelos y en rocas blandas o medias, pero nunca en duras o semiduras, donde es aconsejable el uso de diamante.

Corona de widia

Coronas de diamante


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Diamante. Las coronas diamantadas tienen un cuerpo de acero que est

unido a la matriz. Esta matriz es una aleacin metlica que contiene los diamantes, est compuesta por polvo de carburo de wolframio y bronce con pequeas cantidades de otros metales. Segn el tamao de los diamantes existen dos tipos fundamentales de corona diamantada:

o Concrecin: El tamao oscila entre 80 y 1000 p.p.q. o Insercin: El tamao de los diamantes oscila entre 10 y 80 p.p.q.

La corona, al ir avanzando en el terreno, va cortando un cilindro de roca llamado testigo y que va quedando alojado en un tubo roscado a la corona, llamado portatestigo, tubo testiguero o batera. ste puede ser un tubo simple o un tubo doble giratorio en el que el tubo interior va montado sobre un rodamiento a bolas y no tiene por qu girar. Para los terrenos sueltos o muy blandos debe emplearse el tubo simple y para el resto el doble giratorio. Los tubos sencillos se denominan con la letra B seguida del dimetro exterior en mm y los tubos dobles giratorios con la letra T seguida del dimetro exterior. El dimetro exterior de las coronas de las bateras sencillas oscila entre 36 y 146 mm (B-36 a B-146) y el de las coronas de los tubos dobles giratorios entre 36 y 101 mm (T-36 a T-101). La tubera de revestimiento o camisa se introduce en el sondeo para contener hundimientos o cortar fugas de agua (si no se perfora en seco), son de tipo telescpico y permiten el paso del tubo testigo para continuar la perforacin. Estn normalizadas y su dimetro exterior oscila entre 143 y 54 mm.


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2. SITUACIN DE LOS SONDEOS Debe ser fijada en funcin de las caractersticas del estudio y sus objetivos, tomando especialmente en consideracin las dificultades de acceso al emplazamiento. En campo, ser determinada preferentemente por mtodos de topografa clsica, debiendo quedar localizados por referencias a puntos fijos bien identificados. La cota ser determinada por nivelacin geomtrica. Sin embargo, en el caso de utilizarse sistemas de posicionamiento por satlite GPS, el error en coordenadas (x,y,z) deber ser inferior a 5 m. En caso de tener que mover el emplazamiento de un punto, debe primar donde los datos obtenidos permitan asegurar el cumplimiento del objeto de su perforacin. Cuando se perfore en zonas urbanas y vas pblicas de cualquier tipo, se deber cuidar el minimizar la ocupacin de viales, la afeccin al trfico y la perturbacin del entorno. Se suele exigir la elaboracin de una nota tcnica a entregar al Director del Estudio en la que se recoja la precisin del mtodo. En los lugares a sondear en que deban ser tenidas en cuenta medidas de seguridad para proteccin de servicios urbanos o instalaciones enterradas, se har previamente la preparacin del terreno con los medios auxiliares adecuados. Si fuera necesario, se realizarn calicatas por medios manuales hasta superar la profundidad de dichos servicios en prevencin de provocar cualquier dao. Los lugares a perforar tendrn sealizada el rea de trabajo, y dispondrn de las medidas de seguridad para los viandantes, la circulacin de vehculos, el mobiliario urbano, el arbolado y, en definitiva, el entorno en que se lleva a cabo la actuacin.

Sondeos en interior de nave


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Sondeos en Tindaya. La imagen muestras las dificultades que en ocasiones deben afrontarse en funcin de las necesidades de caracterizacin que exigen los proyectos

para los que se desarrolla la campaa geotcnica. (Fuente: Rodrguez Soto, .; Zapico Torneros, A.)


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Se insistir en que se mantenga la limpieza del rea de trabajo, debindose respetar las normas de seguridad en las diferentes maniobras y la utilizacin de los E.P.I. (equipos de proteccin individual) por parte de los sondistas. Se pondr especial atencin en la delimitacin del permetro del rea de trabajo para evitar la entrada a personal ajeno a los trabajos o que no disponga de las medidas de proteccin reglamentarias. Asimismo, se observar que el material est en todo momento en buenas condiciones, con objeto de evitar accidentes o incidentes y conseguir que los resultados obtenidos sean del todo fiables.

Localizacin de sondeos en campo.


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3. PREPARACIN DE ACCESOS Y ACONDICIONAMENTO DEL EMPLAZAMIENTO

La primera etapa de los trabajos en campo se iniciar tras la solicitud de los preceptivos permisos y la obtencin de la autorizacin para acceder a los terrenos. Se deber preparar la pista necesaria para la circulacin segura de los vehculos y la llegada de los equipos y suministros necesarios, y se acondicionar adecuadamente el emplazamiento con el fin de que permita albergar las instalaciones, equipos, suministros y elementos necesarios para el correcto desarrollo de la perforacin y los trabajos de reconocimiento.

Trabajos de acceso y acondicionamiento del emplazamiento de un sondeo.


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4. PRESCRIPCIONES GENERALES En trminos generales, en la inmensa mayora de los casos de aplicacin a un proyecto de ingeniera y construccin, los sondeos mecnicos sern a rotacin, con recuperacin continua de testigo. Solo ocasionalmente se emplearn otros sistemas de perforacin: perforacin a rotopercusin, con o sin recuperacin del detritus y con la entubacin que se precise para otras operaciones o ensayos posteriores. El dimetro de sondeos en suelos, debe ser siempre igual o superior a 101 mm (con un dimetro de testigo igual o superior a 84 mm), En sondeos en roca, perforados con sistema convencional, el dimetro debe ser superior a 86 mm con un dimetro del testigo igual o superior a 72 mm. En cualquier caso, los dimetros de perforacin sern suficientes para garantizar que se alcanza el fondo del sondeo con dichos dimetros mnimos. En sondeos perforados con sistema wire-line, el dimetro mnimo ser el correspondiente al tipo HQ. La maquina de perforacin debe ser de las caractersticas apropiadas para garantizar que se alcanza correctamente la profundidad prevista.

4.1. PERFORACIN EN SUELOS Salvo en condiciones especiales de dureza u otras circunstancias, se perforar en seco.

(Imagen J. Herrera)


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En cualquier caso, en suelos cohesivos se deber obtener no menos del 95 % de recuperacin y, en suelos granulares, no menos del 90 %. El fondo de la perforacin deber limpiarse convenientemente antes de cualquier operacin de toma de muestras o ensayos, no admitindose en el fondo del sondeo un espesor de sedimentos superior a 5 cm. La limpieza del fondo se realizar de forma que se asegure que el suelo a ensayar no resulte alterado en la operacin. Cuando se detecten suelos blandos se proceder al muestro mediante el tomamuestras de pared delgada.

4.2. PERFORACIN CON AGUA EN SUELOS

Para estabilizar los sondeos, se utilizar entubacin metlica de dimetro no inferior a 98 mm. La entubacin no penetrar nunca en el terreno a mayor profundidad que la prevista para la ejecucin de ensayos o toma de muestras. El nivel del agua en el sondeo se mantendr en todo momento a la altura del nivel piezomtrico o ligeramente por encima del mismo. Tanto la herramienta de perforacin, como el tomamuestras, se retirarn

(Imagen J. Herrera)

(Imagen J. Herrera)


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lentamente, manteniendo una aportacin continua de agua a fin de evitar el posible aflojamiento del suelo. En suelos metaestables, muy sensibles a la adicin de agua, deber limitarse la aportacin de agua al sondeo, realizando en seco la maniobra anterior a la toma de muestras o ensayos de penetracin

4.3. PERFORACIN EN ROCA Habitualmente, los pliegos de prescripciones tcnicas establecen una serie de condiciones que pueden usarse como recomendaciones generales. As, se suele establecer que se perforar a rotacin, utilizando batera doble y con extraccin de testigo continuo. Las coronas de perforacin deben ser siempre las ms adecuadas a las caractersticas del terreno. Solo si las recuperaciones obtenidas fueran suficientes y la calidad del testigo adecuada, suele autorizarse al contratista la utilizacin de batera sencilla. Si se encontraran formaciones blandas o muy fracturadas, es imprescindible tomar las precauciones necesarias para mantener el testigo tan inalterado como sea posible y conseguir su total recuperacin. En algunas condiciones de especial dificultad de recuperacin de testigo, se puede acudir a la utilizacin de bateras especiales, refrigeradas por aire, y/o a la utilizacin de bateras triples, dotadas de camisa de fibra de vidrio, bateras bipartidas u otras. En roca, la longitud de carrera no suele nunca mayor de tres (3) metros, mientras que en formaciones blandas o fracturadas, esta longitud no deber exceder de un metro y medio (1,5 m), reducindose incluso a medio (0,5) metro si fuera aconsejable.

(Imagen J. Herrera)


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(Imagen cortesa de Gonzalo Batuecas)

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3. TOMA DE MUESTRAS

1. RECUPERACIN Y DISPOSICIN DE TESTIGOS EN CAJ AS

Una vez extrado el tubo portatestigos del sondeo, se saca cuidadosamente el testigo de su interior, colocndolo en una canaleta prevista para ste fin y que es un elemento imprescindible. Una vez dispuesto todo el testigo recuperado en la canaleta, se procede a su inspeccin visual y a medir de forma precisa la recuperacin obtenida, anotndose si falta o sobra testigo, especificndose con cuidado la causa. A continuacin se procede a clasificar el testigo tomando como criterio la medida de la recuperacin obtenida. El testigo debe ser colocado en cajas portatestigos adecuadas, de madera o cartn parafinado, conservando la posicin y orientacin originales e indicando la profundidad o cota. Para que sta operacin se haga correctamente, se seguir la misma secuencia en que fue obtenido y empezando siempre por el final, disponiendo separadores entre las diferentes maniobras realizadas y delimitando las cotas de toma de muestras (S.P.T., muestras inalteradas, testigos parafinados, etc). En caso de prdida de testigo se indicar en la caja correspondiente. Adems del porcentaje de recuperacin, se determinar para

Vaciado del tubo portatestigos en la canaleta


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todos los testigos obtenidos el ndice de calidad de roca (RQD).

Colocacin normal de testigos en una caja de sondeo


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2. DETERMINACIN DEL RQD Este ndice, expresado como tanto por ciento, se obtendr como cociente entre la longitud total del testigo, considerando solamente aquellas partes del mismo de al menos diez (10) centmetros de longitud, y la longitud de perforacin de cada maniobra. Aquellas fracturas que evidencien haber sido producidas durante la perforacin o manipulacin de los, no sern consideradas como tales a los efectos de determinar el ndice RQD

Determinacin del RQD. En la imagen se puede ver el distinto grado de presencia de fracturas en el testigo a medida que el sondeo profundiza


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3. LA TESTIFICACIN DE LOS TESTIGOS EXTRAIDOS

La testificacin geolgico-geotcnica deber realizarse "in situ" de forma simultnea a la perforacin o inmediatamente despus de la misma, no debiendo retrasarse. La zona de trabajo para realizarla estar fuera de peligro, de cadas accidentales de materiales, donde no se entorpezcan las labores del sondista, donde no se acumule o circule agua y con espacio suficiente para poder extender las cajas del sondeo. La clasificacin y descripcin de los suelos y rocas se efectuar de acuerdo con los criterios de las Sociedades Espaolas de Mecnica de Suelos y Rocas.

Proceso de testificacin de cajas de testigos

de una campaa.


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4. TOMA DE MUESTRAS INALTERADAS EN SONDEOS

4.1. TOMA DE MUESTRAS INALTERADAS Con el fin de poder llevar a cabo los ensayos y analticas de laboratorio, es necesaria la obtencin de muestras que conserven algunas o todas las propiedades del terreno. Por ello, deben distinguirse:

Muestras alteradas: son aquellas formadas por cantidades de suelo recogidas en bolsas, trozos de testigo, etc.

Muestras inalteradas: son aquellas que reflejan ntegramente las

caractersticas del suelo en su estado natural en el momento de ser tomadas y, consecuentemente, su estructura fsica y sus propiedades son las mismas que las del suelo de donde se han tomado. Su contenido en agua y su volumen deben ser lo ms exactos posible. Es evidente que el trmino inalterada es en cierto modo relativo, ya que toda muestra sufre en cierto grado la alteracin durante el proceso de extraccin o de manipulacin, pero al menos se pretende que estas alteraciones sean insignificantes.

Por sus caractersticas, la toma de muestras inalteradas est reservada a los suelos y, cuando se est realizando la perforacin de sondeos, se pueden usar:

Muestras por hinca o en seco mediante el empleo de tubos de pared delgada que se introducen en el terreno por empuje (tomamuestras de pared gruesa, tomamuestras Shelby y tomamuestras de pistn fijo).

Muestras mediante tubo testiguero doble giratorio. La Norma NTE-CEG y el Cdigo Tcnico de la Edificacin distinguen varios tipos de muestras en funcin de las exigencias que cumplen:

Muestra de tipo I: Debe mantener inalteradas las propiedades mecnicas del terreno en su estado natural.

Muestra de tipo II: Debe mantener inalteradas la densidad y la humedad del terreno en su estado natural.

Muestra de tipo III: Debe mantener inalterada la humedad del terreno en su estado natural.


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Muestra de tipo IV: Debe mantener inalterada nicamente la naturaleza del terreno.

4.1.1. Tomamuestras de pared gruesa Consiste en hincar un tubo en el terreno golpeando con una maza para tomar muestras de suelos con cierta cohesin. La muestra que se aloja en el interior del tubo es una muestra representativa pero no inalterada. Para poder tomar muestras por hinca debe emplearse un tubo que tenga un espesor capaz de aguantar el impacto que va a sufrir durante su penetracin. La energa para hincar el tubo se consigue mediante una maza de 635 Kg. que cae desde 75 cm. de altura. Para evitar la cada de la muestra del tubo en operaciones bajo el nivel fretico por empuje del agua se coloca en la parte superior del tomamuestras una vlvula de bola, que hace asiento en la cabeza del tubo e impide que el agua descienda y presione la muestra; por encima de la bola se ubican dos agujeros por donde se expulsa el agua. Es un tomamuestras sencillo y robusto cuyo mayor inconveniente radica en que al extraer la muestra del tubo, sta debe empujarse, con lo que se somete a cierta deformacin.

4.1.2. Tomamuestras Shelby Es muy simple y muy usado. Consta de un tubo de pared delgada, generalmente acerado que tiene un borde inferior afilado.

Tubo Shelby.


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El tomamuestras debe cumplir la Norma Tecnolgica NTE-CEG siendo su:

Relacin de rea: R < 10 Despeje interior: D < 1 Espesor de zapata: E< 2 mm. Longitud de muestra: L > 500 mm.

Este tipo de tomamuestras, en nmero razonable y con los complementos necesarios par su uso, suele estar permanentemente en obra como dotacin bsica del equipo de sondeos para reconocer los suelos blandos. El modelo ms habitualmente definido en los pliegos de condiciones que regulan estas campaas tendr de 1 a 2 mm de espesor, longitud mnima de 45 cm y dimetro mnimo interior de 70 mm. La muestra obtenida es de tipo I. Si el tubo de pared delgada es de bronce, latn o acero inoxidable se obtienen muestras de tipo I y II. Para cerrar hermticamente los tubos se usan tapas de goma, fabricadas al efecto. Est especialmente indicado para suelos arcillosos blandos, arenas hasta compactas sobre el nivel fretico a medianamente firmes y la calidad de la muestra obtenida es buena a regular. Este tipo de tomamuestras tiene el inconveniente de que hay que extraer la muestra del tubo mediante empuje, lo que origina cierta alteracin, ocasionalmente importante.

4.1.3. Tomamuestras de pistn fijo Este tomamuestras evita que entre fango o la presin del agua acte sobre la muestra al entrar sta en el tubo y alzar la bola al expulsar el agua hacia el tren de varillas. Con este procedimiento se obtienen muestras de tipo I con una calidad regular a buena. Pueden utilizarse en suelos arcillosos blandos a medianamente firmes y en arenas sueltas.

4.1.4. Tubo doble giratorio Se trata de un tubo doble giratorio cuyo portamuelles sobresale de la corona entre 4 y 9 cm aproximadamente con lo que se consigue que el fluido de perforacin no llegue a la muestra y que la corona no pueda rozar el testigo.


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Puede utilizarse en suelos arcillosos de consistencia dura y la calidad de las muestras obtenidas es regular a buena en funcin del terreno.

4.2. PRCTICA OPERATIVA En los suelos cohesivos se tomarn muestras inalteradas a intervalos no mayores de 4,0 m mediante tomamuestras de pared delgada o gruesa, intercaladas con ensayos de penetracin estndar y/o testigos parafinados, de modo que se obtenga una muestra o se realice un ensayo como mucho cada 4,0 m. El tomamuestras de pared delgada para reconocimiento de suelos blandos, tendr de 1 a 2 mm de espesor, longitud mnima de 45 cm y dimetro mnimo interior de 70 mm. Antes de proceder a la toma de una muestra, se retirarn todos los materiales sueltos o alterados del fondo del sondeo.

La toma de la muestra se efectuar a velocidad constante, hincando lentamente el tomamuestras en el terreno mediante presin. Para el resto de suelos, se utilizar el tomamuestras seccionado de pared gruesa de 4 mm de espesor, longitud mnima 60 cm y dimetro mnimo interior de 70 mm.

Toma de muestra inalterada. Identificacin de la misma.


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La secuencia y dems condiciones de hinca de estos tomamuestras sern las mismas que para la realizacin del ensayo SPT con idea de facilitar la correlacin

del golpeo con dicho ensayo SPT. Una vez hincado el tomamuestras, la muestra se cortar del terreno por rotacin, sacndose seguidamente el tomamuestras con las debidas precauciones. Extrado el tomamuestras y separado el varillaje, se eliminarn cuidadosamente al menos 3,0 cm de la muestra por ambos extremos y se rellenarn inmediatamente los huecos con parafina lquida. Los extremos del tubo que aloja a la muestra debern protegerse con tapas cuidadosamente ajustadas. Los tubos que contengan las muestras se etiquetarn para su identificacin, almacenndose cuidadosamente para su envo al laboratorio. Con anterioridad al sellado de la muestra se proceder a hincar el penetrmetro de bolsillo y el aparato Vane-test de bolsillo, en los extremos de la misma, anotando las medidas obtenidas.

Toma de muestra inalterada. Imagen de una muestra inalterada embalada, identificada y colocada en su posicin relativa en la caja de testigos.


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Imagen de una caja en la que se han reflejado la toma de una muestra inalterada y la realizacin de un ensayo SPT.


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5. TOMA DE MUESTRAS PARAFINADAS Cuando la resistencia del terreno sea elevada impidiendo la toma de muestras inalteradas o la realizacin de ensayos SPT de longitud suficiente para su posterior ensayo en el laboratorio y el terreno sea cohesivo, se sustituir la toma de muestra inalterada por el parafinado de un trozo del testigo obtenido de la mayor longitud posible (> 35 cm). Estas porciones, previa limpieza superficial, se recubrirn con material no absorbente, y el conjunto se proteger con un bao de parafina, de espesor suficiente para asegurar la invariabilidad de sus condiciones de humedad. El dimetro mnimo de las muestras parafinadas ser de 70 mm y cada porcin de testigo seleccionado se etiquetar para su correcta identificacin. Las Normas de aplicacin para la toma de muestras inalteradas en sondeos sern la ASTM D-3550/84 y ASTM D-1587/94.

Imagen de una muestra parafinada embalada, identificada y colocada en su posicin relativa en la caja de testigos.


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6. TOMA DE MUESTRAS DE AGUA EN SONDEO Se realizan para el estudio de las caractersticas hidroqumicas del agua encontrada en los puntos de reconocimiento (sondeos, calicatas, etc.). Si se hubiese perforado con adicin de agua, adems de la muestra de agua del propio terreno, se adjuntar una muestra del agua utilizada para perforar. Las muestras de agua se envasarn en recipientes limpios de plstico o de vidrio, dotados de cierre hermtico, procedindose al llenado de los mismos despus de enjuagarlos con el agua a muestrear. Cada una de las muestras se etiquetar correctamente indicando su procedencia. La toma de muestras de agua para anlisis qumicos se ejecutar de acuerdo a lo establecido en la Norma UNE 41.122/95.


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7. OBSERVACIONES Y MEDICIONES DEL NIVEL FRETICO

Es habitual llevar un registro del nivel fretico en todos los sondeos, no solo durante la perforacin, sino tambin tras su finalizacin, al menos hasta la terminacin de la campaa. Si durante la ejecucin del sondeo se utilizaran lodos bentonticos o geles especiales de perforacin, se limpiar el sondeo una vez finalizado mediante la circulacin de agua limpia. La utilizacin de lodos bentonticos o geles especiales debe hacerse con cuidado y, en especial si se pretende realizar posteriores ensayos de permeabilidad. Se proceder a la instalacin de los piezmetros:

Piezmetros con tubera de PVC convencional.

Piezmetros con tubera Preussag.

Piezmetros con tubera de PVC convencional:

Se construye con un tubo perforado o ranurado, de PVC o galvanizado, que se introduce en el sondeo despus de perforarlo.

Suelen tener un dimetro til entre 60 y 100 mm, sus uniones van

soldadas o roscadas y sus extremos se tapan y protegen adecuadamente.

Ejemplos de distintos tipos de sondas para la medida del nivel piezomtrico en sondeo.


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Piezmetros con tubera Preussag:

Necesitan perforaciones de dimetro mnimo de 116 mm.

La tubera, con dimetro interior mnimo de 50 mm, se instala con centradores y un prefiltro granular en el espacio anular comprendido entre la tubera y el terreno.

Las granulometras del prefiltro y el paso de la rejilla sern elegidan en

funcin de los resultados de los anlisis granulomtricos realizados previamente sobre las muestras tomadas durante la perforacin de los sondeos.

Esquema de funcionamiento de los distintos tipos de sonda piezomtrica.


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Los piezmetros se disean para medir el potencial hidrulico de forma puntual en niveles acuferos individualizados. Por lo que hay que evitar comunicar con ellos los distintos niveles acuferos atravesados. La situacin de los tramos filtrantes de la tubera piezomtrica se fijarn en funcin de la columna litolgica investigada con el sondeo previo y se aislarn los tramos filtrantes del resto del sondeo, colocando tapones en el anular entre la tubera y el taladro. Tras finalizar las tareas de acondicionamiento del sondeo, los piezmetros sern limpiados mediante bombeo para asegurar una perfecta conexin con el acufero. Los tubos piezomtricos se nivelarn cuidadosamente, dejando en el extremo libre una referencia del nivel. Se tomarn las medidas necesarias para evitar el enterramiento del sondeo antes de la colocacin del tubo piezomtrico. Si fuera necesario, el tubo se colocar antes de retirar completamente la entubacin. Los tubos, adems de permitir el control diferido del nivel fretico, podrn ser utilizados en su momento para el rellenado u obturacin de los sondeos. Si estuviera previsto realizar algn ensayo especial en el interior del sondeo, se podr ordenar la colocacin de un revestimiento provisional de las caractersticas que se precisen. En los sondeos en ejecucin se controlar la posicin del agua en los mismos, indicando la profundidad a que se encuentra el sondeo, as como la fecha y hora de las lecturas. Durante la realizacin de la campaa de campo, se efectuarn diariamente y, como mnimo, dos mediciones del nivel fretico hasta su estabilizacin en todos los sondeos terminados, debidamente espaciadas o con la secuencia que se indique segn la duracin de los trabajos. Como criterio general se considerar que un nivel est estabilizado cuando no existen diferencias en las medidas efectuadas a lo largo de una semana. Una vez estabilizado ste, las medidas podrn espaciarse hasta una medicin por semana. Es posible que se tome la decisin de modificar esta secuencia de medidas, en funcin de las caractersticas hidrogeolgicas existentes. Cuando se perfore en seco, se anotar el nivel al que se detect por primera vez el agua y la posterior evolucin de los niveles de sta. Si se perfora con agua, se realizarn al menos dos achiques de la misma, controlando los niveles de achique y las posibles recuperaciones de nivel, de modo que se garantice la comprobacin y posicin del nivel fretico. Por tanto, se deber prever y disponer a pie de obra el adecuado equipo para realizar estos achiques (cacillo, minibomba, aire comprimido, etc.). Podrn establecerse achiques adicionales si las condiciones hidrogeolgicas as lo requieren. Se llevar un registro de estos niveles, en el que se har constar junto a cada medicin, la fecha y la hora en que fue efectuada, profundidad del sondeo, medicin del nivel al acabar el sondeo, medicin tras el achique y sucesivas mediciones. Dicho registro contendr informacin sobre la naturaleza de los niveles


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indicando si corresponden, a su juicio, a niveles freticos, niveles colgados, etc., as como todas las incidencias que a juicio de quien realiza esta labor, puedan tener influencia en los niveles medidos, tales como lluvias, riegos, mareas en caso de proximidad a la costa, etc. En caso de que fuera preciso o conveniente, se instalarn piezmetros de modo que puedan aislarse los distintos acuferos interceptados en cada sondeo. En el caso de sondeos surgentes, se proceder al control de los caudales de surgencia con un ritmo de medidas ajustado a la magnitud de los mismos y se instalarn manmetros en las bocas de los sondeos. Si se considerase necesario, se puede acudir a la instalacin de piezmetros cerrados (preferentemente de cuerda vibrante) en el interior del sondeo. El sensor del piezmetro tendr una precisin superior al 0,5%, y un rango de medida suficiente para las presiones esperadas. Si en un mismo sondeo se quisieran determinar los niveles piezomtricos de los posibles acuferos interceptados en el mismo, se aislarn stos disponiendo lechada de cemento, bentonita-cemento o bentonita granular entre uno y otro piezmetro. Los diferentes piezmetros de cuerda vibrante colocados en un sondeo, dispondrn de sus correspondientes cables conectados a una caja de bornes con proteccin a la intemperie. Es fundamental preparar un esquema con la disposicin de los piezmetros en cada sondeo y definir la secuencia de las medidas a realizar. Es conveniente recordar que estos aparatos deben ser objeto de calibracin, por lo que se requiere pedir y conservar los certificados de calibracin de los mismos con las constantes de conversin frecuencia-presin y la lectura de presin cero.

8. ENVASE, PROTECCIN Y TRANSPORTE DE LAS MUESTRAS

Todas las muestras y testigos se envasarn convenientemente para evitar su alteracin durante el transporte o almacenamiento y se enviarn a la mayor brevedad posible al laboratorio. Las cajas debern estar siempre protegidas de la intemperie, retirndose cada da al almacn. Bajo ningn concepto se debe abandonar una caja a la intemperie durante la noche en el mismo emplazamiento del sondeo. Las cajas portatestigos podrn ser de madera, cartn parafinado o plstico. En terrenos hmedos o arenosos saturados no es aconsejable la utilizacin de cajas de cartn parafinado por su escasa durabilidad.


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Las muestras inalteradas debern conservarse en el laboratorio en un ambiente de temperatura y humedad controladas. nicamente se proceder a la apertura de los envases de las muestras que vayan a ensayarse, y solo en el momento de la realizacin de los ensayos correspondientes. Suele ser una condicin contractual que el resto de las muestras se conserve en condiciones ptimas de humedad y temperatura, durante un plazo de entre seis y doce meses en el laboratorio desde la fecha de finalizacin de los anlisis contrataos.

Conservacin de muestras.


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4. LA SUPERVISION EN CAMPO

1. CONTROL PERMANENTE DE LA OPERACIN Con el fin de conseguir la mxima recuperacin posible de testigo, se controlar permanentemente:

La velocidad y la presin de la perforacin. Caudal y presin de agua. Longitud de carrera.

Se debe proceder al registro continuo de los principales parmetros de perforacin, tanto analgica como digitalmente. Los parmetros a registrar sern principalmente los siguientes:

Velocidad de avance, Revoluciones por

minuto, Par de rotacin, Carga sobre la

corona, Presin de inyeccin, Caudal de inyeccin, Otros.

En sondeos inclinados con longitud superior a 70 metros deber medirse y registrarse la desviacin producida.

2. PARTE DE CAMPO DEL SONDISTA Es prctica habitual y as ha quedado reflejado habitualmente en muchos pliegos de condiciones para la ejecucin de estos trabajos, el que se lleve un registro o


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parte de campo contino de la ejecucin de cada sondeo. En ste parte, que es el sondista quien debe redactarlo y presentarlo con independencia de que desde la Direccin de Obra se emprendan iniciativas independientes y similares. Deber constar, al menos, de los siguientes datos:

Maquinaria y equipos utilizados. Fechas de ejecucin. Coordenadas y cota de boca. Dimetro/s del sondeo. Operaciones realizadas. Columna estratigrfica y descripcin de los terrenos encontrados

indicando en qu tramos se ha perforado en seco y cules con adicin de agua u otros fluidos autorizados.

Resultados de los ensayos de penetracin realizados. Situacin y caractersticas de las muestras obtenidas. Ganancias y/o prdidas del lquido de perforacin. Cotas del nivel fretico y de otros niveles acuferos. Recuperaciones obtenidas. Incidencias producidas durante la perforacin.

Este registro o parte de campo, es un comprobante de la marcha de la marcha del sondeo y de su ejecucin en tiempo real. Una vez terminado el sondeo, se entrega al menos una copia del parte de campo a la Supervisin y Direccin de Obra.


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Ejemplo de parte de trabajo de un sondista.


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3. REGISTRO DE LOS SONDEOS La supervisin de los trabajos y ensayos de campo consiste en la disposicin permanente a pie de obra de titulados expertos en la materia, encargados de:

La supervisin y correcta ejecucin de todos los trabajos de campo que se estn realizando,

La testificacin "in situ" de los sondeos y calicatas, La peticin de permisos si fueran necesarios, etc.

Durante la realizacin de los trabajos, se deber llevar un registro completo, numerado, exacto y legible de cada sondeo o tipo de prospeccin. Contendr toda la informacin sobre las condiciones y naturaleza del terreno, las caractersticas del sistema de reconocimiento empleado, las incidencias producidas y la interpretacin de los resultados. Los puntos investigados sern fotografiados antes, durante la realizacin de los


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sondeos y despus de finalizados.

4. ABANDONO FINAL DE LOS SONDEOS A la conclusin de la perforacin de un sondeo y, salvo que se haya decidido su transformacin en un piezmetro, se debe asegurar su abandono en condiciones seguras y la correcta restauracin del emplazamiento, as como la retirada de cualquier residuo. Las bocas de los sondeos terminados quedarn protegidas con tapas metlicas y enrasadas con el vial. Los tapones dispondrn de sistemas de apertura con herramientas especficas, preferiblemente llave Allen, para permitir la medida regular del nivel fretico.

Se colocar una arqueta en cada boca de sondeo con posterioridad a su cajeo, que ser recibida con mortero. Cuando en el proyecto est previsto el sellado de los sondeos, esta operacin se realizar siempre de abajo a arriba.


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5. INFORME FINAL DE LOS TRABAJ OS

5.1. INFORME DE LOS TRABAJ OS EN CAMPO Es prctica habitual el que, por cada sondeo, se confeccione una ficha tcnica que contenga un registro de situacin y emplazamiento del sondeo acompaado de fotografas en color del entorno antes y despus del emplazamiento, con la sonda posicionada durante su ejecucin y de la tapa del sondeo, planta de situacin sobre planos, y ubicacin sobre foto area/ortofoto. En caso de que se haya realizado un acceso se indicar en los planos de situacin. En el registro del sondeo se incluir, al menos, la siguiente informacin:

Nombre del tcnico responsable asignado. Denominacin contractual. Identificacin del sondeo y referencia a los datos de levantamiento

(coordenadas x,y,z), as como la inclinacin y orientacin del sondeo. En sondeos para obras lineales, se indicar tambin el PK y la distancia al eje.

Cota del terreno. Fecha de comienzo y de terminacin. Identificacin de la maquinaria utilizada. Datos de perforacin: Tabulacin de resultados y detalles: sistema de

perforacin, tipo de batera, corona, tiles de perforacin, dimetro de perforacin, dimetro del testigo, datos y dimetro del revestimiento, profundidades de todas las maniobras realizadas, as como informacin completa de la disposicin vertical y clasificacin de los materiales atravesados.

Porcentaje de recuperacin de testigo. Descripcin geolgico-geotcnica del testigo. Se efectuar una

descripcin sistemtica del testigo, indicando siempre primero la abreviatura de la unidad geolgico-geotcnica correspondiente. En terrenos tipo suelo la descripcin seguir el orden siguiente: litologa, indicando el componente principal seguido del componente secundario mediante sufijos indicativos del porcentaje que representa, color y consistencia/compacidad. A continuacin y aparte se incluirn tambin los datos adicionales que se consideren relevantes, tales como tamao de grano, textura, componentes accesorios, cambios de composicin, grado de cementacin, contenido en materia orgnica, observaciones organolpticas, valores de la resistencia al corte sin drenaje con aparato vane-test de bolsillo y resistencia a la penetracin con el penetrmetro


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de bolsillo, etc. En terrenos tipo roca se indicar la litologa, resistencia y color y a continuacin otros datos relevantes tales como naturaleza y tamao de los clastos de la matriz, componentes accesorios, tipo de cemento, signos de oxidacin, niveles nodulares intercalados, reaccin al HCl, etc. Pueden tomarse como referencia las nomenclaturas recomendadas en la Gua de Cimentaciones en Obras de Carreteras (Ministerio de Fomento, 2003), Cdigo Tcnico de la Edificacin (Ministerio de la Vivienda, 2006) o la Sociedad Internacional de Mecnica de Rocas (ISRM).

Profundidad de cada cambio de terreno y espesor. Profundidad de fin de sondeo. Para cada muestra obtenida, las cotas del principio y del fondo, tipo,

longitud y nmero (todas las muestras se numerarn consecutivamente). Nmero de golpes necesarios para 4 tandas de 15 cm de penetracin de

los tomamuestras y el valor del golpeo N del ensayo SPT. En columna aparte se indicar el valor de N corregido.

El nmero de golpes por cada tramo de penetracin deber incluirse tambin en el caso de muestra inalterada (MI).

Resultados de la testificacin geotcnica. Cota del nivel fretico y observaciones sobre el agua fretica. Observaciones sobre variaciones en la prdida del lquido de

perforacin. Mtodo y cuanta de presin utilizado para introducir el tomamuestras de

pared delgada y longitud y dimetro de cada una de las muestras obtenidas.

Resultado de los ensayos in situ: ensayos de permeabilidad, presimetros y otros.

Resultados de la totalidad de los ensayos de laboratorio realizados y clasificacin segn USCS de todas las muestras ensayadas en suelos.

Parmetros de perforacin (velocidad de avance, presin, par, r.p.m. etc.), cuando se soliciten expresamente; en caso contrario, slo se anotarn observaciones cualitativas de dichos parmetros.

Se incluir un apartado denominado "observaciones" en la parte inferior de cada hoja, en el cual deber registrarse siempre si se ha detectado o no nivel piezomtrico, su cota y fecha y los comentarios al respecto. Se registrarn tambin datos tales como achiques realizados, prdidas de fluido de perforacin, inestabilidades de las paredes, cadas de batera, comentarios sobre recuperaciones, expansiones o retracciones del testigo, averas y otras incidencias. Se indicarn las correcciones


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aplicadas para determinar el valor de golpeo Ncorregido,. Se incluir tambin la leyenda de las siglas y abreviaturas adoptada

Fotografas a color de todas las cajas portatestigos y de la zona donde se hayan realizado todos y cada uno de los sondeos incluyendo la sonda posicionada durante su ejecucin y la boca del sondeo finalizado.

Adems, en los sondeos en roca se incluir tambin:

Longitud y porcentaje de testigo obtenido para cada maniobra y longitud perforada. Numeracin correlativa de las muestras.

RQD, nmero de fracturas cada 30 cm y grado de meteorizacin. Tipo de roca y, en su caso, resistencia de la matriz rocosa. Cota de cada

cambio de tipo de roca. Buzamiento de las capas, estratificacin, juntas y esquistosidad. Identificacin del tipo de discontinuidad: estratificacin, esquistosidad,

falla, diaclasa, etc. Nmero y orientacin de las familias de discontinuidades (direccin y

buzamiento). Caractersticas de las discontinuidades: rugosidad, espesor y naturaleza

del material de relleno. Cotas en las que se observan cambios en la velocidad de avance del

sondeo, con las observaciones precisas. Parmetros de perforacin (velocidad de avance, presin, par, r.p.m.,

etc.), cuando se soliciten expresamente. En caso contrario, solo se anotarn observaciones cualitativas de dichos parmetros.

5.2. INFORME DE LA INVESTIGACIN GEOFSICA Para cada punto o perfil geofsico investigado se debe adjuntar un informe que contenga, con carcter general, la siguiente informacin:

Identificacin de la prospeccin con indicacin de su denominacin contractual.

Mtodo geofsico utilizado. Nombre del tcnico responsable asignado y de los tcnicos u

operadores. Plano de replanteo en planta de los perfiles investigados. Cotas del terreno. Fecha de ejecucin.


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Plano de replanteo en planta de los puntos y perfiles investigados con la situacin de las prospecciones realizadas.

Croquis de las configuraciones o dispositivos utilizados. Descripcin de los equipos utilizados, medios auxiliares y cuantas

observaciones sean precisas, en relacin con la ejecucin. Mtodo de procesado e interpretacin de los datos, con indicacin del

software empleado. Mtodo analtico seguido. Registros numricos originales de campo. Filtrado de los datos defectuosos. Perfiles resultantes de las alineaciones prospectadas junto con los datos

que han sido utilizados para la interpretacin y caractersticas de los distintos horizontes obtenidos con la interpretacin geolgica superpuesta y la ubicacin de los reconocimientos existentes.

Planos de isopacas o isobatas, con curvas de nivel cada 2 m. Informe explicativo de la campaa realizada y los resultados obtenidos. Fotografas en color.

De modo especfico, en funcin del tipo de investigacin realizada, se completar la anterior informacin con los documentos que resulten de inters o proceda incluir.

5.3. INFORME DE CALICATAS Para cada calicata se adjuntar una ficha tcnica que contenga al menos la siguiente informacin:

Identificacin de la calicata y referencia a los datos de levantamiento (coordenadas x,y,z). En el caso de investigacin para obras lineales, se indicar tambin el PK y la distancia al eje.

Nombre del tcnico supervisor. Fecha de ejecucin. Identificacin de la maquinaria utilizada. Profundidad alcanzada en la calicata Se indicar en un apartado denominado "observaciones" toda la

informacin sobre condiciones de excavabilidad del terreno, estabilidad de las paredes y posicin del nivel fretico. Asimismo, se indicar el tiempo en que la excavacin ha permanecido abierta desde su finalizacin.


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Descripcin geolgico-geotcnica del corte del terreno visualizado en la

calicata. Los criterios de descripcin sern los mismos que los indicados para los sondeos.

Profundidad de cada cambio de tipo de terreno y su espesor. Profundidad de la toma de muestras, acotada con la suficiente precisin. Resultados de la testificacin geotcnica: valor de la resistencia al corte

sin drenaje con aparato vane-test de bolsillo y resistencia a la penetracin con el penetrmetro de bolsillo.

Resultados de la totalidad de los ensayos de laboratorio realizados (ensayos de identificacin, Prctor, CBR, qumicos, etc). Se incluir la clasificacin segn USCS de todas las muestras ensayadas.

Fotografas en color de la calicata abierta, del material extrado y de la zona despus de su reposicin.

Adems, en las calicatas de plataforma para el caso de proyectos de obras lineales, se incluir tambin:

Clasificacin segn criterios vigentes para obras ferroviarias. Densidad y humedad "in situ" por el mtodo nuclear y por el mtodo de

la arena. Grado de compactacin (%) respecto de la densidad mxima Prctor

Normal / Modificado. Croquis de la seccin transversal que ilustre la posicin del

reconocimiento.

5.4. PUNTOS DE OBSERVACIN GEOLGICA Los PIGs son de utilizacin habitual en estudios geotcnicos destinados a obras lineales y, consecuentemente Se realizarn fichas individualizadas en los afloramientos ms representativas sobre litologas similares a las del trazado (contactos entre litologas, pliegues, fallas, etc.), constituyendo puntos de observacin geolgica, en los que se recojan al menos los datos que se indican a continuacin.

Denominacin del punto de observacin Identificacin: litologas (indicando la abreviatura de las unidades

geolgico-geotcnicas) y edad geolgica.


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Localizacin: situacin aproximada, provincia, trmino municipal, distancia aproximada a la traza, planta de situacin y croquis del afloramiento.

Descripcin geolgico-geotcnica: inters del afloramiento, datos estructurales (direccin y buzamiento de las discontinuidades), grado de meteorizacin, etc.

Croquis del terreno. Fotografas general y de detalle del afloramiento

Los puntos de observacin geolgicos sern perfectamente identificables sobre los planos geolgicos realizados junto con los smbolos estructurales que correspondan. Se garantizar que existan Puntos de Observacin en todas las unidades geolgico-geotcnicas representativas.

5.5. INFORME DE LOS ENS AYOS DE LABORATORIO Se incluirn las correspondientes tablas resumen de ensayos de laboratorio. En las tablas de resultados de ensayos de laboratorio en sondeo (se usarn dos tablas: para suelos y para rocas) se incluirn, las propiedades fsicas de los suelos ms representativas: humedad natural (w %), densidad seca (yd), densidad aparente (y), ndice de poros (e) e ndice de saturacin (Sr). Se indicar cules se obtuvieron a partir de ensayos de laboratorio sobre muestra inalterada y cules mediante relaciones a partir de los anteriores. Asimismo, se incluirn tambin los parmetros que definen el estado de los suelos cohesivos y granulares, a saber, el ndice de liquidez (o fluidez) o ndice de consistencia y el ndice de densidad o densidad relativa. Todas las tablas debern quedar debidamente identificadas mediante un rtulo con el nombre de la unidad y sus siglas respectivas. Asimismo, deber adecuarse el tamao de letra y formato para que todos los datos que figuran en las tablas resulten perfectamente legibles. En todos los ensayos se presentarn los valores numricos y/o grficos correspondientes, adaptados a los impresos normalizados en cada caso. En su defecto, podrn utilizarse impresos distintos, siempre y cuando sean suficientemente claros y precisos para poder deducir de ellos los parmetros buscados. Todas las hojas de resultados y grficos de los ensayos vendrn firmados originalmente por el jefe de laboratorio y con el sello del mismo. Cada ensayo estar referenciado con el origen de la muestra, profundidad, tipo de muestra, obra de procedencia, fecha de obtencin, fecha de ensayo y cuantos


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otros datos se consideren precisos para la mejor interpretacin del mismo. Si se estimara conveniente, la Direccin del Contrato podr solicitar las hojas de clculo utilizadas para la realizacin de cada ensayo.

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5. ENSAYOS Y PRUEBAS IN SITU EN EL INTERIOR DE UN

SONDEO

1. ENSAYO DE PENETRACIN ESTNDAR (SPT) La denominacin S.P.T. se corresponde con las siglas en Ingls (Standard Penetration Test) y es el ensayo ms extendido de los que se realiza en el interior de un sondeo geotcnico en suelos o roca muy alterada. Es un ensayo creado en el ao 1927 por un sondista de la Raymond Concrete Pile Co., quien propuso a Terzaghi contabilizar el nmero de golpes necesarios para hincar 1 pie (30 cm) el tomamuestras que sola utilizar para obtener muestras en terrenos sin cohesin (arenas). El ensayo SPT es por naturaleza simple y puede ser intercalado con facilidad en cualquier sondeo de reconocimiento. Puede ejecutarse en casi cualquier tipo de suelo, incluso en rocas blandas o meteorizadas. Los resultados de la prueba, difundida ampliamente en todo el mundo, se correlacionan empricamente con las propiedades especficas in situ del terreno. El SPT permite la correlacin con ciertos parmetros mecnicos del suelo que, junto con datos obtenidos de ensayos de laboratorio, ayuda a definir la presin admisible de un suelo para un determinado tipo de cimentacin. Tanto el equipo utilizado como el procedimiento operativo del ensayo se ajustarn a lo establecido en la Norma UNE-EN ISO22476-3. Asimismo, se requiere disponer de un certificado de calibracin del valor de E, bajo la cabeza de impacto o yunque, para cada uno de los equipos utilizados. Existe una abundante bibliografa a este respecto. La gran mayora de datos y correlaciones corresponden a terrenos arenosos. La presencia de gravas complica la interpretacin, cuando no impide su realizacin. En resumen, el ensayo resulta apropiado para terrenos en los que predomina la fraccin arena, con reserva tanto mayor cuanto mayor es la proporcin de la fraccin limo-arcilla o de fraccin grava. El valor de NSPT se define como el nmero de golpes necesarios para conseguir una penetracin de 30 cm de un tomamuestras situado en la parte inferior de un varillaje, que es hincado utilizando una maza de 63.5 Kg (140 libras) que golpea el extremo superior del varillaje en cada libre desde una altura de 76 cm (30


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pulgadas). Generalmente se utiliza un tomamuestras de 2 de dimetro exterior y 1 de dimetro interior, adoptndose para gravas la puntaza cnica de 2 de dimetro y ngulo en la punta 60

Es por ello que ste ensayo se realiza intercalado en las operaciones que permiten la perforacin del sondeo y en el interior del mismo, pues alcanzada con la perforacin la profundidad deseada para la realizacin del ensayo, se saca la batera de perforacin, se limpia cuidadosamente el sondeo y se hinca un tomamuestras golpeando con fuerza fija en tres tramos de 15 cm. Es importante que el sondeo no tenga tubera de revestimiento por debajo de la cota en la que se vaya a medir la penetracin.

Esquema de un tomamuestras para la ejecucin de un SPT


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A continuacin se cuentan los golpes necesarios para introducir cada uno de esos tramos de varilla, denominando a la suma de los tramos segundo y tercero como N30. El nmero de golpes necesarios permite calcular el valor N que se correlaciona con la densidad y resistencia a la penetracin del suelo. Se debe suspender el ensayo cuando despus de dar una serie de 100 golpes no se han introducido la totalidad de los 30 cm. Tambin se suspender el ensayo cuando despus de dar 50 golpes el descenso de la varilla ha sido inferior a 5 cm o cuando no se observa penetracin alguna para 10 golpes. Se debe observar si el tomamuestras penetra bajo su propio peso y cuantos centmetros se introduce. Al utilizarse un til hueco, el ensayo permite obtener una muestra alterada del terreno en el que se ha practicado la hinca para ensayo de laboratorio.

Se puede correlacionar con densidades, ngulos de rozamiento, y asientos. De hecho, existen numerosas correlaciones empricas con diversos parmetros geotcnicos. Debe entenderse claramente que estas relaciones son aproximativas y su uso resulta tanto ms adecuado cuanto mayor sea la experiencia de quien las utiliza. La penetracin se puede ver alterada por varios factores: profundidad del ensayo, estabilidad del sondeo, etc. No obstante, si el tomamuestras penetra los 450 mm

Elementos del tomamuestras necesario para el ensayo SPT


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indicados en la misma, siguiendo una norma de buena prctica, se hincar el tomamuestras otros 150 mm ms anotando el golpeo correspondiente. La puntaza ciega se usa en terrenos con bolos, la otra en otros suelos ms granulares. Se ha de elegir la adecuada.

2. ENSAYOS PRESIOMTRICO Y DILATOMTRICO Estos ensayos son pruebas de esfuerzo - deformacin realizadas directamente sobre el terreno con la finalidad de obtener las caractersticas geotcnicas del suelo referentes a su deformabilidad (mdulo presiomtrico) y caractersticas resistentes (presin lmite). Se efectan por dilatacin mediante gas de una clula cilndrica contra las paredes de un sondeo, midiendo la deformacin volumtrica del terreno en sentido horizontal correspondiente a cada presin hasta llegar eventualmente a la rotura del terreno.

Los datos proporcionados por estos aparatos pueden ser interesantes, pero su interpretacin terica y prctica es muy delicada, mucho ms todava que la de los diagramas de penetracin.


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Independientemente del problema que supone la transformacin de los resultados obtenidos en las medidas horizontales al caso de las reacciones de las cimentaciones, que son generalmente verticales, y del hecho de que los suelos no

Esquema del ensayo (Fuente: Igeotest, S.L.).


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suelen ser istropos sino estratificados, pueden achacarse a los ensayos presiomtricos los mismo defectos que a los ensayos de muestras en laboratorio: dan datos puntuales y por lo tanto discontinuos, referentes a las capas atravesadas. Pueden ser interesantes complementado con otros ensayos, aunque no es frecuente su utilizacin en Espaa (en Francia y los pases del Norte de Europa est muy extendido). Por otro lado, su coste es significativamente alto. Las indicaciones para el procedimiento de ensayo se recogen en las normas la ASTM D 4719-87 y Norme Franaise NF P 94-110.

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6. ENSAYOS DE PERMEABILIDAD EN SONDEO

1. ENSAYOS DE PERMEABILIDAD IN SITU Se pueden hacer en perforaciones realizadas tanto en suelos como en macizos rocosos. Los resultados que se obtienen son orientativos, pero en la mayora de los casos, suficientes para los fines que se persiguen. Es durante la perforacin de los sondeos cuando se pueden hacer las pruebas ms econmicas y comunes, que son:

Con adicin o extraccin de agua. A carga hidrulica constante,

midiendo el caudal estabilizado correspondiente.

A carga hidrulica variable, midiendo en funcin del tiempo, los niveles decrecientes o crecientes, despus de haber creado temporalmente una subida o bajada del nivel fretico.

Para los ensayos in situ indicados y ejecutados con los cuidados necesarios, la teora permite un clculo bastante fiable del coeficiente de permeabilidad, teniendo presente las condiciones:

Presencia de una capa fretica natural.

Coeficiente K comprendido entre 10-3 cm/s y 10-5 cm/s.


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En ausencia de la capa fretica la interpretacin terica es muy compleja, debindose recurrir a frmulas empricas puramente orientativas. En el caso de bajas permeabilidades es necesario acudir a pruebas de laboratorio o a complicadas investigaciones en obras mediante especiales dispositivos piezomtricos. El tipo de ensayo se decide segn la naturaleza y estado del terreno. Los ms comunes son los ensayos de:

Lefranc, el ms adecuado suelos granulares o cohesivos y rocas blandas o rocas duras muy fracturadas.

Lugeon, ms adecuado para roca.

2. ENSAYO LEFRANC El ensayo Lefranc se realiza en el interior de un sondeo, durante una pausa en el transcurso de su ejecucin o una vez finalizado. Tiene por objeto determinar el coeficiente de permeabilidad k en suelos permeables o semipermeables de tipo granular (aluviales, arena, limo) con velocidad de flujo lenta y situados bajo el nivel fretico, o en rocas muy fracturadas. Para su realizacin, se llena de agua el pozo y se mide el caudal necesario para mantener el nivel constante (ensayo a rgimen permanente) o bien la velocidad de descenso (a rgimen variable). Este ensayo se podr realizar midiendo los caudales (a rgimen permanente) o midiendo los niveles (a rgimen variable). Si durante su ejecucin la inestabilidad del terreno lo aconsejara, se procedera a rellenar con gravilla el tramo de

Realizacin de un ensayo Lefranc.


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ensayo. En el ensayo Lefranc a rgimen permanente, como norma general, deber medirse el caudal de admisin cada 5 minutos, manteniendo constante el nivel en la boca del sondeo durante 45 minutos. Si la admisin es muy alta, deber medirse cada minuto durante los 20 primeros y despus cada 5 minutos hasta llegar a los 45 minutos. El k del tramo ser el promedio de todos los valores obtenidos. Se utilizar sonda elctrica, cronmetro y medidor de volmenes de agua. El ensayo a rgimen variable se realizar preferentemente de forma descendente. La carga mxima de agua no exceder de 10 metros medidos desde el centro de la cmara filtrante y la longitud de sta no exceder de 5 m se utilizar sonda elctrica y cronmetro, realizndose al menos 5 observaciones tomando los tiempos de observacin de acuerdo a la velocidad de descenso/ascenso del nivel de agua en el tubo. Para cada una se registrar la profundidad del tramo ensayado y dems datos geomtricos, as como las sucesivas posiciones de la lmina de agua con el tiempo. Los puntos de observacin se representarn en una grfica descensos/tiempo. Es un ensayo atmosfrico. La presin del agua en el tramo de sondeo ensayado corresponde exclusivamente a la altura de la columna de agua en el interior de la entubacin por encima de la cota del nivel fretico. Por lo general es un ensayo que se efecta en suelos, roca alterada o roca muy fisurada, materia

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20120316 Utilizacion Tecnicas Sondeos Geotecnicos