Exploracion_del_suelo.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA
FACULTAD DE AGRONOMIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA
TEMA : Exploracióny Muestreo del Suelo
CURSO : Mecánicade Suelos
ALUMNO : Del Rosario Ruiz Anthony Kevyn
Zurita Melendrez Pedro Miguel
DOCENTE : Ing. Juan Timaná Fiestas
Lunes 14 de septiembre del 2015, Piura – Perú

1. INTRODUCCIÓN
Todo proyecto de ingeniería, incluidas las acciones y obras de
estabilización de laderas y taludes, debe contar con una evaluación
geotécnica del terreno donde se ha propuesto su ejecución. El alcance de
dicha evaluación depende de las condiciones del terreno como tal y de las
características del proyecto, y de la etapa de desarrollo que se trate. En
cada caso deberá combinarse en
diferentemedida la información general y de conjunto, donde puede jugar u
n papelimportante la experiencia y el conocimiento previo del área por parte
delespecialista, con la información puntual generada en los sondeos y
ensayos decampo y de laboratorio. El resultado final de la evaluación
geotécnica integral de un terreno permite hacer una apreciación general
sobre su aptitud y limitaciones para el desarrollo de un proyecto en
particular y presentar la caracterización geotécnica del terreno.
2. OBJETIVOS
Objetivo general
Determinar la gran importancia que tiene el estudio de exploración y
muestreo de suelos que constituyen ciertos terrenos
Objetivo especifico
 Mediante la exploración obtener la información que permita determinar
las características geotécnicas de las rocas o los suelos de cierto
terreno.
 Mediante el muestreo saber la importancia del conocimiento de los
depósitos de suelos identificados en la etapa preliminar del estudio
geotécnico.

3. MARCO TEÓRICO
Exploración del suelo
Métodos de Exploración del Subsuelo
El proceso de identificar los estratos de depósito que subyacen a una
estructura propuesta y sus características físicas se denominan
generalmente exploración del subsuelo, cuyo propósito es obtener
información que ayude al ingeniero en geotecnia en las siguientes tareas:
1. Seleccionar el tipo y profundidad de una cimentación adecuada para
una estructura dada.
2. Evaluar la capacidad de carga de una cimentación.
3. Estimar el asentamiento probable de una estructura.
4. Determinar problemas potenciales de la cimentación (por ejemplo suelo
expansivo, suelo colápsable, relleno sanitario etc...)
5. Determinar la posición del nivel del agua.
6. Predecir la presión lateral de tierra en estructura tales como muro de
contención, tabla estacas y cortes apuntalados.
7. Establecer métodos de construcción para condiciones cambiantes del
subsuelo.
La exploraciones subsuelo es necesaria también para construcciones y
excavaciones en el subsuelo y puede ser requerida cuando se contemplan
adiciones o alteraciones de estructuras existentes.
Programa de Exploración del Subsuelo: La exploración del subsuelo
comprende varios pasos, incluidas la recolección de información preliminar,
el reconocimiento y la investigación del sitio.
Recolección de la información preliminar: Debe obtenerse información
relativa al tipo de estructura por construirse y acerca de uso general. Para
la construcción de edificios, se deben conocer las cargas aproximadas en
columnas y espaciamiento, el código de construcción local y requisitos de
los sótanos. La construcción de puentes requiere la determinación de la
longitud del claro y las cargas sobre estribos y pilas.

Reconocimiento
El ingeniero debe siempre efectuar una inspección visual de sitio para
obtener información de las siguientes características:
1. La topografía general dl sitio y la posible existencias de zanjas de
drenaje, tiraderos abandonados o basura, u otros materiales. También,
la evidencia de escurrimiento plástico en taludes y gritas profundas y
anchas de contracción a intervalos espaciados regularmente es
indicativos de suelos expansivos.
2. La estratificación de suelos en cortes profundos como los hechos para
la construcción de carreteras y vías férreas cercanas
3. El tipo de vegetación en el sitio que indica la naturaleza del suelo.
4. Marcas altas de agua en edificios y estribos de puentes cercanos.
5. Niveles del agua freática, que se determinan por revisión de pozos
cercanos.
6. Tipos de construcción cercana y existencia de grietas en muros u otros
problemas
La naturaleza de la estratificación de propiedades físicas del suelo cercano
también se obtiene de reportes disponibles de exploración del subsuelo
para estructuras existentes cercanas.
Investigación del sitio
La fase de investigación del sitio del programa de exploración consiste en:
1. Planear
2. Hacer barrenos de prueba
3. Recolectar muestras de suelo a intervalos deseados para
observaciones y pruebas de laboratorio subsecuentes.
La profundidad mínima aproximada requerida de los barrenos debe
predeterminarse; sin embargo, la profundidad puede cambiarse durante la
operación de perforado, dependiendo del subsuelo encontrado para
determinar la profundidad mínima de barrenado para cimentaciones, los
ingenieros usan las reglas establecidas:
1. Determine el incremento neto de esfuerzo
2. Estime la variación del esfuerzo vertical efectivo
3. Determine la profundidad
4. Al menos que se encuentre un lecho rocoso, se tomara la menor de las
dos profundidades.

Métodos de exploración del subsuelo
Los tipos principales de sondeos que se usan en Mecánica de Suelos para
fines de muestreo y conocimiento del subsuelo, en general son los
siguientes:
1. Métodos de exploración de carácter preliminar
1.1. Pozos de cielo abierto o calicatas con muestreo alterado o
inalterado: Cuando este método sea practicable debe
considerársele como el más satisfactorio para conocer las
condiciones del subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de
dimensiones suficientes para que un técnico pueda directamente
bajar y examinar los diferentes estratos de suelo en su estado
natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas
referentes al agua contenida en el suelo. Desgraciadamente este
tipo de excavación no puede llevarse a grandes profundidades a
causa, sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua
bajo el nivel freático; naturalmente que el tipo de suelo de los
diferentes estratos atravesados también influye grandemente en
los alcances del método en sí.
Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la
naturaleza del suelo "in situ" y la misma, modificada por la
excavación realizada. En efecto, una arcilla dura puede, con el
tiempo, aparecer como suave y esponjosa a causa del flujo de
agua hacia la trinchera de excavación; análogamente, una arena
compacta puede presentarse como semifluida y suelta por el
mismo motivo. Se recomienda que siempre que se haga un pozo
a cielo abierto se lleve un registro completo de las condiciones del
subsuelo durante la excavación, hecho por un técnico conocedor.
1.2. Perforaciones con posteadora, métodos, barrenos helicoidales o
métodos similares: Es el método más simple para efectuar
sondeos de exploración. Existen dos tipos de barrenas manuales:
 Agujeros para postes
 Helicoidal.
Las barrenas manuales no se usan para excavaciones a más de
3 a 5 metros; sin embargo, se usan para trabajos de exploración
de suelos en algunas carreteras y estructuras pequeñas y
existen las barrenas helicoidales eléctricas portátiles (30 a 75mm
de diámetro), adecuada para perforaciones más profundas.

Las muestras de suelos obtenidas en tales perforaciones son
sumamente alteradas.
Muestras obtenidas por taladros helicoidales y de tipo balde.
Generalmente los taladros helicoidales son empleados en suelos
con material cohesivo y con un elevado contenido de humedad.
Los suelos con estas características se adhieren a las paredes
del taladro de donde son extraídos por el operario.
Los taladros con muestra tipo balde, son muy empleados en la
actualidad, puesto que permite obtener grandes muestra en
profundidades que alcanzan unos 60 metros.
1.3. Métodos de lavado: Para este método se emplean equipos de
perforación normalizados que mediante agua a presión se va
lavando el material del suelo a medida que se introduce la tubería
de perforación. Por el color y textura de los materiales se puede
determinar el tipo de suelo que estamos perforando, la variación
en el color y textura también permite saber el espesor de la capa
del suelo.
El equipo necesario para realizar la perforación incluye un trípode
con polea y martinete suspendido, de 80 a 150 Kg de peso, cuya
función es hincar en el suelo a golpes el ademe necesario para la
operación. Este ademe debe ser de mayor diámetro que la tubería
que vaya a usarse para la inyección del agua. En el extremo
inferior de la tubería de inyección debe ir un trépano de acero,
perforado, para permitir el paso del agua a presión. El agua se
impulsa dentro de la tubería por medio de una bomba.
La operación consiste en inyectar agua en la perforación, una vez
hincado el ademe, la cual forma una suspensión con el suelo en el
fondo del pozo y sale al exterior a través del espacio comprendido
entre el ademe y la tubería de inyección; una vez fuera es
recogida en un recipiente en el cual se puede analizar el
sedimento. El procedimiento debe ir complementado en todos los
casos por un muestreo con una cuchara del trépano; mientras las
características del suelo no cambien será suficiente obtener una
muestra cada 1,50 m aproximadamente, pero al notar un cambio
en el agua eyectada debe procederse de inmediato a un nuevo
muestreo. Al detener las operaciones para un muestreo debe
permitirse que el agua alcance en el pozo un nivel de equilibrio,
que corresponde al nivel freático (que debe registrarse). Cualquier
alteración de dicho nivel que sea observada en los diferentes
muestreos debe reportarse especialmente.

1.4. Método de penetración estándar: Este procedimiento es, entre
todos los exploratorios preliminares, quizá el que rinde mejores
resultados en la práctica y proporciona más útil información en
torno al subsuelo y no sólo en lo referente a descripción. En
suelos puramente friccionantes la prueba permite conocer la
compacidad de los mantos que es la característica fundamental
respecto a su comportamiento mecánico. En suelos plásticos la
prueba permite adquirir una idea, si bien tosca, de la resistencia a
la compresión simple. Además el método lleva implícito un
muestreo, que proporciona muestras alteradas representativas del
suelo en estudio.
El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un
muestreador especial de dimensiones establecidas. Es normal
que el penetrómetro sea de media caña, para facilitar la
extracción de la muestra. La utilidad e importancia mayor de la
prueba de penetración estándar radica en las correlaciones
realizadas en el campo y en el laboratorio en diversos suelos,
sobre todo arenas, que permiten relacionar aproximadamente la
compacidad, el ángulo de fricción interna en arenas y el valor de
la resistencia a la compresión simple en arcillas, con el número de
golpes necesarios en ese suelo para que el penetrómetro
estándar logre entrar los 30 cm especificados.
1.5. Método de penetración cónica: Estos métodos consisten en hacer
penetrar una punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el
suelo ofrece. Existen diversos tipos de conos. Dependiendo del
procedimiento para hincar los conos en el terreno, estos métodos
se dividen en estáticos y dinámicos.
Penetrómetros. Se conocen dos tipos de Penetró metros que son:
los dinámicos y los estáticos.
Penetrómetros dinámicos: Son barras que tienen, generalmente
extremos de forma cónica de 45 a 60 grados. Estas barras son
hincadas en el suelo por medio de golpes, el número de golpes,
varía de acuerdo al tipo de suelo y a la profundidad en la que se
encuentra el mismo. Este penetró metro es golpeado con una
masa conocida y la penetración será leída para un determinado
número de golpes.
Penetrómetros estático: Consiste en barras con los extremos
cónicos que se introducen a presión en el subsuelo. Los más
utilizados son los conos que se introduce de 20 a 40 cm / min.
Aplicando una presión constante. La profundidad de penetración
no es medida para cada incremento de carga.

1.6. Perforaciones en boleos y gravas: Con frecuencia es necesario
atravesar durante las perforaciones estratos de boleos o gravas
que presentan grandes dificultades para ser perforados con las
herramientas hasta aquí descritas.
En estos casos se hace necesario el empleo de herramientas de
mayor peso, del tipo de barretones con taladros de acero duro,
que se suspenden y dejan caer sobre el estrato en cuestión,
manejándolos con cables. En ocasiones se ha recurrido, inclusive,
al uso localizado de explosivos para romper la resistencia de un
obstáculo que aparezca en el sondeo.
2. Métodos de Sondeo definitivo
2.1. Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado: Este método de
exploración puede considerarse el mejor de todos los métodos de
exploración a disposición del ingeniero para obtener muestras
inalteradas y datos adicionales que permitan un mejor proyecto y
construcción de una obra.
2.2. Métodos con tubo de pared delgada: Desde luego de ningún
modo y bajo ninguna circunstancia puede obtenerse una muestra
de suelo que pueda ser rigurosamente considerada como
inalterada. En efecto, siempre será necesario extraer al suelo de
un lugar con alguna herramienta que inevitablemente alterará las,
condiciones de esfuerzo en su vecindad; además, una vez la
muestra dentro del muestreador no se ha encontrado hasta hoy y
es dudoso que jamás llegue a encontrarse, un método que
proporcione a la muestra, sobre todo en sus caras superior e
inferior los mismos esfuerzos que tenía “in situ”.
Se debe a M. J. Hvorsiev un estudio exhaustivo moderno que
condujo a procedimientos de muestreo con tubos de pared
delgada que, por lo menos en suelos cohesivos, se usan
actualmente en forma prácticamente única. Muestreadores de tal
tipo existen en muchos modelos y es frecuente que cada
institución especializada desarrolle el suyo propio. El grado de
perturbación que produce el muestreador depende
principalmente, según el propio Hvorsiev puso de manifiesto, del
procedimiento usado para su hincado; las experiencias han
comprobado que si se desea un grado de alteración mínimo
aceptable, ese hincado debe efectuarse ejerciendo presión
continuada y nunca a golpes ni con algún otro método dinámico.

Hincado el tubo a presión, a velocidad constante y para un cierto
diámetro de tubo, el grado de alteración parece depender
esencialmente de la llamada “relación de áreas”.
Donde De es el diámetro exterior del tubo y Di el interior. La
expresión anterior equivale a la relación entre el área de la corona
sólida del tubo y el área exterior del mismo. Dicha relación no
debe ser mayor de 10% en muestreadores de 5 cm (2 pulgadas)
de diámetro interior, hoy de escaso uso por requerirse en general
muestras de mayor diámetro y, aunque en muestreadores de
mayor diámetro pueden admitirse valores algo mayores, no
existen motivos prácticos que impidan satisfacer fácilmente el
primer valor.
2.3. Métodos rotarios para rocas: Cuando un sondeo alcanza una
capa de roca más o menos firme o cuando en el curso de la
perforación las herramientas hasta aquí descritas tropiezan con
un bloque grande de naturaleza rocosa, no es posible lograr
penetración con los métodos estudiados y ha de recurrirse a un
procedimiento diferente. En realidad, se mencionó que capas de
boleo o grava pueden ser atravesadas con barretones o
herramientas pesadas similares, manejadas a percusión. Pero
estos métodos no suelen dar un resultado conveniente en roca
más o menos sana y además tienen el inconveniente básico de no
proporcionar muestras de los materiales explorados. Cuando un
gran bloque o un estrato rocoso aparezcan en la perforación se
hace indispensable recurrir al empleo de máquinas perforadoras a
rotación, con broca de diamantes o del tipo cáliz.
3. Métodos geofísicos
Se tratan ahora métodos geofísicos de exploración de suelos,
desarrollados principalmente con el propósito de determinar las
variaciones en las características físicas de los diferentes estratos del
subsuelo o los contornos de la roca basal que subyace a depósitos
sedimentarios. Los métodos son rápidos y expeditos y permiten tratar
grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente información para
fundar criterios definitivos de proyecto, en lo que a la Mecánica de
Suelos se refiere. En el caso de estudios para fines de cimentación no
se puede considerar que los métodos geofísicos sean adecuados, pues
no rinden una información de detalle comparable con la que puede
adquirirse de un buen programa de exploración convencional.

3.1. Método sísmico: Este procedimiento se funda en la diferente
velocidad de propagación de las ondas vibratorias de tipo sísmico
a través de diferentes medios materiales. Las mediciones
realizadas sobre diversos medios permiten establecer que esa
velocidad de propagación varía entre 150 y 2,500 m/seg en
suelos, correspondiendo los valores mayores a mantos de grava
muy compactos y las menores a arenas sueltas; los suelos
arcillosos tienen valores medios, mayores para las arcillas duras y
menores para las suaves. En roca sana los valores fluctúan entre
2,000 y 8,000 m/seg. Como término de comparación se menciona
el hecho de que en el agua la velocidad de propagación de este
tipo de onda es del orden de 1,400 m/seg. Esencialmente el
método consiste en provocar una explosión en un punto
determinado del área a explorar usando una pequeña carga de
explosivo, usualmente nitro amonio. Por la zona a explorar se
sitúan registradores de ondas (geófonos), separados entre sí de
15 a 30 m. La función de los geófonos es captar la vibración, que
se transmite amplificada a un oscilógrafo central que marca varias
líneas, una para cada geófono.
3.2. Método de resistividad eléctrica: Este método se basa en el hecho
de que los suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan una
mayor o menor resistividad eléctrica cuando una corriente es
inducida a su través. Su principal aplicación está en el campo de
la minería, pero en Mecánica de Suelos se ha aplicado para
determinar la presencia de estratos de roca en el subsuelo.
La resistividad eléctrica de una zona de suelo puede medirse
colocando cuatro electrodos igualmente espaciados en la
superficie y alineados; los dos exteriores, conectados en serie a
una batería son los electrodos de corriente (medida por un
miliamperímetro), en tanto que los interiores se denominan de
potencial y están conectados a un potenciómetro que mide la
diferencia de potencial de la corriente circulante. Los electrodos
de corriente son simples varillas metálicas, con punta afilada,
mientras que los de potencial son recipientes porosos llenos de
una solución de sulfato de cobre, que al filtrarse al suelo,
garantiza un buen contacto eléctrico. El método sirve, en primer
lugar, para medir las resistividades a diferentes profundidades, en
un mismo lugar y, en segundo, para medir la resistividad a una
misma profundidad, a lo largo de un perfil.

3.3. Métodos magnéticos y gravimétricos: El trabajo de campo
correspondiente a estos métodos de exploración es similar,
distinguiéndose en el aparato usado.
En el método magnético se usa un magnetómetro, que mide la
componente vertical del campo magnético terrestre en la zona
considerada, en varias estaciones próximas entre sí. En los
métodos gravimétricos se mide la aceleración del campo
gravitacional en diversos puntos de la zona a explorar. Valores de
dicha aceleración ligeramente más altos que el normal de la zona
indicarán la presencia de masas duras de roca; lo contrario será
índice de la presencia de masas ligeras o cavernas y oquedades.
En general estos métodos casi no han sido usados con fines
ingenieriles, dentro del campo de la Mecánica de Suelos, debido a
lo errático de su información y a la difícil interpretación de sus
resultados.
Muestreo del suelo
En la investigación del subsuelo deberá obtenerse muestras de suelo y
roca suficientemente grandes y de calidad tal que permitan determinar la
clasificación geotécnica del suelo o de la roca, su mineralogía, y las
propiedades geotécnicas pertinentes al diseño propuesto. El muestreo e
identificación de materiales del subsuelo, implica técnicas complejas
acompañadas de procedimientos e interpretaciones, las cuales están
influenciadas por condiciones geológicas y geográficas, por el objeto de la
investigación y por los conocimientos, experiencia y entrenamiento del
ingeniero a cargo del proyecto. El número, tipo, y localización de las
muestras debe definirse en función de los resultados del reconocimiento
geológico y de las características del proyecto para el que se elabora el
estudio. El muestreo siempre estará orientado a la generación de
la información relevante para el proyecto y deberá estar supervisada por un
geotecnista con la experiencia y el conocimiento de las características del
proyecto que aseguren la calidad de la información generada en esta etapa
de la investigación:
1. Debe tomarse muestras representativas de los materiales del subsuelo
apropiadas para generar la información necesaria para el diseño y la
construccióndel proyecto. El número, la distribución y el tipo de las
muestras requeridas depende del alcance del proyecto o estudio, y de
los ensayos que se vayan a efectuar.

2. Cada muestra debe identificarse cuidadosamente con el número del
respectivo sondeo y la anotación de la profundidad a la cual fue
tomada, y protegerla en una bolsa de lona o plástico fuerte, cerrada en
forma segura y, preferiblemente, sellada. La identificación a prueba de
agua debe colocarse por dentro y por fuera de la bolsa o recipiente. Si
es del caso coloque las muestras en un recipiente rígido que garantice
su conservación durante el transporte hasta el laboratorio y márquelo
en su exterior con una identificación apropiada. Guarde las muestras
para la determinación de la humedad natural en recipientes herméticos
sellados para evitar pérdidas de la misma. Cuando el secado de
muestras pueda afectar la clasificación y los resultados de los ensayos,
use bolsas de plástico sellables, o cúbralas con alguna sustancia
impermeable, para minimizar la pérdida de humedad.
3. El tamaño de las muestras depende del número y del tipo de ensayos
que se requieran y del porcentaje de partículas gruesas en la
muestra. El tamaño delas muestras alteradas, en bruto, puede variar a
criterio del ingeniero a cargo del proyecto.
4. Debe tomarse muestras de suelo y agua para determinar la acidez, el
pH y el contenido de compuestos metálicos del material, cuando pueda
esperarse que tengan un efecto inaceptable en su medio ambiente. El
tamaño de la muestra desuelo no deberá ser menor de 2.5 kg. Las
muestras de agua deben tener un volumen mínimo de 1 l.
5. En los casos en que el proyecto haga necesario un análisis de
estabilidad de taludes o laderas, puede ser necesario tomar muestras
de agua para análisis físico químicos, bacteriológicos o isotópicos que
orienten al ingeniero sobre el origen inmediato del agua subterránea.

4. ANEXOS
Exploración y muestreo del suelo

5. CONCLUSIONES
Para el muestreo de un suelo lo primero a tener en cuenta es si la muestra
de suelo que se va a tomar será alterada o inalterada, y eso depende en
gran manera del equipo con que se va a tomar, podrá sacarse una muestra
inalterada con un equipo adecuado, cuando se necesitan propiedades
específicas de un suelo y una marcada estratificación de las capas de éste,
deberá procederse con equipo de alta calidad que permita la facilidad de
los análisis, la conclusión es que la técnica de muestreo depende de lo que
se requiere, y que el equipo garantiza mejores resultados.
6. BIBLIOGRAFÍA
 Juárez Padillo. Mecánica de suelos tomo I. Páginas: 613-632
 http://www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/exploracM2.htm
 http://es.scribd.com/doc/32089839/Exploracion-y-Muestreo-de-Suelos
 http://civionica.net/images/NotasCimentaciones053.pdf
 http://expsuelos.blogspot.com/
 http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/prado_m_jj/capitulo
2.pdf
 http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/3273/Capitulo1.pdf
 http://analizandoelsuelo.blogspot.com/2007/12/afiche-y-estratificacion-
del-suelo.html

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