Muestreo de suelos para determinación de sus propiedades mecánicas a lo largo del trazo de una obra.

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MÉTODOS DE EXPLORACIÓN.

Métodos indirectos (Geofísicos).

Con estos métodos de exploración se realizan mediciones indirectamente de propiedades físicas de los suelos y rocas. Los principales métodos geofísicos son los siguientes:

A. Geosísmico

B. Geoeléctrico

C. Gravimétrico

D. Magnetométrico

Métodos semidirectos.

Consisten en realizar pruebas en el campo para estimar las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, a partir de correlaciones empíricas. En estos métodos de exploración se pueden recuperar muestras representativas alteradas.

- Prueba de penetración estándar.

Este método se emplea en suelos finos, en arenas finas y medias, en mezclas de finos y arenas. Se realiza de manera continua con muestreo alterado ó en forma conjunta con muestreo inalterado (sondeos mixtos).

A partir de las pruebas se obtienen los parámetros de resistencia a la penetración estándar y en forma simultánea se efectúa la clasificación de campo, con base en los lineamientos que marca el “Sistema Único de Clasificación de Suelos” (SUCS). El uso de este método es muy común en la mayoría de las obras de infraestructura y en las de trámite complementario, porque nos determina los principales parámetros mecánicos de los suelos.

- Método del Cono.

Esta prueba se utiliza en suelos blandos con espesores mayores de 10m En suelos arenosos y en arcillas de origen lacustres ha demostrado eficacia la aplicación del método, y está creciendo la tendencia a aplicarlo en los suelos pumiticos de la zona metropolitana de Guadalajara. Se puede usar en lugar del método de penetración estándar.

Métodos directos.

En estos métodos de exploración se obtienen muestras que sirven para conocer las propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas del suelo. Las muestras representativas obtenidas pueden ser, alteradas ó inalteradas que son necesarias en los caso de tipos de obras de infraestructura donde se requiere obtener parámetros mecánicos mediante pruebas especiales de laboratorio (triaxiales, consolidaciones, etc.) y de pruebas índice, pruebas comunes de laboratorio.

- Excavación de pozos a cielo abierto.

Los pozos se excavan con el fin de tomar muestras de cada estrato, para observar y levantar el perfil estratigráfico de sus paredes. Dichas excavaciones deben tener un área de 1.00 x 1.5m (como mínimo), con separaciones y profundidades variables, los cuales dependen de la zona donde se ubique el sitio en estudio, del material encontrado, de la posición del nivel freático y de la importancia del proyecto. Se recomienda combinarlos con sondeos de penetración estándar ò de cono en las obras de infraestructura, tal como se muestra en la tabla de estudios requeridos. Existe la posibilidad de usarse en alguna otras obras de infraestructura dependiendo de las necesidades particulares del tipo de proyecto.

Una vez obtenidas las muestras y efectuada la clasificación de campo correspondiente, las excavaciones se deben proteger con postes y alambre de púas, con el objeto de evitar el acceso a ellas; cuando se terminan los trabajos se rellenan en su totalidad con material producto de la excavación.

- Sondeos con equipo de exploración.

Estos sondeos se deben realizar en suelos donde el equipo de Sondeos de Penetración Estándar (SPT) no es el adecuado, como en el caso de suelos muy duros ó rocosos, y para su uso se requiere emplear equipo de perforación rotaria y herramientas especializadas para la exploración y para obtener muestras alteradas e inalteradas a diversas profundidades.

Técnicas de perforación.

Para llevar a cabo la exploración del subsuelo hasta una profundidad determinada, la cual esta condicionada por la susceptibilidad a excavarse manual ó mecánicamente, a la estabilidad de sus paredes y a la presencia del nivel de aguas freáticas. Si la excavación de los Pozos a cielo abierto resulta limitada por profundidad, se requiere realizar la exploración con equipo de perforación, que permita efectuar el muestreo de los materiales a profundidades mayores El equipo de perforación consta de máquinas de percusión y/o rotación, de bombas de lodos y agua, tuberías, barras, ademes y herramienta de perforación.

- Perforación en suelos blandos.

La práctica común en mecánica de suelos para la exploración en suelos blandos se efectúa en forma mixta, es decir, se realiza la prueba de penetración estándar y se obtiene el muestreo alterado con tubo de pared delgada.

La prueba de penetración estándar se lleva a cabo hincando el penetrómetro y muestreado hasta la profundidad donde se pretenda extraer la muestra inalterada. Para avanzar rápidamente, sin hacer un muestreo del subsuelo, se perfora con broca tricónica y se hinca el muestreador a la profundidad deseada.

El fluido de perforación utilizado en estos materiales es el agua ó el lodo bentonítico, cuya función es enfriar las herramientas de perforación y estabilizar las paredes de los sondeos. En los lodos se deben cuidar las propiedades físicas, como densidad, viscosidad, tixotropía y pureza (contaminación con arena)

Debido a que las arenas finas-limosas presentan alta permeabilidad, los lodos no funcionan como estabilizadores, por lo que se recomienda utilizar tubería de ademe.

Perforación en suelos duros, gravas, boleos y rocas. Si existen rocas y depósitos de grava y/o boleos, la exploración se debe realizar con broca de diamante y el muestreo con barril muestreador de doble acción, para obtener núcleos ó corazones. Durante el desarrollo de cada sondeo, se debe llevar un registro de campo, que contenga la información estratigráfica, descripción de los materiales, profundidad y espesor de los estratos, aspectos de las maniobras de perforación, toma de muestras, pruebas de permeabilidad y profundidad de niveles freáticos. Si se perfora en suelos duros, se debe medir con torcómetro de bolsillo la resistencia al esfuerzo cortante en ambos extremos de cada muestra inalterada. En el caso de la exploración en roca, se debe llevar un registro en donde se indiquen las características de las rocas tales como fracturas