MANUAL DE LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I EN INGENIERIA CIVIL

2015 I SemestreI N D I C E

INTRODUCCIN2CAPTULO I - MUESTREO EN SUELOS.5CAPTULO II. IDENTIFICACIN DE SUELOS EN EL CAMPO.23CAPTULO III. CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO.35CAPTULO IV. RELACIONES VOLUMETRICAS.38CAPTULO V. DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DE SLIDOS.50CAPTULO VI. GRANULOMETRA59CAPTULO VII. LMITES DE CONSISTENCIA DE ATTERBERG.73CAPTULO VIII. COMPACTACIN.85

Captulo IX. Compresin Simple

Captulo X. Consolidacin Unidimensional

Captulo XI. Pruebas de Permeabilidad

Captulo XII. Pruebas de Compresin Triaxial

Captulo XIII. Ensayos de Resistencia al Corte

INTRODUCCIN

En el curso de Mecnica de Suelos I, que actualmente se imparte en la Facultad de Ingeniera Civil de la Universidad Catlica Sedes Sapientiae de Nueva Cajamarca, no existe un manual que compile todas las pruebas que se realizarn en el Laboratorio de Mecnica de Suelos I, necesarias para cubrir el programa de un semestre en que actualmente se imparte este curso.

Por lo que, no con el objeto de reunir en un solo manual la totalidad de las pruebas que en materia de Mecnica de Suelos que existen hoy en da, sino ms bien para cubrir el vaco existente y con ello, cooperar en lo posible con el estudiantado que cursa esta carrera, por lo que en consecuencia el ordenamiento de este trabajo es de acuerdo con el orden cronolgico que se sigue del programa del curso.

Objetivamente el contenido es el siguiente:

CAPTULO I. MUESTREO EN SUELOS.Se estim pertinentemente, que si bien el trabajo sera del seguimiento en la metodologa de pruebas de laboratorio, debera indicarse la forma de la obtencin de muestras a usar; esto implica, la exposicin de los diferentes mtodos usados para investigar caractersticas de un sitio mediante la extraccin de muestras alteradas e inalteradas que se usarn en el laboratorio o directamente en el campo. Por lo que se le dio nmero uno al captulo, pasando a ser los siguientes, pruebas propiamente dicho.

CAPTULO II. IDENTIFICACIN DE SUELOS EN EL CAMPO.Que permite conocer en forma cualitativa las propiedades mecnicas e hidrulicas de un suelo, atribuyndole las del grupo segn en que se site segn el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS).

CAPTULO III. CONTENIDO DE AGUA EN EL SUELO.Esta propiedad fsica del suelo es de gran utilidad en la construccin civil y se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los suelos en la construccin estn regidos, por la cantidad de agua que contienen.

CAPTULO IV. RELACIONES VOLUMTRICAS.Pruebas de tipo volumtrico y gravimtrico, que tienen como objeto el conocer el contenido de agua y el peso volumtrico en estado natural, tanto en el laboratorio como en el campo.

CAPTULO V. DETERMINACIN DE LA DENSIDAD RELATIVA DE SLIDOS.Nos sirve para determinar la relacin entre el peso especfico de las partculas de un suelo y el peso especfico del agua destilada a 4 C.

CAPTULO VI. GRANULOMETRA.Consiste en clasificar los suelos, y por medio del clculo obtener los coeficientes de uniformidad y curvatura del material, y, la determinacin conveniente de utilizar el material en la construccin de pavimentos o como agregado ptreo del concreto.

CAPTULO VII. LMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG.Tiene como objeto, determinar la plasticidad de la porcin del material que pasa la malla N 40 y que forma parte del suelo. Los lmites de consistencia, junto con la granulometra, son bsicos para juzgar la calidad que se pretende usar en terraplenes de cortinas, sub-base y base de pavimentos.

CAPTULO VIII. COMPACTACIN.Con estas pruebas, en sus diferentes formas (impacto y amasado), se persigue la obtencin del peso volumtrico mximo que puede alcanzar el material en estudio, y su correspondiente humedad ptima.

CAPTULO IX. COMPRESIN SIMPLE.Esta prueba queda circunscrita a arcillas y suelos cohesivos en los que se determina la resistencia a la compresin simple, la definicin del parmetro de resistencia, y la interpretacin del tipo de falla que sufre el material conforme a sus caractersticas.

CAPTULO X. CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL.Prueba para obtener las curvas de compresibilidad de un suelo, y la de consolidacin de cada incremento de carga; por medio del clculo, la carga de pre consolidacin, la permeabilidad del suelo, los coeficientes de consolidacin y compresibilidad, adems de los tiempos de asentamientos de un suelo bajo una carga.

CAPTULO XI. PRUEBAS DE PERMEABILIDAD.El principal objetivo de estas pruebas, es la determinacin del coeficiente de permeabilidad de los diferentes tipos de suelos en el laboratorio y referenciado a 20 C.

CAPTULO XII. PRUEBAS DE COMPRESIN TRIAXIAL.Estas pruebas son las ms usuales para determinar los parmetros de cohesin, ngulo de friccin interna de los suelos; as como para la interpretacin correcta de los esfuerzos en el Crculo de Mohr, y de la curva Esfuerzo - Deformacin.

CAPTULO XIII. ENSAYOS DE RESISTENCIA AL CORTE.El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas que ocurriran en el campo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a travs de un plano de localizacin predeterminado. Sobre este plano actan dos fuerzas (o esfuerzos): un esfuerzo normal debido a una carga vertical aplicada externamente, y un esfuerzo cortante debido a la aplicacin de una carga horizontal.

CAPTULO I - MUESTREO EN SUELOS.

1. INTRODUCCIN.

El muestreo en suelos significa la aplicacin de diferentes mtodos usados para investigar las caractersticas de un sitio mediante la extraccin de muestras alteradas e inalteradas. Las muestras sirven posteriormente para realizar las pruebas necesarias de laboratorio con el fin de definir la estratigrafa y propiedades de los suelos y rocas.

2 DISTINTOS TIPOS DE MUESTRAS.

Para la clasificacin preliminar de un suelo o para determinar sus propiedades en el laboratorio, es necesario contar con porciones o muestras significativas del mismo. En cuanto al propsito con el que se toman las muestras, stas se clasifican en muestras de inspeccin y de laboratorio.

De las primeras slo se requiere que sean representativas; en cambio, las muestras destinadas a estudios de laboratorio deben llenar una serie de requisitos sobre tamao, mtodo de obtencin, embarque, etc. Tanto las muestras de inspeccin como de laboratorio pueden ser inalteradas - cuando se toman todas las precauciones para procurar que la muestra est en las mismas condiciones en que se encuentra en el terreno del cual procede - y alteradas en el caso contrario.

En la construccin de cortinas de presas y, en general, de las diferentes estructuras de tierra que integran los distritos de riego, el estudio de los materiales provenientes de bancos de prstamo se hace, generalmente, con base en muestras alteradas.

El estudio de los problemas de cimentacin de las anteriores estructuras requiere, por lo contrario, muestras inalteradas. Conviene observar que la palabra inalterada no debe interpretarse en su sentido literal. Es imposible evitar que la muestra sufra cierto grado de alteracin durante el muestreo y despus de l.

3 TAMAO Y PROTECCIN DE LA MUESTRA.

La cantidad de suelo que hay que enviar al laboratorio depende del programa de pruebas, y debe ser suficiente, en cantidad, para repetir los ensayos cuyos resultados se juzguen incorrectos o dudosos.

Las muestras alteradas usuales en estudios de materiales provenientes de un banco de prstamo pueden tener entre de 50 a 60 kg de material.

El esquema que sigue da una idea de la forma en la que se reparte una muestra de este tipo en el laboratorio, y de las cantidades que se necesitan para cada prueba (Fig. 1.1).

Para estudios especiales el laboratorio indicar las cantidades necesarias.

50 a 60Kg4 KgComprensinAxial3 KgPermeabilidad1 KgConsolidacin2 KgLmites de Consistencia1 KgDensidad14 KgProctor10 KgAnlisis Granulomtrico

Fig. 1.1 Reparticin de una muestra en el laboratorio, segn la prueba.

Si el material contiene grava, estas cantidades deben incrementarse; cuando el porcentaje de grava de 40%, debe duplicarse.

Cuando el contenido de agua natural del material no tiene importancia, por ejemplo, si se trata de un material superficial sometido a grandes variaciones climticas, o de un material son finos arcillosos, las muestras pueden ser enviadas al laboratorio en costales de malla cerrada o en cajones de madera.

En caso contrario, es importante enviar, por lo menos, una porcin representativa de la muestra, con su contenido de agua natural, en un frasco de vidrio con tapa hermtica. Figura 1.2

Las muestras inalteradas deben protegerse recubrindolas con parafina y brea con una proporcin del 80% de parafina y 20% de brea, sujetndolas con vendas de manta, siguiendo las instrucciones que se mencionan ms adelante.

4 MUESTREO SUPERFICIAL.

El muestreo a cielo abierto debe considerarse como el ms satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo. Los bancos de prstamo se muestran, generalmente, abriendo pozos o zanjas con pico y pala o con la ayuda de medios mecnicos, y labrando raspaduras en las paredes o en el fondo de la excavacin. Las cavadoras y las posteadoras mecnicas permiten obtener muestras alteradas, pero representativas del suelo, pero sin hacer excavaciones. Se describen a continuacin los principales procedimientos de muestreo superficial, cuyos principios se aplican fcilmente a mtodos de muestreo por medios mecnicos. Independientemente del mtodo empleado, es importante anotar todas las observaciones realizadas sobre el material In situ en un registro de campo (Lmina 1.1)

4.1 EQUIPO

Para pozos a cielo abierto: Pico y pala. Hachuela (piolet) Bote de lmina, 18 litros Costales o cajones Hoja de lmina o lona de 1.50 x 1.50 m aproximadamente Etiquetas

Para sondeos con pala de postear: Pala de postear, con extensiones. Pala de mano Hoja de lmina o lona de 1.50 x 1.50 aproximadamente Costales o cajones Etiquetas

Para muestras inalteradas en suelos blandos: Tubo muestreador de lmina negra de 1.59 mm (1/16.) de espesor, 12.8 (5.) de dimetro y 25 cm de longitud con filo en la boca. Esptula de abanico y cuchillo Vendas de manta. Hachuela Barreta

Para empacar muestras inalteradas Cajn con tapa Aserrn, viruta o paja Estufa de gasolina Brochas Vendas de manta Charola con parafina y brea (Una parte de brea y cuatro de parafina)

4.2 MUESTRAS ALTERADAS

El muestreo debe realizarse por capas si la explotacin se piensa hacer con tractor; en caso de utilizarse palas mecnicas o dragas, el muestreo debe ser integral, o sea, abarcando todo el espesor de material utilizable.

a) Pozo a cielo abierto. Se abren pozos de 1 m por 1.50 o 2 m hasta una profundidad de 5 m. o bien hasta encontrar material no excavable con pico y pala, como tepetate, roca, etc., o agua fretica.

En una de las paredes del pozo, se va abriendo una ranura vertical de seccin uniforme, de 20 cm de ancho por 15 de profundidad. El material excavado se recibe totalmente, si el muestreo es integral, en un bote de lmina; en caso contrario, debe recogerse, por separando, el producto de cada una de las capas donde cambie el material

Muestreo por capas. La muestra de cada capa vaca en cajn protegido interiormente con forro de papel, o en un costal de malla cerrada para evitar prdidas de material fino; al envase debern sujetarse dos etiquetas de identificacin (banco, pozo y profundidades), una dentro y otra fuera, figura siguiente.

Muestreo integral.- El producto de vara capas debe colocarse en un solo envase, con tarjetas de identificacin. Cuando la cantidad del material extrado sea grande, puede cuartearse y envasarse solo una parte.

b) Sondeos con pala de postear. Si el terreno lo permite, puede usarse la pala de postear para obtener ya sea muestras por capas, o bien de todo el espesor que se va a explotar en la construccin.

La pala de postear es uno de los mtodos manuales de perforacin (como el anterior), con que se pueden obtener muestras alteradas hasta una profundidad de 10 m. Se introduce la pala de postear con movimiento, de rotacin; una vez llena, se saca y se deposita el material sobre una superficie limpia (lmina o lona).

Esta operacin se repite hasta llegar a la profundidad deseada, el producto de cada palada se deposita, en orden, formando hileras de pequeos montculos de material (Fig. 1.6). Las profundidades y espesores aproximados de cada capa se pueden medir con la misma pala.

Muestreo por capas. Los montones que representan una capa deben reunirse en un solo envase, con sus respectivas tarjetas de identificacin.

Muestreo integral. Se mezcla el material de todos los montones y se deposita en un solo envase con sus correspondientes tarjetas de investigacin. Si el volumen total del material es grande, se puede cuartear y envasar una parte.

c) Cuarteo.- Es el proceso de reducir una muestra de material al tamao conveniente, y se aplica frecuentemente en el campo cuando el volumen del material que se obtiene al muestrear un pozo sobre pasa a la cantidad que se necesita remitir al laboratorio.

Los pasos a seguir son los siguientes:1. Sobre una superficie limpia se revuelve, varias veces, el material para obtener una mezcla uniforme; se amontona formando un cono.2. Con la pala, se extiende el material hasta formar una capa de espesor uniforme y contorno ms o menos regular; se divide, en 4 parte iguales, por medio de dos dimetros a 90.3. Se toma el material de dos cuartos opuestos y se desechan los restantes. Estas operaciones reducen la muestra a la mitad, y pueden repetirse tantas veces como sea necesario para obtener la cantidad deseada.4. Una vez reducida la muestra al tamao requerido, se envasa con sus respectivas tarjetas de identificacin.

4.3 MUESTRAS INALTERADAS.

Los objetivos que se buscan con un sondeo inalterado son: definir la estratigrafa del sitio y obtener muestras que conservan la estructura del suelo (muestra inalterada), para realizar con ellas pruebas mecnicas que permitan interpretar su comportamiento bajo las condiciones de trabajo que se impondrn. La extraccin de muestras inalteradas se puede hacer con mtodos manuales poco muestreadores adecuados a las diferentes condiciones que pueden presentarse.

Las muestras inalteradas deben conservar las condiciones del suelo en su estado natural, por lo que su obtencin, empaque y transporte requieren de cuidados especiales a fin de no alterarlas.a) Suelos cohesivos duros. Para obtener muestra de este tipo de suelos, se procede de la siguiente manera:1. Se limpia y nivela el terreno, y se traza un cuadro de 30 cm. de lado.2. Se excava cuidadosamente, al rededor del permetro marcado, hasta una profundidad un poco mayor que la altura que se quiera dar a la muestra, labrando, al mismo tiempo las cinco caras descubiertas.

Para obtener la muestra de una pared, se excava alrededor, como se indic anteriormente, conservando la cara inferior.

3. Con cuidado, se recorta la base de la muestra, para poder desprenderla. Debe marcarse con una S la cara superior, a fin de darle, cuando se ensaya una posicin similar a la que tena en el terreno. Adems, debe indicarse, en caso necesario, la direccin en que fluye el agua.4. Una vez extrada la muestra debe ser inmediata y cuidadosamente protegida con vendas de manta impregnadas de parafina y brea; de ser posible, esta proteccin deber iniciarse in situ al ir descubriendo cada cara, para lo cual se proceder en la forma siguiente.

Se calienta la mezcla de parafina y brea hasta que se haya derretido completamente y, caliente, con una brocha se extiende la mezcla sobre el vendaje de manta hasta que cubra perfectamente a muestra. Una vez fri este vendaje, se aplica otro semejante, o bien se extiende sobre el primero una capa gruesa de parafina y brea.

5. Se coloca la muestra en un cajn de mayores dimensiones que ella, a fin de poder empacarla con aserrn, papel o paja, de manera que quede protegida contra golpes o choques durante su transporte. Una de las tarjetas de identificacin de adhiere a la muestra, y la otra a la parte exterior del cajn.

b) Suelos suaves. En suelos suaves, generalmente cohesivos y sin grava, las muestras inalteradas se obtienen utilizando un tubo muestreador de lmina con filo en una de sus bocas. El proceso es el siguiente1. Des pues de limpiar y nivelar el terreno, se introduce el tubo muestreador hasta donde la resistencia del terreno lo permita.2. Si con la simple presin no se logra introducir todo el tubo muestreador, se excava a su alrededor para eliminar la friccin en la cara exterior del mismo.3. Despus de haberlo introducido, se recorta la muestra por su base y se enrasa al tamao del tubo.4. Se protegen las bases de la muestra con vendas de manta impregnadas con parafina y brea, y se empaca en un cajn con aserrn para evitar que se rompan durante el transporte.

c) Arenas. La extraccin de muestras inalteradas de arenas es sumamente difcil; se puede seguir el procedimiento indicado para el caso anterior, cuando el material es coherente. En estado incoherente, es difcil evitar alteraciones de la estructura.

Es preferible determinar la relacin de vacos de la arena .in situ., y con la muestra alterada reproducir en el laboratorio ese mismo estado. La obtencin de muestras de arena debajo del NAF se discute ms adelante.5. MUESTREO PROFUNDO.

Para el estudio de problemas de cimentacin de estructura de tierra o cualquier otra de grandes proporciones, es necesario tener muestras a profundidades importantes. El programa de muestreo debe definirse tomando en cuenta las condiciones locales, la naturaleza de la obra y consideraciones econmicas relacionadas con lo anterior.

No existen tcnicas establecidas para realizar muestreos profundos, y es comn que se desarrollen equipos especiales para un tipo de suelo o estudio particular. Los procedimientos que se mencionan brevemente ms adelante, deben, por tanto adaptarse a las peculiaridades de cada proyecto.

La realizacin prctica de un muestreo profundo presenta dos problemas principales; el muestreo mismo y la tcnica de avance de la perforacin.

5.1 MTODOS DE PERFORACIN.

La obtencin de muestra del subsuelo requiere la realizacin de perforaciones para introducir los muestreadores hasta la profundidad deseada; generalmente las perforaciones son verticales, ocasionalmente inclinadas y raramente horizontales.

Las perforaciones para geotecnia pueden hacerse con mquina perforadoras obtenindose perforaciones de dimetro no mayor de 15 cm. En la tabla 1, se presenta en resumen, los mtodos aplicables a la exploracin geotcnica en general.

Tabla N 1 Mtodos de perforacinMTODOSUELOS EN QUE SE APLICAN

SUELOSPozos a cielo abierto Lavado con agua o lodoEn seco Rotacin con agua o lodoMixtoTodos tipos. Cohesivos, blandos, muy adecuados en arenas con poca gravaCohesivos blandos a duros, arriba del nivel fretico. Todos tiposTodos tipos

ROCASRelacin con agua o lodo.Suelos muy duros, y rocas blandas a duras.

Las perforaciones profundas se realizan, generalmente, por percusin o rotacin con circulacin de agua o lodo, en seco por medio de barrenos helicoidales. La circulacin de agua o de lodo altera el contenido de agua de los suelos; siempre ser preferible operar en seco, o con lodo muy viscoso si el muestreo debe realizarse arriba del nivel fretico. Independientemente del mtodo empleado, es importante anotar toda informacin obtenida durante la perforacin en un registro de campo Lmina 1.2

a) Mtodo de percusin y lavado. Este procedimiento econmico permite un avance rpido de la perforacin. El equipo necesario incluye un trpode con polea, barras de perforacin., trpanos, una bomba que desarrolle presin de 5 kg/cm2 y gasto mnimo de 45 lt/ min., un malacate con cables de acero de 500 kg con cabeza de friccin para cable manila, y, de ser necesario un martinete de 140 kg y tramos de ademe.El tipo del trpano empleado depende del material con que se trabaja; generalmente, se emplea el trpano de punta en suelos suaves, el de tipo cincel para suelos duros, y el de cruz para gravas y cantos rodados. El trpano se pone en la parte inferior de las barras de perforacin.

Se inyecta agua a presin por las barras de perforacin; el agua regresa por el espacio comprendido entre la tubera y las paredes del pozo, generalmente protegidas contra la erosin por un ademe. La accin combinada de percusin y de chifln permite cortar el material que es llevado a la superficie por el flujo de perforacin. El ademe se hinca con un martinete conforme avanza la perforacin si es metlico, ya que puede ser tambin lodo.

Este mtodo de perforacin por lavado es el que se usa con ms frecuencia en la exploracin de suelos ya que el equipo empleado es ligero y puede transportarse a sitios de difcil acceso. Este proceso de perforacin es aplicable en arenas con pocas gravas y en suelos cohesivos abajo del nivel fretico.

El mtodo de perforacin por lavado se combina generalmente, con un muestreo intermitente con tubo partido o liso, mientras las caractersticas de la suspensin no cambien, es suficiente obtener una muestra cada 1.50 aproximadamente, colocando el muestreador al extremo de la tubera en el lugar del trpano. Si se observa un cambio en la suspensin, debe procederse de inmediato a un nuevo muestreo. Al detener las operaciones de perforacin para un muestreo, debe permitirse que el agua alcance en el pozo su nivel de equilibrio, que corresponde al nivel piezomtrico de la capa atravesada. La altura final debe registrarse cuidadosamente.

La suspensin que sale del pozo se deja decantar en un recipiente en el que se puede analizar El sedimento. La muestra as obtenida no puede no puede considerarse como representativa del material, pero permite observar, burdamente, las variaciones de la estratigrafa con la profundidad.

b) Mtodo de percusin con barretn. Este mtodo consiste en levantar y dejar caer un barretn de 150 kg a razn de 30 golpes por minuto, aproximadamente. Se agrega agua a la perforacin, la cual forma una suspensin con el material desprendido por el barretn. La perforacin se limpia por medio de una cuchara. Este procedimiento puede usarse como auxiliar de avance al encontrar capas de boleo o grava durante una perforacin realizada por otro mtodo.

c) Perforacin a rotacin en seco. Consiste en perforar con barras helicoidales, que transportan el material cortado a la superficie mediante la misma hlice. En suelos inestables, desde la superficie se pone lodo en pasta en las barras helicoidales y girando estas en sentido contrario se puede estabilizar la perforacin, ya que el lodo suministrado es lanzado por las barras y se enjarra en las paredes. La columna de barras helicoidales, formada por tramos que se unen con pasadores, lleva en la parte inferior un gaviln que permite cortar el material. Existe una variante de estas barras, que es el ademe espiral.

Funciona de igual forma que las barras helicoidales pero la columna se forma con tubos que permiten introducir muestreadores como el penetrmetro estndar, el tubo Shelby o el tubo rotatorio dentado.

Generalmente en la etapa de perforacin, el ademe espiral lleva en el interior una varilla central que en su parte inferior tiene una cabeza de corte; al llegar a la profundidad de muestreo se retira la varilla y se introduce el muestreador. El ademe espiral puede usarse con otro procedimiento de operacin que se describe en el mtodo de perforacin mixta.

Para realizar la perforacin se requiere una mquina perforadora para suelos que generalmente va montada en un camin.

Con el barreno helicoidal existen dos tipos de perforacin: la intermitente y la continua.

La primera consiste en hacer penetrar el barreo en el suelo, a poca profundidad, y sacarlo con el material adherido a la herramienta. As se obtiene una muestra muy alterada del subsuelo, la cual se puede usar para fines de clasificacin. El proceso se repite hasta alcanzar la profundidad deseada. Este mtodo se emplea cuando se requieren pozos anchos y de escasa profundidad deseada. Este mtodo se emplea cuando se requieren pozos anchos y de escasa profundidad, o para reconocimiento superficial.

La perforacin continua se emplea para realizar pozos de dimetro comprendido entre 5 y 30 cm. Hasta profundidades que pueden alcanzar 30 m. Con esta finalidad se emplean secciones de barrenos helicoidales, que se van uniendo hasta alcanzar la profundidad deseada. Este mtodo presenta ventaja al no requerir lavado de la perforacin, lo que evita cambios en el contenido de agua de las muestras obtenidas arriba del nivel fretico; debajo de este nivel puede usarse agua o lodo segn sea la condicin de estabilidad de las paredes, para suministrar el fluido de perforacin se utilizan bombas, que para hacer de ellas una seleccin adecuada se recomienda recurrir a las indicaciones del fabricante.

Este mtodo es aplicable a todo tipo de suelo; en los granulares se utilizan lodos densos.

d) Perforacin mixta.- Consiste en perforar con el ademe helicoidal, ya descrito, arriba del nivel fretico y luego usando el mtodo de lavado o rotacin, por debajo del nivel fretico sin retirar el ademe helicoidal, es decir, introduciendo los tubos de perforacin y la herramienta de corte, una vez que se ha sacado la varilla centra con la cabeza de corte del ademe helicoidal. Si la parte de la excavacin hecha con lavado o rotacin es inestable, se baja el ademe espiral y se prosigue la perforacin. Alcanzando el nivel de muestreo, se saca la herramienta de corte y se introduce en su lugar el muestreador adecuado. Este procedimiento de perforacin es el ms eficiente. Se requieren, para hacer la perforacin, una maquina perforada para suelos y una bomba.

e) Perforacin en rocas. En la exploracin geotcnica generalmente no se profundizan las perforaciones en roca o son de poco espesor, por tanto, es comn realizar la perforacin y muestreo simultneamente usando barriles.

Para realizar la perforacin se requieren una bomba y una mquina de perforacin cuya velocidad de rotacin sea mayor que la de las usadas en suelos (500 a 3000 rpm), barras de perforacin y ademes.

5.2 MUESTREADORES.

La informacin proporcionada por las muestras alteradas, obtenidas durante la perforacin, no es, por lo general, suficiente para el proyectista. Es preferible obtener muestra parcial o prcticamente inalteradas para conocer con precisin la estratigrafa del subsuelo y las propiedades de los distintos suelos que la componen.

Para lograr este fin, se recurre a muestreadores profundos, de los cuales existe una extensa variedad.

Desde luego, de ningn modo y bajo ninguna circunstancia puede obtenerse una muestra de suelo que pueda ser rigurosamente inalterada; siempre ser necesario extraer al suelo de un lugar con alguna herramienta que inevitablemente alterara las condiciones de esfuerzo en su vecindad; adems, una vez la muestra dentro del muestreador no se ha encontrado hasta hoy, un mtodo que proporcione a la muestra, sobre todo en su cara superior e inferior, los mismos esfuerzos que tena in situ. Por lo anterior cuando se habla de muestra inalterada se debe entender en realidad un tipo de muestra obtenida por cierto procedimiento que trata de hacer mnimos los cambios en las condiciones de la muestra in situ, sin interpretar la palabra en su sentido literal. Condiciones de la muestra in situ, sin interpretar la palabra en su sentido literal.

En la tabla 1.2 se describen algunos de los muestreadores profundos de usos ms efectivo.MUESTREADORTIPO DE MUESTRAMODO DE OPERACINTIPO DE SUELO

Tubo partido.Alterada.Percusin.Todos los suelos que no contengan mucha grava

Tubo liso. Alterada.Percusin.Suelos finos.

Tubo ShelbyInalterada.PresinArcillas y limos con poco material granular.

Tubo de pistn.Inalterada.PresinArcillas y limos con poco material granular.

Denison.Inalterada.Rotacin y presinArcillas y limos sin grava abajo del N.A.F.

T.A.M.S.Inalterada.Rotacin y presinArcillas y limos sin gravas

Wire LineInalterada.Rotacin y presinTodo tipo de material.

Barriles.Inalterada.Rotacin y presinGravas con cantos rodados. Rocas.

a) Tubo partido.- Este muestreador es el de uso ms extendido; sus caractersticas le permiten trabajar en una amplia variedad de suelos.

El muestreador se constituye esencialmente, por dos partes de un tubo de acero, cortado longitudinalmente, y mantenidas en sus extremos por una cabeza y una zapata. Para unir el muestreador a las barras de perforacin, se usa la cabeza; la zapata de borde cortante, facilita el hincado. La cabeza contiene un dispositivo obturador para evitar que la muestra se deslice cuando se recupera el muestreador. Durante el muestreo, la muestra comprime el aire encerrado en el tubo, la presin levanta el obturador, y permite la salida del aire. Una vez terminado el muestreo, el obturador vuelve a sellar la salida, y el vaco que se genera en la parte superior del tubo se opone a todo movimiento de la muestra. Las dimensiones comerciales del tubo partido se dan a continuacin.Dimetro exterior5.08 cm (2")6.35 cm (2 1/2")7.62 cm (3")8.89 cm (3 1/2")

Dimetro interior3.81 cm (1 1/2")5.08 cm (2")6.35 cm (3 1/2")7.62 cm (3")

Para mantener la muestra en el tubo cuando el material es suelto, se puede agregar una trampa de hojas de lmina a la parte inferior del tubo, la cual no se opone a la entrada de la muestra, pero s a su salida.

El muestreo con el tubo partido puede ser continuo o intermitente. El muestreador continuo es ms seguro, y no requiere mucho ms tiempo que el intermitente. Al hincar el tubo partido, se realiza la llamada Prueba de Penetracin Estndar, la cual por rigor, debe efectuarse con tubo partido estndar.

El tubo partido se hinca primeramente 15 cm en el fondo de la perforacin, luego con un martinete que pese 63.5 kg (140 lb) que cae libremente de una altura de 76 cm (30). Se cuenta el nmero de golpes necesarios para que penetre 30 cm. ms. Los primeros 15 cm que se penetr no se consideran. El nmero de golpes permite estimar la compacidad de los estratos arenosos y burdamente, la resistencia a la compresin simple de las arcillas.

Es comn realizar esta prueba con un tuno partido de dimensiones diferentes de las del tubo partido estndar; los resultados pueden correlacionarse mediante la ecuacin:

En donde:B = Nmero de golpes equivalente a los del tubo estndarDe = Dimetro exteriorDi = Dimetro interiorP = Peso del martineteN = Nmero de golpes para 30 cm. De penetracin con el muestreador usado.E = Energa, Phh = Altura de cada del martinete.

De acuerdo con investigacin, se dice que la cuenta de golpes en un terreno arenoso, uniforme y homogneo, aumenta con la profundidad. En otras palabras, para hacer que penetre el tubo 30 cm. en el terreno se necesita ms energa a profundidad mayor que cerca de la superficie. En efecto, el ensayo de penetracin es bsicamente un ensayo de resistencia al esfuerzo cortante, y esta resistencia, es un depsito de arena, uniforme, depende del peso del recubrimiento o de la sobrecarga, es decir, de la profundidad desde la superficie.

La arena fina es, en general, un terreno excelente para cimentaciones si se evita que puedan fluir de debajo de la fundacin o si es ligeramente cohesiva por estar mezclada con algo de arcilla. Sin embargo, la cuenta de golpes en este terreno puede ser baja. A veces por la proximidad del agua fretica, se puede explicar un decrecimiento del nmero de golpes en un terreno aparentemente uniforme. Las arenas finas saturadas de agua pueden aparecer fluidas bajo los golpes del martinete.

Es prctica casi general introducir variantes en la prueba de penetracin estndar. Muchos perforistas acostumbran contar el nmero de golpes necesarios para que el tubo penetre de 5 a 10 cm. con el fin de observar las variaciones locales de resistencia del material. Si despus de 50 golpes, el tubo no ha penetrado completamente, se suspende la prueba y se anota la profundidad de penetracin.

Despus de cada avance de 30 cm se retira el muestreador y se remueve la muestra obtenida, la cual debe protegerse contra las prdidas de humedad en un frasco hermtico. En suelos arcillosos, las muestras conservan algunas de las caractersticas del suelo inalterado, pero solo pueden usarse para clasificar el material y determinar sus propiedades ndices.

En suelos no cohesivos, el material se compacta durante el hincado, y la compacidad relativa de la muestra no puede considerarse como representativa de la del suelo in situ. Este ltimo dato puede estimarse a partir de la prueba de penetracin estndar.

Resumiendo; una cuenta elevada de golpes indica buenas caractersticas para cimentacin en terrenos con una estructura estable principalmente en arenas que sean gruesas. En terrenos de estructura alterable como arcillas, o limos, la cuenta de golpes indica solamente la resistencia al esfuerzo cortante en el momento en que se hizo el ensayo. Con todas sus incertidumbres, el ensayo de penetrabilidad da, sin embargo, de forma rpida y econmica, una idea de las condiciones de un terreno para cimentacin. Este ensayo se debera efectuar en toda clase de estudios para cimentaciones de suelos, excepto, naturalmente, en los casos que son evidentes, de terrenos de gravas muy gruesas, gravillas, o fluidos y otros semejantes.

b) Tubo Liso. Este muestreador es una variante del anterior; tiene las mismas dimensiones, pero es de una sola pieza, lo que lo hace ms resistente. En su interior lleva una camisa de polietileno, dentro de la que queda alojada la muestra hasta llegar al laboratorio. Este muestreador es ms eficiente en suelos arcillosos que el tradicional tubo con abertura lateral, pero ofrece dificultades de empleo cuando el suelo es muy compacto y contiene arenas o limos arenosos.

Conviene observar que la funda de polietileno que protege la muestra no es suficientemente impermeable para impedir completamente la evaporacin. Es conveniente no exponer la muestra al aire durante un tiempo excesivo.

c) Tubo de Pared Delgada Shelby. Los tubos de pared delgada entre los cuales los del tipo Shelby, que corresponden a una marca de tubos duros, estirados, sin costura, son los ms usados, permiten obtener muestras inalteradas en suelos blandos.

Para un dimetro de muestra y un procedimiento de hincada dado, la alteracin depende, esencialmente, de la relacin de reas definida en la forma siguiente:

De donde:De: Dimetro exterior del tuboDi: Dimetro interiorSe procura que la relacin permanezca entre el 10 y 15% y que, al mismo tiempo, el espesor de las paredes del muestreador quede entre 3 y 4% del dimetro exterior tubo.

Antes de bajar el muestreador en el pozo, este debe limpiarse del material residual de la perforacin; las paredes deben encontrarse perfectamente estabilizadas, con lodo bentontico y ademe. El muestreador debe hincarse a presin en forma continua, con una velocidad de penetracin comprendida entre 15 y 30 cm/seg.

Antes de sacar el tubo del pozo, se hacen girar las barras de perforacin para cortar el extremo inferior de la muestra. Se saca entonces el muestreador, se mide la recuperacin obtenida, es decir, la relacin entre la longitud de la muestra y la profundidad de penetracin del muestreador, y se sellan los extremos del tubo con tapones de parafina. Cada tubo se identifica con una etiqueta con los datos de localizacin del pozo, profundidad de muestreo, fecha, y toda aquella informacin que se considere conveniente agregar sobre la operacin o el material.

Al realizar el muestreo en suelos muy blandos con alto contenido de agua, el muestreador debe dejarse en reposo durante algn tiempo para que aumente la adherencia entre el material y el tubo. En arenas, especialmente en las situadas bajo el nivel fretico, es muy difcil lograr que la muestra permanezca en el muestreador, por lo que se tiene que recurrir a procedimientos ms elaborados o a la informacin indirecta obtenida por la prueba de penetracin estndar.

Los tubos Shelby ms empleados se presentan a continuacin, los cuales se presentan en longitudes hasta de 30 (76.20 cm). Son muy comunes y cmodos los tubos de 3 (7.62 cm) de seccin y de 36 (91.44 cm) de longitud, que permiten la extraccin de muestras de 30 (76.20 cm) con este tipo de tubos.Dimetro exterior6.35 cm (2 1/2")7.62 cm (3")8.89 cm (3")10.16 cm (4")

Dimetro interior6.03 cm (2 3/5")7.30 cm (2" 7/8)8.57 cm (3 3/8")9.85 cm (3 7/8)

Los tubos Shelby disponen, en su parte superior, de un sistema obturador similar al del tubo liso. Existe otro diseo, preferible, en el que el sistema obturador mencionado se ha cambiado por un pistn con asiento de hule que sella por el peso propio de la muestra y del tubo. El sello obtenido es muy efectivo.

Es recomendable barnizar el interior de los tubos para permitir el almacenamiento prolongado de la muestra sin que se oxide el metal.

d) Muestreadores de Pistn.- Estos muestreadores son tubos cuyo extremo inferior puede cerrarse por medio de un pistn que se maneja desde la superficie por medio de un vstago. As se puede clavar en el terreno el tubo con su extremo cerrado, hasta llegar a la profundidad deseada, y evitar que el material se azolve entre el tubo antes de llegar al nivel de muestreo.

Hay tres clases de muestreadores de pistn: Estacionario Trctil Libre

d.1) En el muestreador de tipo estacionario, el vstago del pistn se sujeta al varillaje, de forma que el pistn quede enrasado con el borde cortante del mismo. El pistn llega en esta posicin al nivel en que se va a tomar la muestra. En general este nivel es el fondo del revestimiento. Durante toda la toma de muestra el pistn permanece en dicho nivel, para lo que se desconecta el vstago del varillaje y se sujeta al revestimiento o a algn otro objeto fijo en la superficie del terreno. Cuando el tubo est lleno. Se desconecta de nuevo el vstago y comienza el proceso de extraccin hasta que se alcanza la posicin. La posibilidad de un movimiento de descenso del tubo durante la extraccin se elude por una abrazadera cnica especial.

La recuperacin obtenida por este procedimiento est prxima al 100%. El mtodo presenta, sin embargo algunos inconvenientes, como el manejo de dos juegos de barras que representa una prdida apreciable de tiempo. Otro inconveniente es que la muestra debe sacarse en el campo para que pueda volver a utilizar el muestreador. Esta ltima operacin se realiza con la ayuda del pisn, e implica alteracin de la muestra. Algunos muestreadores de pistn fijo llevan una camisa interior en la que queda alojada la muestra.

Una variante interesante de este instrumento es el llamado muestreador Sueco, en el que el Pistn se maneja por medio de un cable, lo que evita el doble juego de barras. Una hoja metlica cubre adems, la muestra conforme va penetrando en el muestreador. Se puede obtener en esta forma, muestras muy largas y poco alteradas.

d.2) Muestreador de pistn trctil.- Este muestreador, est constituido por un tubo donde se alija un pistn; ambos se manejan con el mismo juego de barras. En este tipo de muestreador, el pistn se retrae antes de empezar el muestreo. La forma de operar es la siguiente:

Se baja el muestreador hasta el fondo de la perforacin con el pistn obturando la entrada del tubo. Se hacen girar las barras hacia la izquierda, a fin de que se suelte el pistn que est fijando al tubo por una flecha con rosca izquierda. Se sube el pistn con las barras de perforacin hasta su posicin superior, donde se fija hacindole girar nuevamente hacia la izquierda, sin llegar hasta el topo de la rosca para dejar abiertas las salidas del aire.Una vez girado el pistn, se hinca el tubo y se hacen girar nuevamente las barras hasta cerrar las salidas de aire, haciendo fallar, al mismo tiempo, la seccin inferior de la muestra. Los inconvenientes de este muestreador puede ser, que el tubo puede llenarse de agua al subir el pistn y, si las salidas se obstruyen, el aire a presin que permanece en el tubo puede dificultar el muestreo. A pesar de lo anterior, el pistn trctil es uno de los ms usados en suelos blandos, debido a su sencillez y fcil operacin.

d.3) El muestreador de pistn libre, tiene un pistn que se mueve libremente con la parte superior de la muestra. El de pistn estacionario funciona como el de pistn libre si no se sujeta al revestimiento o a la superficie del terreno durante la hinchadura.

e) Muestreador Denison. En suelos duros, los tubos de pared delgada sencillos se doblan y alteran la zona en que se hincan. Se recurre entonces, a muestreadores ms elaborados.

Generalmente el muestreador Denison se utiliza para desmenuzables, y tambin algunos tipos de arenas y limos cohesivos sobre todo si estn sobre el nivel hidrosttico. La presencia de partculas duras, como gravas o fragmentos de roca puede estropear e incluso destruir una muestra de un terreno blando, ya que la corona los tritura contra la muestra al ir avanzando el sondeo.

Este muestreador consta de sus tubos concntricos. El exterior dispone de una zapata dentada que corta el material por rotacin. El interior lleva, en su parte inferior, una zapata cortante que sobresale del tubo exterior y est montada en baleros, de tal forma que pueda permanecer fijo al girar el tubo exterior. Dentro del tubo interior, se aloja una camisa donde la muestra queda retenida. Una trampa de hojas metlicas dificulta la salida de la muestra una vez que se ha introducido. Opera de la siguiente forma:

Se baja el muestreador al fondo de la perforacin y se hinca a presin la zapata interior. En esta forma, se protege la muestra contra la erosin, y se evita que gire el tubo interior al hacerlo al exterior. Se da al tubo exterior una velocidad de rotacin comprendida entre 50 y 200 rotaciones por minuto, la cual debe elegirse en funcin de los primeros resultados obtenidos. Durante la cual debe elegirse en funcin de los primeros resultados obtenidos. Durante toda la operacin se aplica presin vertical por medio de un sistema hidrulico y se hace circular agua o lodo de perforacin. Una vez lleno el muestreador, se saca y extrae la muestra, y se procede en la forma indicada para tubos de pared delgada.

La distancia que guardan entre si los extremos de las zapatas interior y exterior tiene gran influencia sobre el grado de alteracin de la muestra. Esta distancia debe poder modificarse; es importante, para ello, disponer de un juego de zapatas o de muestreador que cuente con un dispositivo de ajuste. En suelos blandos, la distancia debe ser mxima (1 cm aprox.), para sustraer la muestra a la erosin del fluido de perforacin. En suelos muy duros, esta distancia puede ser nula e inclusive, puede convenir que la zapata interior sea ms corta que la exterior. En suelos heterogneos, se usa una variante del tubo Denison, conocida como Pitcher Sampler. Este muestreador lleva, en su parte superior, un resorte que ajusta la distancia arriba mencionada a la dureza del suelo. El empleo de agua o lodo para la perforacin limita la aplicacin de los tubos Denison al muestreador abajo del nivel fretico.

f) Muestreador T.A.M.S.- El campo de aplicacin de este muestreador son los suelos duros localizados arriba del nivel fretico.

Opera de manera similar a la del tubo Denison; sin embargo, no se emplea fluido de perforacin, pues el material cortado se elimina por medio d una espiral. Este muestreador est constituido por dos tubos concntricos. El interior tiene una zapata lisa, y est montado sobre baleros; el exterior lleva una espiral para desalojar el material cortado por un gaviln colocado en su extremo. La calidad de las muestras obtenidas, est ntimamente ligada con las condiciones del subsuelo y la velocidad de rotacin la cual queda comprendida, generalmente, entre 50 y 10 rpm, y debe fijarse experimentalmente para cada caso particular.

g) Wire Line. Hasta ahora ha sido esencialmente usado para sondeos petrolferos, representa una solucin prctica al problema de prdidas de tiempo debidas a operaciones de montaje y desmontaje de las barras de perforacin que deben realizarse para cada muestreo. El sistema consiste en emplear barras de perforacin de gran dimetro que sirvan, al mismo tiempo como ademe, y que permitan el paso de un muestreador o de una herramienta de ataque, segn la operacin que se desee realizar.

Las barras de perforacin pueden llevar una espiral exterior que permita trabajar en seco, arriba del nivel fretico.

h) Barriles.- Las tcnicas de muestreo en rocas se aplican tambin, en ocasiones, a suelos duros o gravosos. Se usan dos tipos de barriles, el sencillo y el doble. De este ltimo existen dos clases; en la otra, giran independientemente, de un modo similar el tubo Denison. El segundo tipo conocido como barril Swivel, es el mejor que protege a la muestra. La herramienta de ataque es por lo general una broca circular cuyas caractersticas de dureza deben adaptarse a la roca muestreada. Es comn que la broca se disee empricamente para un tipo de roca dada.

6. MUESTREO ABAJO DEL NIVEL FRETICO.

Los materiales cohesivos colocados abajo del nivel fretico pueden ser muestreados por los mtodos antes descritos; las arenas y gravas son, por lo contrario, difciles de muestrear y generalmente hay que recurrir a equipos complejos y costosos.

Los prstamos de grava y arena se encuentran con frecuencia en el lecho de un ro, parcial o totalmente abajo del nivel fretico. Para extraer muestras de dichos materiales, es necesario recurrir a cucharas de 60 a 90 cm de dimetro, operadas con equipo rotatorio de baja velocidad. Desgraciadamente, es prctica como sacar muestras con draga; los especmenes as obtenidos no son representativos del depsito, ya que se encuentran lavados de fraccin fina. La estimacin de la permeabilidad de los materiales as muestreados resulta errnea, lo que causa dificultades importantes durante la ejecucin del trabajo. A poca profundidad, es posible obtener muestras de arena abajo del nivel fretico se toma la precaucin de bajarlo localmente por medio de pozos de bombeo. El nivel del agua debe mantenerse un metro o dos abajo del fondo de la excavacin.

El muestreo inalterado en arenas abajo del nivel fretico puede hacerse empleando el muestreador Rishop, que da una cohesin aparente al material permitiendo el desarrollo de fuerza capilares en la muestra. En el pasado, tambin se ha recurrido a mtodos de inyeccin de asfalto o de congelacin. Los procedimientos son costosos; por lo tanto, en muchos problemas prcticos se recurre a mtodos indirectos para estimar las propiedades de las arenas localizadas abajo del nivel fretico. La prueba de penetracin estndar y las de bombeo son las ms usadas para este fin.

CAPTULO II. IDENTIFICACIN DE SUELOS EN EL CAMPO.

1 INTRODUCCIN

El problema de la identificacin de los suelos es de importancia fundamental en la ingeniera; identificar un suelo, es en rigor, encasillarlo dentro de un sistema previo de clasificacin, siendo aceptado universalmente el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos (SUCS), obviamente, el suelo se ubicara en el grupo que le corresponda segn sus caractersticas.

La identificacin permite conocer en forma cualitativa, las propiedades mecnicas e hidrulicas del suelo, atribuyndose las del grupo en que se site; cabe aclarar que en la identificacin la experiencia juega un papel muy importante en la utilidad que se pueda sacar de la clasificacin.

Para la identificacin de los gruesos y finos en el campo se siguen criterios, que rigen en elSistema Unificado de Clasificacin de Suelos, de granulometra y plasticidad de acuerdo a lo siguiente:

2 IDENTIFICACIN DE SUELOS GRUESOS EN EL CAMPO.

En el Sistema Unificado de Clasificacin de Suelos, para diferenciar los suelos gruesos de los finos se toma como referencia la malla N 200 (0.074 mm), tal que lo retenido se consideran suelos gruesos y los que pasan suelos finos.

Los materiales constituidos por partculas gruesas se identifican en el campo sobre una base prcticamente visual. Para tal efecto se extiende una muestra seca del suelo sobre una superficie plana y se juzgar en forma aproximada sobre su:

2.1 TAMAO.

El SUCS, para clasificar los suelos en cuanto a su tamao, considera el criterio de porcentajes, de tal manera que si ms del 50 % del suelo es visible a simple vista a una distancia de 20 cm., las partculas individuales se consideran un suelo fino, caso contrario ser suelo grueso.

Dentro de los suelos gruesos se consideran las gravas y las arenas, se aplica el mismo criterio anterior, para ello se toma como referencia el tamao de cm. como equivalente a la malla N 4 que separa las gravas de las arenas, siendo las primeras lo retenido. En la tabla puede verse el nombre del suelo y su ejemplo vulgar.

Para el caso del tamao de las partculas finas es conveniente, adems del examen visual tener en cuenta la plasticidad de los suelos. En lo referente a la graduacin es conveniente, a fin de adquirir experiencia, comparar graduaciones estimadas, como las obtenidas en el laboratorio, cada vez que haya oportunidad.2.2 COLOR Y TONO.Existe toda la gama de colores y tonalidades en la naturaleza.

2.3 FORMA DE LOS GRANOS.En todos los suelos son ms comunes las formas equi dimensionales, pudiendo ser sta de tipo redonda, sobre redonda, angulosa y sub angulosa. Es frecuente las formas sub redondeadas en suelos de origen transportado y las angulosas de los suelos de origen mecnico producto de trituracin.

2.4 GRADUACIN.En funcin de los diferentes tamaos que se presentan en el suelo que se est analizando, se distinguen dos tipos de graduaciones: los suelos mal graduados y los bien graduados, los primeros presentan partculas prcticamente de un solo tamao y en lo segundos existe prcticamente toda la gama de tamaos considerados como suelos.

2.5 COMPOSICIN MINERALGICA.Es conveniente observar que tipos de minerales son los que predominan en el suelo para tener idea bsicamente de su dureza, esto se har en forma visual sobre superficies frescas de los suelos, teniendo en cuenta los antecedentes sobre mineraloga y petrologa del curso de Geologa.

2.6. ORIGEN GEOLGICO.En cuanto al origen geolgico de los suelos, los ms utilizados para fines de ingeniera, son los de origen aluvial, volcnico y elico. Los de origen aluvial se caracterizan por su forma redondeada, siendo el agente de transporte el agua. Los de origen volcnico se presentan en las cercanas donde tuvo erupcin algn volcn y presentan aristas siendo comn la forma angulosa.

Los de origen elico son suelos que presentan uniformidad en sus granos, siendo el agente de transporte el are.

3. IDENTIFICACIN EN EL CAMPO DE LOS SUELOS FINOS.

Una de las ventajas del SUCS, es el criterio para identificar en el campo los suelos finos contando con algo de experiencia. El mejor modo de adquirir esa experiencia es el aprendizaje al lado de quien ya lo posea, a falta de tal apoyo se aconseja el comparar sistemticamente los resultados de la identificacin de campo con los suelos de laboratorio.

Las pruebas manuales para la identificacin de los suelos, las lleva a cabo el perforista en cada una de las muestras extradas, siendo necesario que el ingeniero civil, conozca los diferentes mtodos usados para la identificacin de los suelos en el campo. Las principales bases de criterio para identificar suelos finos en el campo son las investigaciones de las caractersticas de:1. Movilidad del agua (reaccin al agitado)2. tenacidad (Consistencia cerca del Lmite Plstico).3. Resistencia en estado seco (caractersticas al rompimiento)4. Color5. Olor6. Brillo (al corte)7. Prueba del cido8. Adherencia a la piel.

3.1 MOVILIDAD DEL AGUA (REACCIN AL AGITADO).Despus de quitar las partculas mayores que la malla N 40, preprese una pastilla de suelo hmedo, aproximadamente igual a 10 cm3. Si es necesario, adase suficiente agua para dejar al suelo suave pero no pegajoso. El criterio es tener la masa del suelo con un contenido de humedad que permitir formar la pasta no demasiado fluida.

Colquese en la palma de la mano y agtese horizontalmente, golpeando vigorosamente contra la otra mano varias veces, lo que provoca la aparicin de agua en la superficie de la pastilla, la que adquiere una consistencia de hgado y se vuelve lustros. Cuando la pastilla se aprieta entre los dedos el agua y el lustre desaparecen de la superficie, la pastilla se vuelve tiesa y finalmente se desmorona.

La rapidez de la aparicin del agua durante el agitado, y su desaparicin durante el apretado sirve para clasificar la clase de suelo fino.

Las arenas limpias muy finas, uniformes no plsticas (SP y SM), dan la reaccin ms rpida y distintiva, mientras que los limos inorgnicos (ML), tales como el polvo de roca, y tierras diatomceas (ML), dan una reaccin rpida moderada; mientras en las arcillas situadas sobre la lnea A (CL, CH) y arcillas plsticas (CH), tienen una relacin extremadamente lenta o nula.3.2. TENACIDAD (CONSISTENCIA CERCA DEL LMITE PLSTICO)La prueba se realiza sobre un espcimen de consistencia suave, similar a la masilla y de aproximadamente 10 cm3.

Rlese la masilla hasta formar un rollito de unos 3 mm, de dimetro, que se amasa y vuelve a rolarse cuantas veces lo permita el suelo.

Se observa que la prdida paulatina de agua, aumenta la rigidez del rollito a medida que el suelo se va acercando al lmite plstico, al llegar al lmite plstico el rollito se parte en fragmentos y se desmorona. El rollito es ms rgido y tenaz cerca del lmite plstico, cuando ms alta sea la posicin del suelo respecto a la lnea A (CL, CH), la rigidez se nota al romper el rollito cerca del lmite plstico entre los dedos.

El suelo ligeramente sobre la lnea A, como arcillas glaciales (CL, CH), los rollitos son de media tenacidad.Los suelos que caen bajo la lnea A (ML, MH, OL y OM), producen rollitos poco tenaces cerca al lmite plstico. En el caso de suelos micceos, los rollitos se muestran muy dbiles y esponjosos. Todos los suelos bajo la lnea A, excepto los OH prximos a ella, la masa producto de la manipulacin entre los dedos posterior al rolado, se muestra suelta y se desmorona fcilmente cuando el contenido de agua es menor que el correspondiente al lmite plstico. La plasticidad de los suelos est en funcin directa del nmero de veces que se permiti hacer la prueba. Se deduce que en una arcilla, se podr efectuar la operacin ms veces que en un limo, y en este ms veces que en una arena.

3.3. RESISTENCIA EN ESTADO SECO (CARACTERSTICA AL ROMPIMIENTO)Despus de eliminar las partculas mayores que la malla N 40, una pastilla de suelo se moldea hasta alcanzar una consistencia de masilla, aadiendo agua si es necesario. Djese secar la pastilla completamente en un horno, al sol o al aire y prubese su resistencia rompindola y desmoronndola entre los dedos. Esta resistencia es una medida de carcter y cantidad de la fraccin coloidal que contiene el suelo. La resistencia en estado seco aumenta con la plasticidad.

Una alta resistencia en estado seco es caracterstica de las arcillas CH. Un limo inorgnico tpico posee solamente muy ligera resistencia. Las arenas finas limosas y los limos tienen, aproximadamente, la misma ligera resistencia, pero pueden distinguirse por el tacto al pulverizar el espcimen seco. La arena fina se siente granular mientras que el limo tpico de la sensacin suave de la harina.

3.4. COLOR.En exploraciones de campo el color del suelo, suele ser un dato til para diferenciar los estratos y para diferenciar tipos de suelo, cuando se posea experiencia local. Existen criterios como que el color negro y otros de tonos oscuros suelen ser indicativos de la presencia de materia orgnica coloidal. Los colores claros y brillantes son propios ms bien de suelos inorgnicos.3.5. OLOR.Los suelos orgnicos (OH, y OL), tienen por lo general un olor distintivo, que puede usarse para identificacin; el olor es particularmente intenso si el suelo est hmedo, y disminuye con la exposicin al aire, aumentando, por el contrario, con el calentamiento de la muestra hmeda.

3.6. BRILLO (AL CORTE).Esta prueba se lleva a cabo solo en suelos de consistencia media, que permitan la operacin de cortar el material, si al efectuar el corte queda una superficie brillante, esto nos indicar la existencia de arcillas plsticas.

3.7. PRUEBA DEL CIDO.Este ensayo se utiliza exclusivamente para determinar en los suelos la presencia de carbonatos de calcio o sales. Se vierten unas gotas de cido clorhdrico rebajado sobre la muestra y si efervece indcala presencia de ese elemento.

3.8. ADHERENCIA A LA PIEL.Esta prueba ha dado magnficos resultados y consiste en dejar seca en cualquier parte del brazo o mano, una delegada porcin del suelo en estado de lodo, que al ir perdiendo humedad se adhiere a la piel con mayor o menor fuerza. Los limos se adhieren con menor fuerza que las arcilla y se pueden despegar de la piel al frotarlo con el dedo, no as las arcillas que dejan la sensacin de piel estirada, y no se desprende tan fcilmente.INVESTIGACIN PARA:NMERO Y LOCALIZACIN DE SONDEOS.PROFUNDIDAD MNIMA (d)

Sitios inexplorados de gran extensin.a = 0.1 A

Sitios con suelos blandos de gran espesor.30< b < 60 m

Estructuras grandes cimentadas en zapatas aisladas cercanas.b=15 m y en sitio de concentraciones con cargas.Hasta donde el esfuerzo vertical sea 10% de la carga aplicada en la superficie o mnimo dos veces el ancho de la zapata.

Almacenes de gran rea para cargas ligeras.n=5,4 en las esquinas y 1 en el centro.Intermedios si son necesarios para definir la estratigrafa.

Cimentaciones rgidas aisladas con rea 250