Manual de Ensayos y Exploraciones Geotecnicas Cismid Uni

8/18/2019 Manual de Ensayos y Exploraciones Geotecnicas Cismid Uni

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

CENTRO PERUANO JAPONES DE

INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y

MITIGACION DE DESASTRES

SEMINARIO TALLER DE

MECANICA DE SUELOS

Y EXPLORACIÓN

GEOTECNICA

9 al 11 de setiembre de 199


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SEMINARIO TALLER DEMECANICA DE SUELOS

Y EXPLORACIÓN

GEOTECNICA9 al 11 de setiembre de 199


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Primera Edición realizado por:

Ing. Antonio Campos Sigüenza e Ing. Oscar Vásquez uaman!

CIS"I#$%IC$&'I( )**+

Primer Edición Versión digital realizado por:

Ing. Silene "ina,a -onzález

#ocente #epartamento de "ecánica de Suelos$%IC$&'I( %erero +//+


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P0ESE'1ACI2'

El CE'10O PE0&A'O$3APO'ES #E I'VES1I-ACIO'ES S4S"ICAS 5"I1I-ACIO' #E #ESAS10ES 6CIS"I#7 de la Facultad de Ingeniería Civil (FIC) de laUniversidad Nacional de Ingeniería (UNI), es un centro de investigaciones y académico queestudia de manera multidisciplinaria en coordinación con instituciones aines, los desastresnaturales que ocurren en el !er" y en los países del #rea #ndina$ diunde los resultados ylas técnicas desarrolladas en el CI%&I' y en otros países, particularmente en el apón, conla inalidad de mitigar sus eectos

El CI%&I' ue creado por la Facultad de Ingeniería Civil de la UNI en acuerdotomado por su Conse*o de Facultad en %esión del + de *unio de +-.

El Comit8 #irecti9o del CI%&I', conormado por autoridades de la UNI ymiem/ros de la representación aponesa, determina la política a seguir y los programasanuales de actividades en el CI%&I'

El Comit8 Eecuti9o, conormado por autoridades de la FIC y e0pertos de la&isión aponesa, i*a las prioridades de los proyectos de investigación, coordina laparticipación de sus miem/ros en los mismos y la aplicación de los resultados de losestudios por los sectores que queden aectados por desastres naturales #prue/a losprogramas de estudio de los seminarios y cursos regulares

Una de las actividades principales del CI%&I' es la di;usión de los resultados delas investigaciones del Centro y de las técnicas desarrolladas en el apón u otros países,mediante pu/licaciones, conerencias y programas de video 12

Con el apoyo económico de la #3ENCI# 'E C44!E5#CI6N IN1E5N#CI4N#7'E7 #!6N (IC#) se 8an editado e impreso . pu/licaciones y otocopiado numerososInormes de Investigación, correspondientes a las actividades académicas mas importantesdesarrolladas en el CI%&I' durante el a9o +--:

7a presente pu/licación %E&IN#5I4 1#77E5 'E &EC#NIC# 'E %UE74% ;E


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1A


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!ropiedades de Consolidación Unidimensional de %uelos

+ #%1& 'esignación ':D..?B +-!r@ctica Est@ndar 5ecomendada para7a Identiicación y 'escripción de %uelos (!rocedimiento 2isual?&anual)

+B #%1& 'esignación ':.>?.: :>&étodo de Ensayo Est@ndar para la5esistencia a la Compresión No?Consolidada No?'renada de %uelosCo8esivos en Compresión 1ria0ial

+. #%1& 'esignación '>.>?B: :+&étodo Est@ndar para elEnsayo de Corte 'irecto de %uelos Ha*o condiciones Consolidadas 'renadas

+- #%1& 'esignación ':.: ::+!r@ctica Est@ndar 5ecomendada para7a Clasiicación de %uelos y &e=clas %uelo?#gregado para !ropósitos deConstrucción de Carreteras

:> #%1& 'esignación 'D+.?.D ::-&étodo Est@ndar de Ensayos para7ímite 7íquido, 7ímite !l@stico e Indice de !lasticidad de %uelos


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E>PE0IE'CIAS CO' E= E'SA5O #E PE'E10ACI2'

SE"I$ES1A1ICA 6CO'O O=A'#ES7

Ing. 0oerto "ic?elena Cárdenas +

0ES&"E'

%e presenta un r@pido repaso de los métodos de interpretación de los resultados de losensayos con el Cono Aolandés tipo 3ouda, se incluyen los métodos para determinar la 5esistencia alcorte en suelos co8esivos saturados, la relación de preconsolidación en suelos co8esivos saturados ysuelos granulares, la correlación con el ensayo %!1 y inalmente se eect"a un an@lisis de losresultados o/tenidos en varios lugares del país El resumen y las conclusiones incluyenrecomendaciones para ampliar el intercam/io de inormación entre los operadores de equipos de este

tipo en el país, de/ido a la importancia que tiene el contar con estadísticas propias del medio

)./ #ESC0IPCIO' #E= E'SA5O

El ensayo de penetración semi?est@tica con el cono Aolandés (C!1) 8a sido usado en Europadesde +-:> 'esde +-> 8a sido introducido en los Estados Unidos y el primer equipo que llegó anuestro país arri/ó en +-.D

El cono 8olandés es el ensayo de penetración est@tica m@s diundido En la Figura No + sepuede o/servar el Cono Aolandés 3ouda y sus diversas partes, con una indicación de la orma en quepueden despla=arse éstas durante el ensayo

El cono tiene dos *uegos de /arras, uno e0terior 8ueco, de mm de di@metro, y otro interior sólido de + mm de di@metro 7as /arras poseen sendas roscas para unirse entre sí 7a /arra interior est@ conectada a la punta del cono, esta punta tiene > de @ngulo en el vértice, un di@metro igual al dela /arra e0terior y un @rea de +> cmJ 7a /arra e0terior est@ conectada al cono, el cual puede correr li/remente 8asta B> mm empu*ado por ésta

Un accesorio muy importante es el &anguito de Fricción Hegemann, este manguito tiene +>cmJ de @rea lateral y est@ dispuesto de tal manera que es arrastrado por el cono durante la "ltima mitadde su carrera$ es decir de los B> mm de avance del cono, los primeros mm los eect"a sólo y lossiguientes mm lo 8ace arrastrando consigo el manguito Hasta restar la primera lectura de lasegunda para 8allar el valor de la ricción local provocada por el &anguito Hegemann

En la parte superior de las /arras, el e0tremo de éstas se conecta a un dispositivo 8idr@ulicoque puede aplicar carga indistintamente a la /arra interior o a la e0terior 'os manómetros, uno paracada /arra, permiten medir la carga aplicada a cada una de éstas en un momento dado

7a uer=a para introducir el cono era aplicada manualmente (por medio de poleas y cadenas)8asta 8ace unos a9os, 8oy se utili=a la uer=a 8idr@ulica Esta uer=a se aplica con una /om/aaccionada por un motor de gasolina o diesel El equipo que 8a/itualmente opera el autor de estedocumento es de : 1 de capacidad de empu*e y pesa sólo .> Gg, puede ser transportado por avión oen un ve8ículo peque9o, a este cono se le denomina tam/ién Cono 3ouda y es del tipo mec@nico (noelectrónico) impulsado por uer=a 8idr@ulica #ntes de iniciar la prue/a, es necesario anclar el equipo alterreno, esto se logra con unos espirales especiales o aplicando carga so/re la /ase

* Profesor de Geotécnia de la ,niversidad de Piura- Princi.al de Michelena- Re.etto " Asociados /0A0


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&anguitode

ricción

Cono

#vancecon*unto

decono

ymanguito

#vance

sólodel

cono

> : D

>

:

D

#rena limpia,m@s densa

con la proundidad

#rena y arcilla

#rcilla arenosay

arena arcillosa

#rcilla /landa

Cali=a

Interpretación5esistenciade su punta

5elación de

ricción

! r o u n d i d a d ( m )

.GgsKcm:

+>:>

+

#rena

Figura No +? Cono Aolandés 1ipo 3ouda

'esde 8ace unos a9os se encuentran en el mercado equipos comerciales que eect"an lalectura de las presiones, la velocidad de avance y la proundidad por medios electrónicos, yadicionalmente tienen dispositivos para leer la presión de poros generada durante el ensayo (par@metro


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undamental cuando se ensayan suelos inos) Estos equipos modernos llegan tam/ién a registrar autom@ticamente todo el ensayo en computadoras en el campo y eectuar una interpretación Lin situL #estos conos se les denomina electrónicos o !ie=ocono, y tienen incluso un peril dierente al tradicionalCono Aolandés de avance mec@nico 7a Fig No : muestra un !ie=ocono 1ípico

Piedra porosa con unidad para

medir presión de poros

punta 60°

36 mm

Figura No : ? !ie=ócono 1ípico

E0isten las tres modalidades siguientes para eectuar sondeos con el cono Aolandés mec@nico

? Sondeo continuo con el cono sólo? %e /a*a todo el con*unto 8asta la proundidad donde seinician los ensayos, luego se 8ace avan=ar continuamente el cono acompa9ado por los *uegos de/arras %e mide la uer=a necesaria para eectuar este avance

? Sondeo discontinuo con el cono sólo? %e /a*a todo el con*unto 8asta la proundidad dondese inician los ensayos, luego se 8ace avan=ar un tramo al cono sólo, sin que lo acompa9e el *uego de/arras e0teriores$ así el cono puede avan=ar en tramos de > mm, terminado cada tramo, se de/e /a*ar el con*unto e0terior de /arras

? Sondeo discontinuo usando el manguito de ;ricción de mm, los primeros mm los avan=a sólo y los siguientes mm arrastrando elmanguito de ricción 7a dierencia entre la segunda uer=a y la primera nos da la uer=a de ricción

7a uer=a de punta, dividida entre el @rea rontal del cono (+> cmJ) es la 5esistencia de !untaqc 7a uer=a de ricción, dividida entre el @rea lateral del manguito de ricción (+> cmJ) es la5esistencia de Fricción 7ateral + 7a relación de ricción se da en porcenta*e y es el cociente que resultade dividir la resistencia de ricción entre la resistencia de punta

%e 8an escrito muc8os tra/a*os acerca de la correlación de los resultados del ensayo del cono8olandés con la clasiicación y las propiedades mec@nicas de los suelos #sí por e*emplo, Hegemannpropuso el siguiente gr@ico para la clasiicación de suelos /asada en los resultados con el cono8olandés


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5 e s i s t e n c i a a l c o n o e n G g K c m :

arena gruesa

(con grava)

arena inaarena limo ? arcillosa

arena limosa

arcillamargaarcillosa

marga

+ : D>

+>>

:>>

>>

Fricción lateral en GgKcm:

>M+uM+u

+M+u

:M+u

M+u

DM+u

M+uM+uBM+u.M+u

-M+u

+>>M+u

Figura No ? Correlación entre la resistencia por la punta y el ro=amiento medidoen el manguito, para distintos tipos de suelos, seg"n Hegemann

4tros autores, como %anglerat (+-B:) 8a proporcionado otras correlaciones para la clasiicaciónde suelos con el cono 8olandés

El cono 8olandés no ue dise9ado originalmente como un instrumento para clasiicar suelos,sino para o/tener par@metros de resistencia utili=a/les en el c@lculo de cimentaciones El cono 8olandésno reempla=a a los sondeos, pero de/ido a que es un ensayo continuo, port@til, económico y sencillo, esusado para disminuir los costos de investigación de campo y ainar los resultados de los ensayos decampo convencionales

7a resistencia del cono es ampliamente usada para estimar el asentamiento y la presiónadmisi/le de cimentaciones supericiales en suelos co8esivos y no co8esivos 'e Heer (+-D)proporcionó los primeros métodos para estimar el asentamiento de =apatas supericiales en suelos noco8esivos Este método ue posteriormente modiicado por otros autores (&eyer8o, %c8mertmann,Aartman y HroOn)

# pesar de que el ensayo con el cono 8olandés se puede considerar m@s un ensayo deresistencia que uno de compresi/ilidad, las predicciones de asentamientos con el cono 8olandés, enuna comparación eectuada por 'iPran, muestran una mayor precisión que la o/tenida con la utili=aciónde los valores N del Ensayo Est@ndar de !enetración

%anglerat (+-B:) 8a pu/licado correlaciones entre la resistencia del cono y el coeiciente decompresi/ilidad mv Estos valores de resistencia y compresi/ilidad son usados en las ecuacionesnormales para el c@lculo de la carga de tra/a*o y el asentamiento de cimentaciones supericiales

!ara el c@lculo de la carga de tra/a*o de pilotes en arena, es normal considerar que el cono


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8olandés es un ensayo reducido de un pilote, el cual permite o/tener valores /astantes precisos de laresistencia unitaria por punta y de la ricción lateral (2an der 2een y Hoersm, +-B$ %anglerat, +-B:)

).) Aplicaciones del Ensa,o

!ro/a/lemente la aplicación m@s "til de C!1 es proveer una deinición de periles muyme*orada de los suelos especialmente cuando es usado en con*unción con peroraciones deinvestigación 7a correlación de los ensayos del C!1 con los suelos granulares incluye el @ngulo dericción, el módulo de compresi/ilidad, la densidad relativa y el 4C5 (4ver Consolidation 5atio, o!resión Eectiva de %o/recarga) !ara suelos co8esivos saturados las correlaciones de q c incluyen laresistencia al corte no drenada así como el 4C5 Es importante recordar que las correlaciones de laspropiedades del suelo con el C!1 son undamentalmente empíricas y que en principio son v@lidas"nicamente para los datos /ase usados para esta/lecer la correlación En nuestro país, esta "ltimainormación es clave de/ido a la gran importancia que tiene una correlación a/undante para una me*or interpretación de los resultados con este equipo

).+ In;luencia del Equipo #ntes del relativamente reciente desarrollo de los conos electrónicos, todas las correlaciones

e0istentes en Europa se /asa/an en el uso del cono mec@nico desarrollado en Aolanda$ muc8a de lascorrelaciones entre el cono y las propiedades del suelo ueron desarrolladas para los datos procedentesdel cono mec@nico 7os dos sistemas diieren en el método usado para avan=ar el cono y en el peril delcono después de la punta En las comparaciones 8ec8as 8asta la ec8a se nota una clara dierenciaentre los resultados de qc con un mismo suelo cuando se utili=an el cono mec@nico y el conoelectrónico Estas dierencias son particularmente aprecia/les en los rangos /a*os de q c 7a dierenciase atri/uye primordialmente al método de introducción del cono mec@nico, que es un métodoincremental, comparado con la penetración continua empleada con el cono electrónico El dierenteperil de los dos conos detr@s de la punta, de alguna manera contri/uye tam/ién a la dierencia en losdatos En el !er" el autor 8a utili=ado el cono electrónico en varias oportunidades en +-.:

+./ I'1E0P0E1ACIO' #E =OS 0ES&=1A#OS #E= CO'O O=A'#ES

+.) Interpretación en Suelos Arcillosos Saturados

'e acuerdo a la e0periencia europea y norteamericana (U%# y Canad@), es posi/le mediante lade/ida correlación estadística con otros ensayos ya conocidos y pro/ados, determinar los siguientespar@metros

:++ Aistoria de los Esuer=os ? !resión Eectiva de %o/recarga

7a 8istoria de los esuer=os de suelos granulares o co8esivos es usualmente escrita como larelación entre la presión eectiva de la so/recarga (σQo) y la m@0ima presión pasada de consolidación(σQp) 7a relación σQoKσQp es deinida como la !resión Eectiva de %o/recarga (4C5) Este par@metro se8a encontrado que es un dato undamental en el proceso de caracteri=ación de los suelos

%i se sospec8a la presencia de suelos so/reconsolidados, en los conos mec@nicos puede8acerse la veriicación a partir de la determinación de la resistencia al corte no drenado (su) y sucomparación con la presión eectiva de so/recarga (σQo) !ara ayudar en la interpretación de lasposi/ilidades de consolidación de una arcilla saturada, se puede usar el gr@ico de la Figura No D


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> :> D> > .> +>>

>>

>+

>:

>

>D

IN'ICE 'E !7#%1ICI'#' I! (M)

C451E 'I5EC14

15I#


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n

+

o

u

G

%

4C5

σ

donde

G Ro

u%

σ para 4C5 R + %e o/tiene del gr@ico

o

uc

σde la Figura No ,

considerandoo

u%

σ :

o

uc

σ ++

I! R Indice de plasticidad

n R KD

c

/ P

0.0

0

0.1

0.2

o

u

0.4

0.3

0.5

50

0.6

100

Fig No ? cuK!o S I! para arcillas, normalmente consolidadas(%Pempton, +-B)

c) !rocedimiento

o

p 4C5

σ

σ

donde

* +

1n arcillas con sensibilidad 2 3 "4o cuando la .rofundidad del *uestreo es *a"or a 56- sereco*ienda utilizar los resultados del ensa"o de corte in situ .or *edio de la veleta co*o *edio decalibraci$n0


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I! >>B> ++>

:

%

u

pσ

I! R Indice de plasticidad

:+: 'eterminación de la resistencia al corte no drenada (%u)

7a determinación de la resistencia al corte no drenado a partir de los resultados del ensayo conCono Aolandés en los suelos arcillosos saturados, 8a sido evaluada teórica y empíricamente 7acorrelación m@s aceptada actualmente, es la desarrollada por &eyer8o (+-+), 2esic (+-B) y Halig8(+-B), que se e0presa de la siguiente orma

qc NP %u σo

donde

qc R 5esistencia de punta del cono en unidades de presión%u R 5esistencia al corte no drenado a la proundidad de medición de qcσo R !resión vertical total a la proundidad de medición de qcNG R Factor de cono

El actor de cono (NG) depende de muc8os actores, entre los cuales se puede mencionar el tipode cono (mec@nico o eléctrico), la velocidad de penetración del cono, el ensayo de reerencia par evaluar su (ensayo con veleta o compresión simple) en la ecuación (D), el índice de plasticidad de lossuelos, la sensi/ilidad de éstos, etc

%e 8an eectuado muc8os ensayos para correlacionar el actor N G con las características de los

suelos G*ePstad et al (+-B.) investigaron el actor NG para +DB muestras de arcilla preconsolidada de +>=onas dierentes, utili=ando el ensayo de compresión tria0ial como reerencia para su y la presión totalde tapada en la ecuación (+) 7os valores promedio de NG de las =onas varían entre +D y +- con unpromedio total de +B y desviación est@ndar de T $ por lo que se puede considerar adecuado utili=ar un valor de NG igual a +B para el caso de arcillas preconsolidadas

7os ensayos eectuados por diversos investigadores en suelos arcillosos normalmenteconsolidados, a la ec8a no son suicientes para determinar una correlación i*a$ sin em/argo, en losresultados o/tenidos se puede o/servar que el actor NG decrece al aumentar el índice de plasticidad delsuelo (7unne et al, +-B)

a) !rocedimiento +

G

ocu

N

q %

σ

donde

qc R 5esistencia de punta del cono en unidad de presiónσo R !resión vertical a la proundidad de medición de qcNG R Factor de Cono En suelos preconsolidados NG R +B, en suelos no

Consolidados entrar a la Figura No , donde NG R I!V


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> +> :> > D> > +>>

>

+>

:>

%UN'7#N'

'#N2IG% 31

E HW55E%EN% 314N%W;

3W1EH453%G#?E'EH;

IN'ICE 'E !7#%1ICI'#' I! (M)

F a c t o r d e c o n o

N P

(7unne et al ? +-B,)

Fig No ? NG vs I! en arcillas normalmente consolidadas escandinavas

/) !rocedimiento :

Este procedimiento indirecto, utili=a la correlación N XX qc para llegar a la determinación de %u

:

q N c

uuu :c% , N >>:c ==

'onde

N R N"mero de golpes por > cm de penetración en el EnsayoEstandar de !enetración (#%1& ' +.)

cu R Co8esión en condiciones no drenadas

+.+ Interpretación en suelos granulares

::+ 'eterminación de la relación de !reconsolidación

Conocemos 8asta tres procedimientos para determinar la 4C5 en las arenas

+) !rocedimiento de la 'ensidad 5elativa

Yue se aplica por medio de la siguiente órmula


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::

BB

'

B>o

c + +

+>++

q+4C5

r

σ

'onde

σo

cr log >B

++

qlogBB '

cc q F q

( )+ 4C5D ++

FD:>

Este procedimiento lo tenemos en ase de e0perimentación, esperamos tener resultados que

reportar en unos dos a9os m@s

:) !rocedimiento del !ar@metro de #tracción, propuesto por *am/u y %eneset (+-BD), no 8a sidopuesto en pr@ctica por el autor

) !rocedimiento del !ar@metro Go, propuesto por 'urgonoglu y &itc8ell (+-B), no 8a sido puestoen pr@ctica por el autor

Una de las limitaciones con que contamos para pro/ar los procedimientos esta/lecidos paradeterminar el 4C5 en arenas, es aquella derivada de la capacidad del equipo (: 1on) la que noslimita a su uso casi "nicamente con arenas muy sueltas, las cuales no son precisamente las m@sadecuadas para determinar el 4C5

::: 'eterminación de la 'ensidad 5elativa ('r )

!or a8ora estamos determinando la 'r de manera indirecta, usando para ello la determinacióndel valor de N, y seguidamente 8allando 'r a partir de N y de σQo !ara ello utili=amos la siguiente ta/la ygr@ico consiguiente

C=ASI%ICACIO' #E=

S&E=O N

qc

#rena 7imosa >

#rena media a ina D>


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Dr 35 65 85

SUELTA MEDIA DENSA MUY DENSA

φ 30 35 40

2alores tentativos de φ para arena media uniorme como suelo típico

Fig No B ? 5elación 'r , N, σQo, ϕ

!ara su uso, la ta/la antes indicada de/e ser conirmada con correlaciones in situ con el ensayo%!1$ en nuestro caso en particular (arenas inas y arenas limosas de !ucallpa ) el valor correlacionadoue de D y coincide con la e0periencia reportada

@./ E>PE0IE'CIA 'ACIO'A=

En esta c8arla me dispongo a relatar la e0periencia de mi oicina con el uso del Cono Aolandés,me reeriré principalmente a la e0periencia en los siguientes lugares

Cu=co #eropuerto Internacional


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!uente de la Ciudad de 1inta !almas del Espino (Uc8i=a) !ucallpa !aramonga

@.) Conclusiones , Oser9aciones

Con respecto al 4C5 en suelos co8esivos saturados

+ Con el procedimiento (+) siempre se o/tienen resultados disparados

: %i se considera un valor de n R + (actor que depende de la cali/ración del cono) losresultados que se o/tienen de los procedimientos (:) y () son muy apro0imados%e recomienda escoger el procedimiento () ya que en (:) el valor de n que depende del cono esinseguro, mientras que en el () el procedimiento seguido se /asa en una órmula pu/licada yrecomendada, aunque sea apro0imada

Es importante mencionar que tanto en los procedimientos (:) y () la inluencia del I!asumido es importante y varía en el siguiente rango

!ara una variación ∆I! RM, la correspondiente en ∆4C5 R B a ++M

D 7os valores de la capa superior de suelos preconsolidados por desecación suelen ser muyelevados, se o/serva tam/ién en los gr@icos presentados por el N#2'4CG%

Con respecto a la resistencia al corte no drenado en suelos co8esivos saturados

+ !ara suelos preconsolidados y suelos con un I! :>, los resultados que se o/tienen con losprocedimientos (+) y (:) son /astante apro0imados 'e generalmente lo mismo usar cualquier

alternativa %e recomienda escoger el procedimiento (+) por ser el m@s conservador: !ara suelos normalmente consolidados y ligeramente preconsolidados y con índice de

plasticidad mayor que :> los resultados que se o/tienen con el procedimiento (+) varíanconsidera/lemente con el I! y el γ asumido para cada estrato, pudiendo dar en algunos casos 8astaresultados !or lo tanto, es conveniente usar sólo el procedimiento (:)

7as correlaciones qc ? I! pu/licadas muestran gran dispersión Esta variación se de/e enparte a la dierencia en el tipo de ensayo de corte usado para determinar %u$ otros actores son el 4C5,la alteración de la muestra, variaciones en la velocidad de avance del ensayo del Cono y la cantidad de!resión de !oros desarrollada durante el ensayo Este "ltimo inconveniente se salva en parte con el usodel Cono Electrónico con medición de !resión de !oros

Con respecto a la correlación con el ensayo %!1 en suelos granulares

!ara las arenas inas y arenas de !ucallpa, el valor o/tenido de la correlación 8a sido deapro0imadamente D, lo cual es coincidente con los valores reportados

En el cuadro No +, se o/serva el resultado de una de m@s de :> correlaciones eectuadas enarenas limosas de !ucallpa

5especto a la aplicación de la clasiicación de suelos de Hegemann, /asada en la relación entre

qc y + la Fricción lateral en M No aconse*amos su uso 8asta que no se 8ayan desarrollado suicientescorrelaciones para los suelos de nuestro país, sin em/argo anticipamos su é0ito en lugares como laselva #ma=ónica, donde el tipo y variedad de suelos limitada permitir@ pro/a/lemente el uso del cono


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Est@tico para la clasiicación de suelos

@.+ 0ecomendaciones

%e recomienda a las instituciones que operan penetrómetros de este tipo en nuestro país,reali=ar correlaciones sistem@ticas con ensayos de la/oratorio y de campo pro/ados y poner dic8os

resultados en conocimiento de la colectividad especiali=ada de nuestro medio %olo así podremoscontar con estadísticas conia/les para la me*or interpretación de los ensayos

0ECO'OCI"IE'1O A: !edro 5epetto, quien inició estos tra/a*os, a &aggie &artinelli y a EdOin2@sque= quienes participaron en los tra/a*os de campo, an@lisis de la inormación o/tenida y eectuaronresumenes de la /i/liograía # osé 3alve= 4laec8ea, quien tradu*o la /i/liograía principal


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+. 2I77E1, CH and G &I1CAE77, LCone 5esistance, 5elative 'ensity and Friction #ngleL,!roceeding o a session sponsored /y t8e 3eotec8nical Engineering 'ivision at t8e #%CE NationalConvention %t 7ouis, &issouri, +-.+


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C&A#0O 'o. ) $ CA'A= #E P&CA==PA $ I'1E0P0E1ACIO' A&SC&=1ACIO'

!ro(m)

qcGgKcmJ

restotal

ric7ocal

Mric

%UC% I! γ grKcc

γ QgrKcc

NGoσ

GgKcmJ

\oσ

GgKcmJ

quGgKcmJ

alp8a N 4C5

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C7 C7

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DD

DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD

: D

D . -++++D++ . D D D D

>:B.:>:D:


23/234

=A PE0%O0ACIO' #IA"A'1I'A E'

=A E>P=O0ACIO' -EO1EC'ICA #E "ACIOS 0OCOSOS

Ing. Ciro Ar89alo Ortiz +

)./ I'10O#&CCIO'

7a necesidad de conocer las condiciones geotécnicas al interior de un maci=o rocoso 8anmotivado el desarrollo de tecnologías diversas$ así tenemos que, entre los métodos indirectos, lasísmica de reracción permite correlacionar las velocidades de las ondas sísmicas que atraviesan almaci=o rocoso con su grado de conservación y racturamiento, con cierto grado de conia/ilidad, a /a*ocosto y con tra/a*os de corta duración$ pero no permite conocer o/*etivamente las característicasconstitutivas del maci=o Contrariamente, las galerías de e0ploración se constituyen en el procedimiento

de e0ploración geotécnica que posi/ilita la o/servación al interior del maci=o rocoso con el m@0imodetalle$ sin em/argo, los costos elevados que signiican, disponen a las peroraciones diamantinascomo un procedimiento para la o/tención de muestras inalteradas de roca, para ser anali=adas yKoensayadas en la/oratorio

#dem@s de la o/tención de muestras, cuando las necesidades del proyecto lo requieren,durante la e*ecución de los sondeos se pueden e*ecutar ensayos in?situ, tales como Carotage %ísmico('oOn Aole, Up Aole y Cross Aole), racturamiento 8idr@ulico de la roca para determinar las direccionesde los esuer=os principales in?situ, y prue/as de a/sorción de agua, tipo 7ugeon #sí tam/ién lostaladros practicados pueden ser aprovec8ados para la instrumentación pie=ómetros, inclinómetros etc

'e los ensayos in?situ mencionados, la prue/a de a/sorción de agua es la de pr@ctica m@srecuente en nuestro medio, por lo que en el presente tra/a*o se e0ponen los aspectos de mayor interés

para su aplicación7a e0ploración de maci=os rocosos con peroraciones diamantinas en los proyectos de

ingeniería civil, es actualmente de uso recuente 7a predicción del comportamiento de un maci=orocoso ante solicitaciones de cargas$ la estimación de la magnitud de la distensión de la masa rocosade/ido a e0cavaciones al interior de una ormación rocosa, etc, tienen la necesidad de inormación delas características ísicas y mec@nicas del maci=o rocoso que interesa a las o/ras a proyectarse

7a calidad de inormación que se o/tenga durante la e0ploración de maci=os rocosos con inesgeotécnicos, tiene como condición la recuperación de muestras de roca con las siguientescaracterísticas Inaltera/ilidad (intactas) y representatividad del tramo perorado, los que se consiguencon un alto porcenta*e de recuperación, de manera que permitan identiicar las característicasconstitutivas de la roca y de sus discontinuidades 7a peroración diamantina adecuadamente e*ecutada,

permite la o/tención de muestras con tales características

+./ EB&IPO #E PE0%O0ACIO' #IA"A'1I'A

7a peroración diamantina, que en sí corresponde a las peroraciones de tipo rotatorio, reci/ental designación de/ido a que para la 8oradación de la roca emplea coronas (/rocas de sección anular)de acero con diamantes industriales integrados a una matri= de car/uro de tungsteno

El equipo de peroración est@ conormado por una m@quina peroradora, que consiste en un* !ocente de la ,niversidad )acional Ma"or de /an Marcos


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motor que acciona un sistema de transmisión de rotación al ca/e=al de la m@quina$ y este, a su ve=, ala tu/ería de peroración, a cuyo e0tremo se u/ica la corona diamantina El ca/e=al tiene autonomía derotación de > en un plano vertical, que permite eectuar peroraciones con la inclinación que se eli*a

El avance es activado por un sistema 8idr@ulico, mediante pistones que se u/ican en el ca/e=alde la m@quina, con carreras de >> m, generalmente

7os principales accesorios del equipo de peroración lo conorman un trípode que sostiene unapolea, por donde se 8ace pasar un ca/le de acero, de unos > m de longitud, que va enrrollado a unOinc8e, que por lo general est@ integrado a la m@quina peroradora$ todo este sistema acilita lasmanio/ras al introducir o retirar del taladro las tu/erías de peroración y revestimientos El escareador,que se acopla inmediatamente detr@s de la /roca, tiene como inalidad mantener uniormemente eldi@metro del taladro, no o/stante que el di@metro e0terno de la corona se redu=ca de/ido al uso

!ara la rerigeración de la /roca y la remoción de los detritus producto de la peroración, seintroduce agua al taladro por el interior de la tu/ería de peroración (circulación normal), impulsada por una /om/a El agua que se emplee de/er@ ser limpia, sin sólidos en suspensión, con la inalidad deevitar la contaminación del relleno de las racturas$ y m@s a"n cuando se tengan que reali=ar prue/asde a/sorción de agua, puesto que el taponamiento de las racturas por los inos en suspensión

conducir@n a resultados erróneos Es recomenda/le que la /om/a para el suministro de agua tenga unacapacidad de no menos de +>> ltKmin a una presión de PgKcm:

En maci=os intensamente racturados yKo meteori=ados se 8ace necesario el empleo de undasmet@licas o revestimientos, que se introducen en el taladro para controlar derrum/es en las paredes7os di@metros de éstas est@n íntimamente relacionados con los de las /rocas

7as coronas diamantinas y los muestreados son de primera importancia en la peroracióndiamantina

EQUIPO E PE!"O!#$IO%I#%'I%#

$oronadiamantina

'u(er)a de per*oración

+om(a de a,ua

$a(e-a.&otor

'a.adro

P.ata*orma

+roca

Escareador

&uestreador

!eestimiento

$a(.e deacero

idra.ico

inca&an,uera

'ripode

Po.ea

+.) Coronas #iamantinas

7as coronas diamantinas son /rocas de sección anular, de manera que conorme avan=a laperoración se talla una muestra de orma cilíndrica que se alo*a en un muestreador (o portatestigo),


25/234

inmediatamente detr@s de la corona

7os diamantes que se emplean en la a/ricación de las coronas varían en calidad y tama9o, y lamatri= que la sustenta es a/ricada con dure=as dierentes 7a elección de un tipo de /roca determinadoestar@ en unción de la dure=a, a/rasi/idad, grado de racturamiento y tipo de roca a ser perorado

C&A#0O 'o. ) SE=ECCIO' #E CO0O'AS #E #IA"A'1E

5oca

& a r g a

C a l i = a

' o l o m i t a

! i = a r r a

E s q u i s t o

#

r e n i s c a C a l c @ r e a

# r e n i s c a C u a r c

] t i c a

& @ r m o l

3 n e i s

C u a r c i t a

3 r a n i t o

5 e c o m e n d a c i o n e s p a r a

d i a m a n t e s y m a t r i c e s

Calidad de

'iamante

E0tra

!rimera

%egunda

1ama9o de

los diamantes(piedrasKquilate)

+>?+

+?:>

:>?> >?D>

D>?>

&atri=

Normal

'ura

E0tradur a

7as coronas son a/ricadas con di@metros dierentes, que permiten la peroración de taladrosescalonados, con la inalidad de reducir la vi/ración de la tu/ería de peroración, y en rocas racturadas,evitar el estrangulamiento de la línea de peroración por el agotamiento del revestimiento, a causa delro=amiento con las paredes del taladro

En el siguiente cuadro se indican los principales di@metros de las coronas de uso m@s recuenteen las e0ploraciones geotécnicas Es oportuno indicar que las coronas H< y HY se recomiendan


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e0cepcionalmente, ya que el di@metro inal óptimo es N< o NY 7os di@metros cuanto menores sean(#


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u/icación de sondeos, proundidad y orientación

++ N"mero y U/icación de %ondeos

El n"mero y u/icación de los sondeos parten /@sicamente del conocimiento previo de lascondiciones geológicas del sitio, o/tenidas por métodos indirectos y levantamientos geológicos desupericie, prestando especial atención a las anomalías que se registren en el lugar El n"mero desondeos tam/ién depender@ del nivel del estudio (pre?acti/ilidad, acti/ilidad, etc) y de lascaracterísticas y unciones de la o/ra proyectada

#sí por e*emplo, en los sitios de proyectos de presas, si la geología local es 8omogénea, en unaprimera ase se programan investigaciones con sondeos cada +>> m ó +> m para @reas de medianae0tensión, u/icando los iniciales en los estri/os y los siguientes 8acia el centro %i las condicionesgeológicas son err@ticas, determinadas por los estudios geológicos previos o a partir de los resultadosde los primeros sondeos, la distancia entre ellos de/er@ reducirse

+: !roundidad de los %ondeos

7a proundidad depender@ de las unciones y tipo de o/ra proyectada, y de las condicionesgeológicas su/terr@neas del @rea estudiada

#sí tenemos que, al investigar un desli=amiento, el sondeo de/er@ alcan=ar una proundidad talque so/repase algunos metros o decena de metros la pro/a/le supericie de alla predeterminada En elcaso de t"neles de/er@ alcan=arse por lo menos el nivel de la rasante

Cuando el propósito es investigar el comportamiento del material rocoso ante solicitaciones decarga, la peroración de/er@ llegar 8asta una proundidad una y media ve= el anc8o de la supericiecargada, proundidad en que los esuer=os normales netos inducidos son del orden del décimo de la

so/recarga impuesta %i la supericie de carga es irregular, es necesario determinar la distri/ución de losincrementos de los esuer=os verticales inducidos por la so/recarga a lo largo de una vertical que pasepor el centro del @rea cargada

%i el o/*etivo es investigar la permea/ilidad aparente del maci=o rocoso, particularmente enpresas, las peroraciones de/er@n alcan=ar proundidades en que el valor 7ugeón sea losuicientemente /a*o (+ 7ugeón para presas de > m), o /ien 8asta que la peroración 8aya penetradopor lo menos m en roca resca y mínimamente racturada

+ 4rientación de los %ondeos

7a orientación de un sondeo queda deinido por la dirección e inclinación de la peroración 7ainclinación est@ reerida generalmente a un plano 8ori=ontal 7a elección de la dirección de los sondeosdepender@ de los o/*etivos que motivan a la e0ploración geotécnica, y en muc8os casos ser@determinante para la economía en metrados, y consecuentemente reducción de costos

Cuando el propósito es investigar a un maci=o rocoso en el que se e*ecutar@n inyecciones deimpermea/ili=ación yKo LconsolidaciónL++ es conveniente que previamente se determinen los elementosde orientación de los sistemas de discontinuidades que lo aectan, mediante evaluaciones estadísticascon datos o/tenidos en supericie 'e esta manera podr@n programarse sondeos perpendiculares a losprincipales sistemas de discontinuidades, consiguiéndose de esta manera que se intercepte el mayor n"mero de isuras por longitud de peroración 1am/ién se programan sondeos orientados cuando sedesea investigar allas a una proundidad determinada, con el menor metrado de peroración

!ara t"neles, es conveniente que se e*ecuten sondeos 8ori=ontales en los sitios previstos para

*+ 1l tér*ino 7consolidaci$n7 utilizado tiene un significado diferente al utilizado .ara indicar la

consolidaci$n de suelos en Mecánica de /uelos0


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los portales, siguiendo la dirección del tra=o, m@s a"n si el encampane es de cientos de metros$ de estamanera se aprovec8ar@ directamente la inormación que se o/tenga desde el primer metro deperoración, y podr@n apreciarse las variaciones en el grado de conservación de la roca con laproundidad, variaciones que interesan especialmente a los proyectos de tunelería

.+ Selección de "áquinas Per;oradoras:

4tro aspecto que es importante tener en cuenta en el planeamiento de las e0ploracionesgeotécnicas con peroraciones diamantinas, es la elección del tipo de m@quina que garantice que sellegue a la proundidad deseada con el di@metro preesta/lecido 7as proundidades m@0imas que sepueden perorar con una m@quina estar@ en relación directa con su potencia

No siempre una m@quina con mayor potencia es la óptima para la e*ecución de un sondeodeterminado$ para sondeos poco proundos de/e tenerse en cuenta que el traslado de una m@quinapesada tiene mayor diicultad que el de una ligera, perdiendo competitividad desde el momento en quecon am/as puede alcan=arse la proundidad deseada

#sí tenemos, por e*emplo, para las m@quinas peroradoras marca 7ongyear, las siguientes son

las proundidades m@0imas que pueden lograrse con los di@metros indicados, de acuerdo a los modelosde a/ricación

&4'E74'I#&E154 'E !E5F45#CI4N

AY NY HY

7ongyear :D

7ongyear D

7ongyear .

7ongyear DD

??

:> m

D> m

> m

D> m

D>> m

>> m

+>>> m

B> m

D.> m

.> m

+:> m

@./ "A'IP&=ACIO' #E 1ES1I-OS

7os testigos que se e0traen de la peroración, son colocados en ca*as de madera preparadaspara tal in, convenientemente identiicadas con el nom/re del !royecto, n"mero del sondeo, u/icación,intervalo de peroración de las muestras, ec8a etc El interior est@ dividido en canales limitados por ta/iquería de madera, cuyos anc8os corresponden al di@metro de las muestras a colocar 7as muestrasde cada tramo perorado son separadas con tacos de madera donde se anotan la proundidad a quecorresponden

Es importante que la manipulación de las muestras, tanto al ser e0traídas de los muestreadoresy dispuestas en las ca*as de madera, así como al ser trasladadas éstas para su almacenamiento,tengan que ser tratadas con cuidado, procurando evitar la distur/ancia de éstas El almacenamientode/er@ 8acerse en am/ientes con un mínimo contenido de 8umedad

Un arc8ivo otogr@ico de las ca*as con las muestras dar@n una /uena inormación de lostestigos, so/re todo tiempo después, cuando las muestras ya se 8ayan deteriorado, o cuando no sedisponga en el momento las ca*as con las muestras

D./ 0E-IS10OS #E PE0%O0ACIO'


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El registro de peroración es un ormato adecuado para las anotaciones de las característicasde la peroración, inormaciones o/tenidas a partir de los testigos y los resultados de los ensayose*ecutados

Como puede apreciarse en el #ne0o No +, en el enca/e=ado se indican inormación generaldel sondeo, tales como Nom/re del !royecto, cota de la /oca del taladro, coordenadas, proundidad

inal, designación o n"mero del sondeo, etc

En la parte que corresponde al registro de peroración en sí, se anotan, en unción de laproundidad, los di@metros de peroración empleados, los revestimientos instalados, la proundidad delnivel re@tico, el porcenta*e de retorno del agua de circulación, el tramo del que se o/tengan muestrasespeciales o testigos de roca retiradas de la ca*a de muestra para que sean anali=adas en la/oratorio,etc$ adem@s de la siguiente inormación que se e0plica a continuación

5ecuperación de &uestra y 5Y'

7a recuperación de la muestra se representa gr@icamente, siendo ésta una relación porcentualentre la longitud de la muestra recuperada respecto a la longitud del tramo perorado

+>>perorado tramo del 7ong

recuparada muestra de 7ong (M)muestra de on5ecuperaci ×

El 5Y' (5ocP Yuality 'esignation), es una medida del grado de racturamiento del maci=orocoso, propuesta por 'eere, ' (+-D), que se e0presa como una relación porcentual de la sumatoriade los testigos carentes de discontinuidades naturales mayores que +> cm, y la longitud del tramoperorado$ en el 5egistro de !eroración se representa tam/ién gr@icamente, dierenci@ndolo de la5ecuperación de &uestra, con un ac8urado dierente

+>>perorado tramo del 7ong

cm+>idadesdiscontinusintestigos de 7ong (M)5Y' ×>

'e acuerdo al 5Y', un maci=o rocoso es caliicado de la siguiente manera, en unción delgrado de racturamiento

5Y' C#7I'#' 'E

54C# :M

: ? >M

> ? BM

B ? ->M

-> ? +>>M

&uy mala

&ala

5egular

Huena

&uy /uena

!eril 3eológico


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En esta parte del ormato se representa gr@icamente los testigos de peroración o/tenidos,dierenci@ndose los tipos litológicos con sim/ologías cuyos signiicados son indicados al pie del ormato%e representan las estructuras, tales como racturas, allas, estratiicación, contactos litológicos, etc$ yalgunas otras características geológicas de interés

'escripción de los 1estigos

!ara la descripción de los testigos de peroración es necesario deinir tramos que tengancaracterísticas un tanto 8omogéneas$ anot@ndose el tipo litológico, color, te0tura, composiciónmineralógica (macroscópica), grado de meteori=ación, etc

7os tipos de discontinuidades geológicas de/er@n dierenciarse, y se descri/ir@n lascaracterísticas ísicas de éstas, tales como a/ertura, tipo de material de relleno, rugosidad de lasparedes, inclinación respecto al e*e de peroración, etc 7a inormación que se consigne de/er@ ser concisa y clara

!ar@metros de 5oca

7os aspectos que se consideran en esta parte del registro corresponden al grado deracturamiento, grado de meteori=ación y grado de dure=a (resistencia) de la roca, reeridos con signosconvencionales cuyos signiicados est@n comprendidos dentro de las recomendaciones del I%5&(International %ociety o 5ocP &ec8anics) para la descripción de maci=os rocosos (Cuadros No , D y)


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C&A#0O 'o.

-0A#O #E %0AC1&0A"IE'1O #E =A 0OCA 6IS0"( )*F7

35#'4 E%!#CI#&IEN14 'EF5#C1U5#%

(m)

C#7IFIC#CI4N

F?+

F?:

F?

F?D

F?

X :>>

>> ? :>>

>:> ? >>

>> ? >:>

>>

&asivo

!oco racturado

Fracturado

&uy racturado

1riturado

C&A#0O 'o. @

-0A#O #E "E1EO0IACIO' #E =A 0OCA 6IS0"( )*F/7

35#'4 'E%C5I!CI4N C#7IFIC#CI4N

&?+No se ven signos de meteori=ación del material rocoso, talve= ligera decoloración so/re las supericies de lasdiscontinuidades principales

Fresca(sana)

&?:

7a decoloración indica meteori=ación del material rocoso yde la supericie de las discontinuidades 1odo el material

rocoso puede estar decolorado por meteori=ación y puedeser algo m@s dé/il e0ternamente que en su condiciónresca

7igeramente&eteori=ada

&?

&enos de la mitad del material rocoso est@ descompuestoyKo desintegrado un suelo 5oca resca o decolorada est@presente a"n, como un esqueleto continuo o como n"cleosde roca

&oderadamente&eteori=ada

&?D

&@s de la mitad del material rocoso est@ descompuesto yKodesintegrado a suelo 5oca resca o decolorada est@presente a"n, ormando un esqueleto discontinuo o comon"cleos de roca

Intensamente&eteori=ada

&? 1odo el material rocoso est@ descompuesto yKodesintegrado a suelo 7a estructura original del maci=o esa"n en gran parte reconoci/le

Completamente&eteori=ada


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C&A#0O 'o. D

-0A#O #E #&0EA #E =A 0OCA

E'SA5O #E I'#ICE "A'&A= #E 0ESIS1E'CIA #E =A 0OCA( 6IS0"( )*F7

35#'4 C7#%IFIC#CI4N IN'EN1IFIC#CI4N5#N34 #!545ocae0tremadamentedé/il

El espécimen es indentado por lau9a del dedo pulgar

>: ? +>

'?+

5oca muy dé/il %e desmorona con golpes irmescon la punta del martillo degeólogo !uede ser descarilladocon un cuc8illo de /olsillo

+> ? >

'?:

5oca dé/il %e descarilla con diicultad con uncuc8illo de /olsillo$ indentado pocoproundo con golpes irmes con lapunta del martillo de geólogo

> ? :>

'?

5ocamoderadamenteresistente

No se puede raspar o descarillar con un cuc8illo de /olsillo Elespécimen puede ser racturadocon un solo golpe irme de martillo

:> ? >>

'?D5oca resistente El espécimen requiere m@s de un

golpe de martillo para ser racturado

>> ? +>>>

'?5oca muyresistente

El espécimen es racturado conmuc8os golpes de martillo

+>>> ? :>>

'?5ocae0tremadamenteresistente

El martillo produce solamentedescarillado de la muestra %onidomet@lico del golpe

X :>>

!rue/as 7ugeón

En esta parte del registro se representa gr@icamente los resultados de cada una de las prue/asde a/sorción de agua que se 8ayan e*ecutado en la peroración, y de ser el caso se anota el valor 7ugeón e0trapolado o representativo %e asigna una columna para la anotación de las presioneseectivas de la prue/a, y otra columna donde se u/icar@n las a/sorciones de agua correspondientes acada estadío de presión

En el siguiente ac@pite se e0ponen sucintamente aspectos generales que interesan a lasprue/as de a/sorción de agua tipo 7ugeón

D./ P0&E


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7as prue/as de a/sorción tipo 7ugeón permiten evaluar un tramo del maci=o rocoso sometido apresiones de agua y, con ello, su permea/ilidad rente a percolaciones a través de sus isuras Elprocedimiento consiste en inyectar agua a un tramo de peroración, con dierentes niveles o estadios depresión, de manera ascendente y descendente$ son necesarios por lo menos tres estadios de presiónm@0ima, intermedia y mínima

4riginalmente la presión m@0ima empleada era de +> PgKcm: En la actualidad se recomiendasometer al maci=o rocoso a presiones de prue/a m@0imas que estén por de/a*o de la carga litost@ticaque soporta el tramo de ensayo, para evitar la distur/ancia del maci=o 7as cargas litost@ticas puedenestimarse con un pe R : para roca sana, resca, y + para roca alterada 7a presión intermedia ser@la mitad de la presión m@0ima, y la mínima >+ PgKcm:

7as presiones se consiguen mediante el /om/eo de agua a tramos de ensayos relativamentecortos que est@n coninados por un o/turador o L!acPerL Con la inalidad de esta/ili=ar las lecturas enel manómetro, e impedir que el campo de variación de las oscilaciones sean mayores que el +>M delvalor a ser leído, se emplean L/otellas de esta/ili=aciónL

7os gastos de agua se registran cada minuto, y un estadio de presión de prue/a se da por

concluido cuando se o/tienen caudales con variaciones menores que el +>M, durante +> minutosconsecutivos

7a unidad 7ugeón es una unidad de a/sorción, y es igual a + litro de agua a/sor/ida en unminuto por metro de tramo de ensayo, a una presión eectiva de +>PgKcm :

+ 7ugeón R + ltKmKmin a +> PgKcm:

D.) Preparación del lecturas esta/ili=adas

1erminado el +er estadío de presión mínima, se contin"a con el mismo procedimiento con laspresiones media y m@0ima, y luego se desciende a las presiones media y mínima

El ormato del #ne0o No :, tiene por inalidad tam/ién, la anotación de los datos de la prue/a,durante su e*ecución

D.+ Cálculos de la Pruea , -rá;ico de 0esultados.

:+ C@lculo de la !resión Eectiva


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7a presión eectiva (!E) se deine como el resultado de la suma alge/raica de las presionesactuantes !resión &anométrica (!&), Carga Aidr@ulica ( A) y !érdida de !resión o !érdida de Carga( !)

! A !& !E ∆∆7a presión manométrica se produce con el equipo de /om/eo y el coninamiento del luido por

de/a*o del o/turador %u valor se o/tiene directamente de la lectura del manómetro, y siempre espositiva

7a carga 8idr@ulica es la presión 8idrost@tica producida por la columna de agua comprendidaentre el manómetro y la mitad del tramo de ensayo (/ul/o), cuando el nivel re@tico no 8a sidoalcan=ado$ cuando esto ocurre, ser@ la columna de agua comprendida entre el manómetro y el nivelre@tico + metro de columna de agua equivale a >+ PgKcm : de presión

7a pérdida de carga se origina en la ricción del luido con la supericie interna de la tu/ería queconduce el agua de ensayo !ara la determinación de este par@metro e0isten ecuaciones como la de

%tricPler, y se 8an ela/orado @/acos teóricos o e0perimentales, siendo los de mayor conia/ilidad estos"ltimos

El @/aco Caudal?!érdida de Carga (Cuadro No ), relaciona a estos par@metros para unatu/ería galvani=ada de + pulgada de di@metro, con una longitud de +>> m

!ara el c@lculo de la pérdida de carga para una longitud + y un caudal Y cualquiera, se procedede la siguiente manera

+ En el @/aco del Cuadro No , con el caudal Y se o/tiene la pérdida de carga ( !)correspondiente

: El valor de ! o/tenido se multiplica por la longitud + en cuestión, y se divide entre +>>

+>>

+! !e ×

!ara la determinación de la presión eectiva es de particular interés que se tenga enconsideración la pérdida de carga, so/re todo cuando los caudales y la longitud de la tu/ería seangrandes, y el di@metro de ésta menor que : pulg, puesto que para di@metros mayores las pérdidas decarga son desprecia/les


35/234

C&A#0O 'o. G

A


36/234

C&A#0O 'o.

#E1E0"I'ACI2' C&A'1I1A1IVA #E= P&'1O #E 0E1O0'O

Q /min

P (ar

P (ar

P7

:a resistencia de a roca es mu; ata

:a perdida por *riccion es ,rande.

:a a(sorcion es mu; ,rande.

cuantitatiamente

1.

2.

3.

E punto de retorno P puede aprecia rse

E punto de retorno no puede apreciarse

Q /min

7

cuantitatiamente

7

3

2

1

Q /min

P (ar

P (ar

P7

:a resistencia de a roca es mu; ata

:a perdida por *riccion es ,rande.

:a a(sorcion es mu; ,rande.

cuantitatiamente

1.

2.

3.

E punto de retorno P puede apreciarse

E punto de retorno no puede apreciarse

Q /min

7

cuantitatiamente

7

3

2

1

: Interpretación de las Curvas #/sorción?!resión Eectiva? 7a gr@ica #/sorción?!resión Eectivade un ensayo 7ugeón, puede estar asociada con cualquiera de los cinco casos siguientes,

cuyas representaciones est@n en el Cuadro No .Flu*o 7aminar? 7os valores de la a/sorción y presiones eectivas guardan una relación lineal$ esdecir, que la a/sorción es proporcional a la presión eectiva Este 8ec8o se de/e a que lasracturas son inas y el relleno se entiende que es granular y, consecuentemente, el consumopor ractura es igual Normalmente est@ asociado a valores 7ugeón menores que U7^5

Flu*o 1ur/ulento? 7a a/sorción correspondiente a la presión m@0ima es relativamente menor que la de las presiones intermedias y mínimas, y responde a que las racturas son de dierentegrosor 3eneralmente est@ asociado a valores 7ugeón mayores que DU7^

+,+08 Valor uge$n re.resentativo 9nu*eral :0;03


37/234

'ilatación? En este caso, cuando la roca es sometida a la presión m@0ima, 8ay una dilatacióntemporal de la a/ertura o se comprime moment@neamente el relleno por eectos de la presióndel agua$ entonces, la a/sorción para este estadío es sensi/lemente mayor, en términosrelativos, que en los otros Es un proceso reversi/le, y la a/ertura ser@ Lel@sticaL

Erosión? El material ino del relleno de racturas es lavado por el agua de ensayo,

increment@ndose el volumen "til de poros o de isuras en el tramo del maci=o rocoso ensayadoy, con ello, la a/sorción se incrementa relativamente con el tiempo En este caso la curva #/sorción?!resión Eectiva se ensanc8a y las lec8as apuntar@n en sentido 8orario

5elleno? !or eecto de la colmatación de los inos que pudiera acarrear el agua de ensayo, o/ien del mismo material erosionado y redepositado del relleno de racturas, las a/erturas sesemiciegan o taponan a medida que transcurre el ensayo$ la a/sorción, consecuentemente,decrecer@ en unción del tiempo 1am/ién, en este caso, la curva #/sorción?!resión Eectiva seensanc8a, pero las lec8as apuntar@n en sentido anti8orario 4tro actor que puede atri/uírselea este tipo de curva es que la disminución de la a/sorción se de/a a la resistencia capilar depenetración del agua en racturas inas Este actor puede discriminarse con una saturacióntotal$ pero no siempre es posi/le


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C&A#0O 'o. F

1IPOS #E C&0VA PA0A =A I'1E0P0E1ACIO'#E =OS E'SA5OS =&-EO'

"racturasetero,o:aminar=

Q /min


39/234

:D 'eterminación del 2alor 7ugeón 5epresentativo (U7^)

%eg"n la e0periencia de numerosos autores, entre ellos Aouls/y (+-B), no siempre resulta ser representativo el valor 7ugeón correspondiente a la mayor presión eectiva aplicada !or el contrario, losvalores o/tenidos a partir de las presiones medias y /a*as serían los m@s representativos

En el Cuadro No - se e0plica claramente el procedimiento para la elección de la a/sorción ypresión eectiva a considerarse en la e0trapolación a +> PgKcm:, para la o/tención del valor 7ugeónrepresentativo U7^, en dependencia del tipo de curva característica que se o/tenga para un ensayodeterminado

Una ve= elegido el valor 7ugeón representativo, dic8o valor se caliica de la siguiente manera

> ? + U7^ ? muy avora/le+ ? U7^ ? avora/le ? +> U7^ ? desavora/le X +> U7^ ? muy desavora/le

Como se 8a visto oportunamente, cuando U7^ el lu*o es laminar, las racturas inas, ynormalmente no requieren de inyecciones de cemento para me*orar la calidad del maci=o rocoso yKoimpermea/ili=arlo

Ca/e se9alar que + 7ugeón es equivalente a +> 0 +>? cmKseg


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41/234

C&A#0O 'H*

PA10O'ES #E 0ES&=1A#OS #E P0&E


42/234

A'E>O 'H)


43/234

%F

100

%F

%10

%$

80

%$

a

100

30.0

31.1

25.0

0.0

"@4

"@3

"@3

"@4

"@3

"@4

6.0

@22.0

0.0

10.0

4.0

2.0

$E%I#BDO:$#%I$#B

+!E$#DO:$#%I$#

+!E$#DO:$#%I$#

; ,ris caroGdensasGnoii*icadas. Unidad

con caracter)sticassimiares aarenas

$eni-ascoor (ei,e

naturae-a etero,untomedianamente ii*icadoG coor(ei,ecaro.

Pirocstos de

$astos an,uososG dimetro mMimo0.10m.Ena

(aseroca ateradaoarciaGmarróncaro.

an,uososGmenoresde5 mm enmatri-cinunto ii*icadoG poco*racturadoG eMceptoe

Pirocastosandes)ticos;rio)ticos

tramo [email protected] Lue est (astante *racturado.

con(om(amenoresLue10 cm.; predominanciade :apiisNan,uosos.

'ramos cortos con*racturamientosintensos.

+reca andes)ticaG

I?%I&+!I'#

20.0

1.1

15.0

13.9

11.0

10.0

9.9

densi*icadas.

1@2

"@5&@1

"@2

"@5

"@5

"@4

&@1

"@3

0.0

10.0

" @5 & @5

&@3

&@2

"@1

@5

@2

6.0

4.0

2.0

3.96M 10@3

1.98M 10@3

'IPO E PE!"O!#$IO%

"E$# E 'E!&I%#O

B P '

%°de,opes

30 i m e t r o d e

p e r * o r a c i ó n

a,ua

100 20

%$

0.5

2.00

1H

%

"E$#E I%I$IO

!ees@timiento %ie&etodo

por

#!EQUIP#

BA$@01

BU$B

P # !# & E ' ! O B E ! O $#P!UE+#B :U?EO%

#+BO!$IO% t/m/min

!E?IB'!O E PE!"O!#$IO%

4300

I!E$./I%$:I%#$IO%

E B $ ! I P $ I O %

EPOBI'O #:UDI#:=

contenido de ,raa *ina de naturae-aa(ceaG

#renaimosaconescaso

EPOBI'O DO:$#%I$O@BEI&E%'#!IO

pococompacta.$oor (ei,eenestadoseco.

:apiis;(om(as pumic)ticosdecoor (anLuecinoG

con matri- ciner)ticomarróncaro.Encon>unto

densoGno ii*icado.Posee caracter)sticasde

demuestra H

?EO:O?I$O

4 0 5 0

05.0

2.0

1.0

Pro* !QH

didad

m

sueo.

Pro*un@

!O'#!I#

02@12@81

05@12@81

&uestra !ecuperación

$O'#=

P!O"."I%#:

PE!"I:

? r a d o d e

* r a c t u r a @

m i e n t o

? r a d o d e

m e t e o r i @

- a c i ó n

? r a d o d e

d u r e - a P.E.

0.1 1.0 10.0 100

U+I$#$IO%=

$OO!E%##B=

30°

31.00m

P!OCE$'O=P!EB#

E %

BO%EO %°

Permea(iidadcm/se,

1.53M 10@3

EBUE:O

P#!#&E'!O


44/234

A'E>O 'H+

0E-IS10O #E P0&E


45/234

E'SA5O #E PE'E10ACIO' ES1A'#A0 6SP17

Ing. C8sar Atala Aad

)./ A'1ECE#E'1ES

El ensayo normal de !enetración Est@ndar (%!1) nació en los Estados Unidos de Norteaméricaen la década de +-:>, con la inalidad de estimar el grado de densiicación de los suelos

4riginalmente los penetrómetros din@micos ueron conce/idos para apreciar la compacidad delos suelos sin co8esión, ante la diicultad de o/tener muestras inalteradas

En +-:, un perorista de la irma %ocieté 5aymond ? !ile, propuso a G 1er=ag8i, contar el

n"mero de golpes necesarios para 8incar en un tu/o tomamuestras que tenía por costum/re utili=ar,asumiéndolo como un ensayo después de 8a/er acumulado gran n"mero de resultados 5e (+)

#simismo se reportó los tra/a*os de &o8r A# (+-:B), quien utili=ó el tomamuestras como unpenetrómetro 5e (:)

+./ P0OCE#I"IE'1O 'O0"A=IA#O #E= SP1

El método de !enetración Est@ndar es el mas ampliamente usado para la e0ploración desuelos, y comprende dos etapas

:+ El %ondeo

Yue consiste en 8acer una peroración con /arreno, inyección de agua o sondeo rotatoriousando un taladro con movimiento de rotación de alta velocidad, y circulando agua para e0traer losdetritos (ver Figs No +, No : y No )

En los suelos irmes el sonda*e se mantiene a/ierto por la acción del arco del suelo$ en lasarcillas /landas y en las arenas situadas de/a*o del nivel re@tico, el sonda*e se mantiene a/ierto8incando un tu/o de acero (tu/o de enti/ado o camisa) o preeri/lemente rellenando el 8ueco con unluido viscoso llamado L7odo de peroraciónL Este que usualmente es una me=cla de arcilla /entoníticay agua, tiene la venta*a de que soporte las paredes y el ondo de la peroración

:: El &uestreo

Yue se reali=a con un tomamuestras partido denominado tam/ién LCuc8ara NormalL que est@ormado por un tu/o de acero de paredes gruesas partido longitudinalmente El e0tremo inerior est@unido a un anillo cortante, y el superior a una v@lvula y pie=a de conección a la /arra de sondeo (ver FigNo D)

Una ve= eectuada la limpie=a correspondiente de la peroración de sondeo, se 8inca eltomamuestras + cm en el suelo para asegurarse que la =apata de corte se asiente en material virgen

7uego se 8inca > cm en incrementos de + cm a golpes de un martinete que pesa D Pilos


46/234

(+D> li/ras) y cae de una altura de B cm %e anota el n"mero de golpes que se necesita para 8incar eltomamuestras cada uno de los + cm

El 5egistro de !enetración o Indice de !enetración LNL se o/tiene al considerar los golpesnecesarios para penetrar los "ltimos > cm (+:L) de un total de D cm (+.L) de la Cuc8ara&uestreadora$ los primeros + cm (L) no se consideran, dado que el suelo podría estar alterado por

eectos del procedimiento utili=ado durante la e*ecución del sonda*e

7a muestra es e0aminada, clasiicada por el técnico de campo encargado del sondeo,guard@ndose posteriormente en un depósito de vidrio o pl@stico, que se sella y se envía al la/oratorio

7as muestras recuperadas en el penetrómetro que mantienen su orma cilíndrica pueden ser usadas para prue/as de compresión sin coninamiento

7a resistencia a la !enetración es un indicador de la compacidad de los suelos no co8esivos yde la resistencia de los suelos co8esivos, pues es, en eecto un ensayo 'in@mico de Esuer=o CortanteIn?%itu

7as ta/las I y II rele*an la compacidad y la resistencia de acuerdo con los resultados de la

prue/a de !enetración %tandar

1A


47/234


48/234

#porte de !ecP y Ha=araa

5elacionan la densidad relativa de la arena con el índice de penetración standard LNL y la

presión de so/recarga en el nivel donde se eect"a el ensayo, por medio de las siguientes relaciones

( )2σ120D N 2R += para σ + PipsKpie: (>B PilosKcm:)

( )σ5.025.320D N 2R += para σ X+ PipsKpie: (>B PilosKcm:)

En la que LNL es el valor del %!1 para una arena con una densidad relativa ' 5 y /a*o unapresión de so/recarga σ 7a igura No - representa esta correlación

D #porte de &eyer8o

En investigaciones reali=adas entre +-, +-D y +- &eyer8o esta/leció una correlaciónentre N, '5, y φ, la cual es independiente de la presión de so/recarga eectiva (ver igura No +>)

%eg"n el autor los valores de los @ngulos son seguros para arenas limpias y uniormes, de/enreducirse por lo menos grados para el caso de arenas arcillosas en ausencia de ensayos de corte$para el caso de una me=cla de arenas con gravas pueden aumentarse 8asta grados

!osteriormente en +-B esta/leció una correlación en la cual se incluye el eecto de la presiónde so/recarga (σ) en el nivel donde se eect"a el ensayo, por medio de la siguiente relación

( )10σD7.1 N 2R += $ σ Rli/Kpulg:

E0isten adem@s otras correlaciones, que relacionan los valores de N, '5 y φ, tales como

%CAU71[E _ &E7[E5 #7!#N %CAU71[E _ &EN[ENH#CA HU5&I%1E5

@./ %AC1O0ES #E CO00ECCIO' PO0 SO


49/234

standard (σv)5e , normalmente de + 1KpieJ ó + GgKcmJ

En la pr@ctica el valor del n"mero de golpes corregido (N +), se o/tiene usando la siguienterelación

N+ R CN N

'onde N representa el n"mero de golpes medidos

7os actores de corrección com"nmente usados y que 8an sido pu/licados se resumen en lata/la No III

1A


50/234

conveniente normali=ar el actor de corrección por so/recarga a in de tener una com"n interpretación

'e esta manera recomiendan que el actor de corrección de 1EN3 (+-:) sea reducido, de/idoa que el nivel de esuer=o de reerencia es demasiado alto (σv)5e R :- ts 1am/ién recomienda que elactor de corrección de %EE' (+-B) ; 14GI%U y ;4%AI&I (+-.) no de/en ser usados o restringir su uso para σv mayor que + ts porque proporciona valores conservadores

El uso de cualquiera de los actores de corrección mostrado en la igura ++/, es acepta/le yconducir@ a una normali=ación temporal y a resultados consistentes %in em/argo, se propone un actor de corrección simple el cual es compara/le con cualquiera de la igura ++/

2N

+C

σ=

D./ 0E=ACIO'ES E'10E E= '&"E0O #E -O=PES ' 5 =A CO'SIS1E'CIA#E =AS A0CI==AS

'urante la e*ecución de los sonda*es es posi/le estimar la resistencia por medio del Ensayo de!enetración, Fig No +:$ sin em/argo, para un n"mero de golpes dado la dispersión con respecto altérmino medio puede ser muy grande !or lo tanto, es recomenda/le como control reali=ar ensayos decompresión simple en las muestras o/tenidas por la cuc8ara normal (los valores de la/oratorio ser@nsensi/lemente menores de/ido a la alteración de las muestras

%e puede estimar en orma apro0imada la resistencia de la compresión simple (q u) en unciónde N, para los tipos de suelos que se indica, mediante las relaciones siguientes

#rcilla qu R.

N (GgKcmJ) 1E5[#3AI

#rcilla limosa qu R

N (GgKcmJ) 1E5[#3AI ; !ECG

#rcilla arenosa limosa qu R BN (GgKcmJ) 1E5[#3AI ; !ECG

7oes qu RD

N (GgKcmJ) 1E5[#3AI

En todo caso sería naturalmente riesgoso e incluso peligroso, pretender deducir directamente qude N en una región donde no se 8u/iera reali=ado *am@s ensayos previos comparativos %eg"n35#U


51/234

N >+qu = (GgKcmJ)

G./ A=-&'AS AP=ICACIO'ES #E= E'SA5O #E PE'E10ACIO' S1A'#A0#6S.P.17

+ 'eterminación de la Capacidad !ortante

++ %uelos 3ranulares

7a capacidad de carga "ltima (qult) de un suelo (1er=ag8i y !ecP) puede esta/lecerse a partir delas siguientes relaciones

qnet R :NH5 Z ` (+>> ` NJ) '5Z ([apatas cuadradas)

qnet R NJ H5 Z ` (+>> ` NJ) '5Z ([apatas continuas)

en la que

(qult) capacidad de carga "ltima (l/KpieJ)H anc8o de la undación en pies' proundidad de la undación (pies)

5Z y 5QZactores de corrección por la posición de la Napa Fre@tica propuestopor 1EN3 (Fig No +)

1er=ag8i y !ecP 8an correlacionado el anc8o de la undación para que, con un valor de N dado,se o/tenga una presión de contacto que produ=ca un asentamiento total m@0imo de +L, esta correlaciónse muestra en la igura +D que es v@lida para arenas secas

+: %uelos Finos

El ensayo de !enetración %tandar ue ideado predominantemente para ser usado en suelosgranulares, sin em/argo, en tra/a*os de peque9a envergadura, puede conseguirse una menor economía utili=ando un dise9o conservador /asado en resultados del %!1

7a ta/la No I2 proporciona una relación apro0imada entre N, la consistencia y la capacidad de

carga admisi/le (F% R ) de suelos arcillosos #l aplicar estas relaciones no se tiene un control so/re lamagnitud de los asentamientos y en consecuencia de/en ser eectuados por alg"n método enparticular

1A


52/234

Consistenciadel

%uelo

N(%!1)

Capacidad de Carga #dmisi/le(1KpieJ)

[apatasCuadradas

[apatasContinuas

&uy /landoHlando&edianoCompacto&uy compacto'uro

> ? : : ? D D ? . . ? ++ ? > >

>,>> ? >,>>,> ? >,>>,> ? +,:>+,:> ? :,D>:,D> ? D,.>mayor que D,.>

>,>> ? >,::>,:: ? >,D>,D ? >,->>,-> ? +,.>+,.> ? ,>mayor que,>

E0tensión

+> cm

!4%1E#'45φ ?.

!ost 8ole 'igger

φ :? b

φ :? b

φ :? b

Fig N+

1A=A#0OS #E "A'OAand #ugers


53/234

&@quina so/re camión

1rucP mounted

Cu/o CaldOell φ >> a +> mCaldOell HucPet

1ipo Zarson φ >D a +> mZatson #uger

φ D S K.

'e e*e 8uecoAolloO %8at

φ D KD S B +K:

1#7#'54% # &YUIN#&ac8ine #ugers

Figura N:


54/234

CINCE7 'E C5U[

Cross Hit

CINCE7 5EC14

%traig8t Hit

I I

il i

%4%1ENE'45

'E H#55#%

5od Aolder

H#55# C4N

UNI4N(ver ta/la)

ill

i li

#7[#'457iler

#2#NCE 'E 7#

!E5F45#CI4N

#dvance o t8e

Hore 8ole

Cincel

Hit

Harra de

!erorar 'rill 5od

Forro (ver ta/la)Casing

'E!4%I14 'E

#3U# 'E 7#2#'4Zas8 Zater 1anP

#C#1E

Zinc8

Engine

&otor

Hom/a

!ump

&anguera

Aose

&ango para rotación

parcial de la /arra

Aandle or rotationo rods

#l=ador

7iler

1ripode de madera o

de tu/osZooden or !ipe

1ripode

!olea para

el mecate

5ope pulley

&ecate de +L

+L 5ope

&artillo

Aammer

'riving

3uide

3uia de8inca

Ca/e=a de

8inca

'rive

8ead

3I774

Aammer

Cuc8ara

%poon

&UE%15E4

%ampling CUCA#5#

W :L ? D +K:L%poon

CINCE7'E C5U[C ro ssHit

CINCE75EC14

%traig8tHit

!E5F45#CI4N EN 1IE55#

%oil Horing

%4%1ENE'45'EH#55#%

5odAolder

H#55#C4NUNI4N

(verta/la)

'rill 5odOit8 coopling

#7[#'457iler

#2#NCE 'E 7#!E5F45#CI4N

#dvanceo t8e

Hore8ole

CincelHit

Harra de!erorar 'rill 5od

Forro (ver ta/la)Casing

'E!4%I14'E #3U# 'E7#2#'4Zas8Zater1anP

#C#1E

Zinc8

Engine&otor

Hom/a!ump

&angueraAose

&angopararotaciónparcial dela /arraAandleor rotationo rods

#l=ador 7iler

1ripodedemaderaodetu/osZoodenor!ipe1ripode

!oleaparael mecate

5opepulley

&ecate de+L+L5ope

&artilloAammer

'riving3uide

3uiade8inca

Ca/e=a de8inca

'rive8ead

3I774Aammer

Cuc8ar a

%poon

&UE%15E4%ampling CUCA#5#

W: L?D + K : L%poon

Figura N !E5F45#CI6N EN 1IE55#%oil Horing


55/234

H#771UHE

5477!INAE#'4!EN %A4E

2EN1

F

(: at K.L)

diametre

#

# R +> to :> in (: to > mm)

H R +.> to >> in (>DB to >B: m)

C R +B ± >>> in (D- ± +>+ mm)

' R +> ± >> ? >>> in (.+ ± + S >> mm)

E R >+> ± >>: in (:D ± >: mm)

F R :>> ± >> S >>> in (>. ± + S >> mm)

3 R +> to :>

18e + b in (- mm) inside diameter spilt /arrel may /e used Oit8 a + gage Oall

t8icPness split liner 18e penetrating end o t8e drive s8oe may /e slig8tly rounded or plastic retainers may /e used to retain soil samples


56/234


57/234

> +> :> > D> > > B> .> -> +>>

>

+>

:>

>

D>

>

>

B>: > : > . D> D:

W

'5

N

W

'5 (M)

FI3 N C455E7#CI4NE% N?'5 ; N?W (1E5[#3AI !ECG)


58/234

D> psi

+>>

FI3 N B Eecto de la presión de so/recarga

para arena gruesa seca o 8umeda

FI3 N , Eecto de la presión de so/re

carga para arena ina seca

+>>

1 E 5 [ # 3 U I ! E C G

:>

>

> :>

D>

,>

.>

+>>

N

D> ,> .>

1 E 5 [ # 3 U

I ! E C G

,>

D>

:>

>

N

> :>

+>>

.>

D> psi

D> ,>

> psi

.>

:> psi

+> psi

> psi

'5(M)

+> psi

:> psi

'5(M)


59/234

FI3 N. 3ranulometria de las arenas ensayadas por

3IHH% y A471[

'I#&E154 'E 7#% !#51ICU7#%

M q

u e p a s a

#5EN#

FIN#

:>

>)>>

>

>)>>+>

D>

.>

,>

>)+ +>

7EC1U5#%

AI'54&E154

:>>,>+>> D

M# N

>+>> > +,

>

B,):+>

#5EN#

35UE%#.>

+>>

M r

e t e n i d

o

,>

D>

:>

3KdH# IN

K.D. ++K:KD


60/234

> :> D> > .> +>>

>

:>

D>

>

.>

+>>

> psi

FI3 Nd- C455E7#CI4N N ? '5,

!ECG ? H#[#5##

N

:.d >d :d Dd d d .d D>d D:d

>

+>

:>

>

D>

>

>

B>

> +> :> > D> > > B> .> -> +>>

'5W

'5 (M)

FI3 Nd +> C455E7#CI4NE% N ? '5 ; N W

( &E;E5A4F)

W

'5 (M)


61/234


62/234

BP' $O!!E$'IO% "#$'O! $%

+##!## 186

'OTI'BU #%COBI&I 1893

#BE :I%E

+##!## 186

E " " E $ ' I D E

O D E ! + U ! E % B ' ! E B B

1 @ ' B "

5

4

BEE

1863

2

1

+##!## 186

'E%? 1862

E " " E $ ' I D E

O D E ! + U ! E % B ' ! E B B

1 @ ' B "

5

4

r60 @ 90H

r40 @ 60H

3

2

1

BEE

188

BP' $O!!E$'IO% "#$'O! $%

0

0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

0

0 0.5 1.0

PE$TG #%BE% #%

'O!%+U!% 184

1.5 2.0 2.5

FI3U5# No ++ Comparison and !u/lis8ed Corrections Factors (a) InconsistentCorrection actors$ (/) Consistent Correction Factors


63/234

2

+#

0

$

1

30

25

20

15

10

35

5

%

7, / cm2

E

3 4

"

= compactaE = mu; compacta

" = dura

+ = (anda

# = mu; (anda

Lu+%

Lu

Lu

$ = medianamente compacta

FI3U5# No +: Correlación N?qu y consistencia para arcillas

(1er=ag8i y !ecP)


64/234

> >: >D >, >. +>

>

>,

>B

>-

>

+>

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FI3U5# No + Factores de corrección porposición de la napa

6.0

L

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1.50

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3.0

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6

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3

5

compacta

mu; compacta

%30

%50


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FI3 N +D 5elación ∆ qs ? N para =apatos en arenas(1E5[#3AI !ECG)

E'SA5O #E CO'SO=I#ACIO'

Ing. Angel Vergara PeKa ∗

I'10O#&CCIO'

7a prue/a de Consolidación Est@ndar consiste en comprimir verticalmente una muestra desuelo en estudio, conin@ndola en un anillo, rígido El suelo est@ su*eto a un esuer=o en sus dossupericies planas$ toda deormación ocurre en el e*e vertical, las deormaciones el@stica y cortante soninsigniicantes de/ido a que toda la supericie de la muestra se carga y no permite deormación lateral

7os esuer=os se aplican siguiendo una secuencia de cargas normali=adas o esta/lecidaspreviamente, las cuales estar@n de acuerdo al nivel de cargas que el suelo en estudio soportar@ en eluturo En todos los casos y para cada incremento de carga la muestra sure una primera deormacióncorrespondiente al retraso 8idrodin@mico que se llama consolidación primaria y tam/ién sure unadeormación adicional de/ido a un enómeno secundario

1eóricamente es acti/le el enómeno de consolidación cuando la muestra est@ saturada, sinem/argo, en la pr@ctica se admite que tam/ién se genera un proceso similar en masas de suelos queno est@n +>>M saturadas y por lo tanto, para estos casos se aplica tam/ién la teoría de laconsolidación, teniendo presente que se trata sólo de una interpretación apro0imada y que lasconclusiones inales de/en darse en /ase a las propiedades ísico?químicas y límites de consistencia,acompa9adas de una /uena descripción de campo

CE=#AS #E CO'SO=I#ACIO'

7as celdas de consolidación son de dos tipos anillo lotante y anillo rígido

A'I==O %=O1A'1E

Una celda de consolidación de anillo lotante típica se muestra en la Fig I 7a muestra de suelotiene drena*e do/le, las piedras porosas superior e inerior son lo suicientemente peque9as para que sedeslicen dentro del anillo durante la consolidación

El anillo se a/rica lo mas ligero posi/le, ya que se apoya por ricción en la muestra de suelo$cuando se ensayan muestras /landas, se colocan peque9as pie=as de cauc8o por de/a*o del anillopara que sirvan de apoyo durante las etapas iniciales del ensayo 7a principal venta*a de la celda deconsolidación de anillo lotante es que el error resultante de la ricción entre el suelo y el anillo es lamitad del error asociado con celdas de consolidación de anillo rígido

Docente de la Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería


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A'I==O 0I-I#O

En la Fig II se presenta la celda de consolidación de anillo rígido, en esta celda el anillo est@

irmemente su*eto a la /ase de la celda de consolidación y la piedra porosa inerior no entra al anillodurante la consolidación

7as celdas de consolidación de anillo rígido tiene la desventa*a de tener el do/le de la ricciónen el anillo, en comparación con las celdas de anillo lotante, sin em/argo, las celdas de anillo rígido sonm@s @ciles de tra/a*ar, especialmente en suelos /landos

#dem@s si la piedra porosa inerior est@ sellada a la /ase de la celda, es posi/le medir laspresiones de poros a través de la /ase, al mismo tiempo que la consolidación toma lugar desde la partesuperior de la muestra

7os antecedente

Date post:	06-Jul-2018
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