La investigación y las exploraciones del suelo se llevan a cabo con el propósito de la investigación del sitio para obtener información clara sobre las propiedades del suelo y las condiciones hidrológicas en el sitio.
Reconocimiento del sitio.
El reconocimiento del sitio es la inspección del sitio y el estudio de la topografía para obtener una información adecuada sobre la condición del suelo y las aguas subterráneas.
Propósito de la exploración del suelo.
El propósito de la exploración del sitio es obtener información detallada acerca de:
1. Orden de ocurrencias y extensión de los estratos de suelo y roca.
2. Características de la naturaleza y de la ingeniería De la formación del suelo y la roca.
3. Ubicación de las aguas subterráneas y su variación.
Planificación de la exploración del suelo.
La planificación de la exploración del suelo depende de:
1. Naturaleza De Subsuelo
2. Tipo De Estructura
3. Importancia De Estructura
Métodos de exploración del suelo.
Los diferentes métodos de exploración del suelo para el estudio de los perfiles de suelo son:
1. Excavación abierta
2. Perforaciones
3. Sondeos del subsuelo
4. Métodos geográficos
1. Excavación abierta.
Un pozo, eventualmente, puede ser excavado para explorar profundidades menos profundas, digamos del orden de 2 a 5 m, o así. Tal hoyo puede ser fácilmente excavado en el sitio de construcción propuesto, si el suelo tiene un poco de cohesión, y las muestras de suelo se pueden levantar de tales profundidades diferentes, además de hacer la fácil visualización y examen de los diferentes estratos. Incluso las muestras de suelo no perturbadas pueden ser levantadas de tal hoyo por un proceso llamado muestreo de fragmentos.
2. Método de perforación.
Las muestras de suelo se pueden levantar de profundidades más profundas perforando agujeros de taladro usando dispositivos mecánicos llamados Samplers.
El proceso consiste de:
1. Perforar un orificio y examinar visualmente los esquejes que salen de diferentes profundidades
2. Elevación de las muestras de suelo de diferentes profundidades mediante el uso de dispositivos mecánicos llamados Samplers.
Métodos de perforación:
I. Taladro de perforación.
Este es el método más simple de perforar un agujero a mano de perforación. Estos se pueden utilizar para profundidades menos profundas, generalmente confinadas a profundidades de unos 5 m o menos. En los suelos cohesivos y otros blandos sobre la mesa de agua, se pueden utilizar los barrenos.
II. Taladro de perforación y revestimiento.
Los taladros son adecuados para arcillas blandas o rígidas y arcillas muy rígidas y duras y bombas de arena para suelos arenosos. Los taladros cilíndricos y los revestimientos se utilizan para hacer el taladro profundo. El anillo mecanizado a mano se utiliza para profundidades 25m, 50m respectivamente.
III. Taladro de limpieza.
Se trata de un método sencillo y rápido, que se utiliza para hacer agujeros en todo tipo de suelos excepto cantos rodados y rocas.
IV. Taladro percusionista.
Este método se utiliza para hacer agujeros en todos los tipos de suelos, incluyendo cantos rodados y rocas.
V. Taladro rotatorio (perforación rotatoria del fango)
Este método se utiliza para avanzar el agujero en las rocas y los suelos. Los barriles giratorios de núcleo que se suministran con brocas de diamante comerciales o una broca de acero con ranuras se utilizan para la perforación rotatoria. Este método se utiliza para obtener los núcleos de roca, por lo que se llama a este método como taladro de núcleo o perforación de núcleo.
Muestras de suelo y muestreo para el método de perforación de exploración del suelo.
1. Muestra alterada.
En el muestreo alterada, las estructuras naturales de los suelos Se parcialmente o totalmente modificados o destruidos, aunque con la precaución adecuada se puede preservar el contenido de agua natural. La muestra disturbada se puede obtener por las excavaciones directas por el taladro y los muestreadores gruesos de la pared.
2. Muestra no alterada.
En la muestra no alterada, la estructura natural y las propiedades permanecen preservadas. Estas muestras se utilizan para pruebas de cizalladura, consolidación y permeabilidad.
Muestra no representativa.
Consiste en una mezcla de suelo de diferentes estratos del suelo. El tamaño de los granos del suelo así como los componentes minerales, pudo así, haber cambiado en tales muestras. Las muestras de suelo obtenidas de esquejes de barrena y la sedimentación en algunos pozos de lavado, pueden clasificarse en esta categoría. Estas muestras pueden ayudar a determinar las profundidades en las que pueden producirse cambios importantes en los estratos de suelo subsuperficiales.
Alteración de la muestra.
Esto depende del diseño de la muestra y los métodos de muestreo.
Factores de diseño que rigen el grado de perturbación:
Filo de corte: Un borde de corte típico de una muestra se muestra en la figura:
Las características importantes de diseño del filo son:
a) Proporción de área:
Donde D1 y D2 son diámetros internos y externos del filo de corte, respectivamente.
La relación de área no debe exceder del 25%. Para suelos sensibles a la suavidad, no debe exceder del 10%.
b) Espacio interior: Permite la expansión elástica de la muestra cuando entra en el tubo.
Donde D3 = diámetro interior del tubo de la muestra.
El espacio interior debe estar entre el 1 y el 10%, para la muestra no perturbada debe estar entre 0,5 y 3%.
c) Espacio exterior: No debe ser mucho mayor que el espacio interior. Normalmente se encuentra entre 0 y 2 por ciento. Ayuda a reducir la fuerza requerida para retirar el tubo.
Donde D4 es el diámetro externo del tubo de muestra.
II. Fricción interior de la pared: Las paredes del sampler deben ser lisas y mantenidas correctamente engrasadas.
III. Válvula antirretorno: La válvula antirretorno debe permitir un escape fácil y rápido de agua y aire cuando se conduce la muestra.
3. Pruebas de sondeo de subsuperficie.
Estas pruebas se realizan para medir la resistencia a la penetración de una cuchara de muestreo, un cono u otras herramientas de forma bajo carga dinámica o estática. Estas pruebas se utilizan para la exploración de perfiles sólidos erráticos para encontrar la profundidad del lecho rocoso o estrato y para obtener una indicación aproximada de la fuerza y otras propiedades del suelo.
Los métodos de pruebas de sondeo de la subsuperficie son:
I. Prueba de penetración estándar (SPT)
Esta prueba se lleva a cabo en un orificio limpio de diámetro de alrededor de 55 a 150mm. los lados de los agujeros son apoyados por la cubierta o el lodo de perforación. Un muestreador de tubo dividido con 50,8 mm de diámetro exterior, 38mm de diámetro interior se conduce en el suelo inalterado, colocado en la parte inferior del agujero bajo los golpes de 65kg peso de la unidad con 75cm de caída libre.
La longitud mínima abierta del muestreador es de 60cm, los muestreadores primero se conducen a través de 15cm como una unidad de asiento y luego a 30 cm o hasta 100 golpes se han aplicado. El número de golpes requeridos para conducir el muestreador 30cm más allá de la impulsión de asiento se conoce como resistencia de la penetración y es denotado por N.
Cuando N es mayor que 15, Terzaghi y Peck han recomendado el uso de una resistencia de penetración equivalente, NE en lugar de la observado realmente valor de N.
Gibbs y Holtz han estudiado experimentalmente el efecto de la presión de sobrecarga sobre el valor de N y su modificación para la arena seca o húmeda del aire puede ser representada por la relación,
Donde ne = valor corregido del efecto de sobrecargar
N = valores reales de golpes
= presión eficaz de la sobrecarga (kN/sq. m)
Nota: la corrección de sobrecarga se aplica primero y luego se aplica la corrección de la dilatación.
II. Prueba de penetración de cono o prueba de cono holandés.
Este tipo de prueba se lleva a cabo para obtener un registro continuo de la resistencia del suelo penetrando constantemente bajo presión estática, un cono con base de 10 sq.cm (3,6 cm de diámetro) y un ángulo de 60 grados en el vórtice.
Para averiguar la resistencia al cono, el cono solo se fuerza por primera vez una distancia de 8cm y se registra el valor máximo de resistencia. Esta prueba es muy útil para encontrar la capacidad de rodamiento de los pozos en el suelo cohesionado. La resistencia del cono QC (kg/sq. cm) es aproximadamente igual a 10 veces la resistencia de penetración N.
4. Métodos geográficos de exploración del suelo.
I. Método de resistencia eléctrica.
Este método se basa en la medición y registro de cambios en la resistividad media o en la aparente resistencia específica de diversos suelos. La prueba se realiza conduciendo cuatro puntas metálicas para actuar como electrodos en el suelo a lo largo de una línea recta a distancias iguales. Esto se muestra en la figura.
El voltaje directo se aplica entre los dos electrodos del potenciómetro externo y entonces la media para la gota potencial entre los electrodos internos se calcula.
Donde resistencia es (ohmio-cm)
Donde D = distancia entre los electrodos (cm)
E = caída potencial entre los electrodos externos (voltios)
I = corriente que fluye entre los electrodos externos (amperes)
R = resistencia (ohmios)
Mapeo de resistencia: Este método se utiliza para averiguar los cambios horizontales en el subsuelo, los electrodos mantenidos en un espaciamiento constante, se mueven como un grupo a lo largo de la línea de pruebas.
Sondeo de resistencia: Este método se utiliza para estudiar los cambios verticales; el sistema del electrodo se amplía, sobre un punto central fijo aumentando el espaciamiento gradualmente de un valor pequeño inicial a una distancia áspero igual a la profundidad de la exploración deseada.
II. Método de refracción sísmica.
Este método es muy rápido y fiable en el establecimiento de perfiles de diferentes estratos, siempre que las capas más profundas tengan cada vez más densidad, mayor velocidad y mayor grosor.
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