Estalud4j

EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO Y CARACTERIZACIÓN GEOTECNICA DEL
TERRENO
Introducción
Todo proyecto de ingeniería, incluidas las acciones y obras de estabilización de
laderas y taludes, debe contar con una evaluación geotécnica del terreno donde
se ha propuesto su ejecución. El alcance de dicha evaluación depende de las
condiciones del terreno como tal y de las características del proyecto, y de la
etapa de desarrollo que se trate. En cada caso deberá combinarse en diferente
medida la información general y de conjunto, donde puede jugar un papel
importante la experiencia y el conocimiento previo del área por parte del
especialista, con la información puntual generada en los sondeos y ensayos de
campo y de laboratorio. El resultado final de la evaluación geotécnica integral de
un terreno permite hacer una apreciación general sobre su aptitud y limitaciones
para el desarrollo de un proyecto en particular y presentar la caracterización
geotécnica del terreno.
Aunque la caracterización geotécnica de un terreno forma parte de todo estudio
geotécnico, sea éste preliminar o definitivo, debe diferenciarse, en todo caso,
entre la caracterización geotécnica y las recomendaciones de diseño. Este
capítulo, basado en las normas ASTM D 420 e INV 101, en el Titulo H del Código
Sismorresistente Colombiano, en los procedimientos recomendados en la guía
Exploration and Sampling de la ASCE, y en la práctica aceptada de la consultoría
geotécnica, es una guía para la selección y uso de las normas y prácticas
aplicables a la investigación de suelos, rocas y aguas subterráneas en proyectos
de construcción, sean ellos superficiales o subterráneos, o de recuperación de
terrenos degradados por la erosión en masa. Los ensayos de laboratorio
pertinentes son objeto de normas propias que están enunciadas en uno de el
anexo 1 este texto.
Las condiciones del subsuelo en un terreno dado son el resultado de una
combinación de procesos naturales en los que intervienen factores topográficos,
geológicos, climáticos y antrópicos. Un programa de investigación geotécnica,
adecuado y consistente, permitirá la evaluación de los resultados de estos
procesos y la determinación de los valores de las propiedades de los suelos y de
las rocas requeridos para la evaluación de las condiciones generales del terreno
y para la preparación de los diseños geotécnicos. El objetivo de la investigación
del subsuelo es identificar, localizar y delimitar, tanto horizontal como
verticalmente, los diferentes tipos de suelos y rocas en un área dada, relevantes
para un proyecto determinado, y caracterizar sus condiciones de ocurrencia, con
el objeto de definir las propiedades geotécnicas de los materiales en el subsuelo
por muestreo y ensayos de campo y de laboratorio.
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Un estudio adecuado del subsuelo debe generar la información pertinente sobre
los siguientes puntos.
• Localización tanto vertical como horizontal de la obra propuesta.
• Localización y evaluación de canteras y zonas de préstamo, o para la
protección de taludes.
• Propuestas de tratamiento o drenaje de la subrasante o de la fundación de
estructuras.
• Propuestas de investigaciones detalladas del subsuelo para el diseño y
construcción de estructuras particulares.
• Investigaciones de estabilidad de laderas y taludes en cortes y terraplenes.
• Identificación de áreas que requieren tratamientos y precauciones especiales de
protección del medio ambiente.
• Identificación de problemas de diseño y construcción que requieran de
soluciones geotécnicas especiales.
• Propuestas de técnicas especiales para las excavaciones y los drenajes
requeridos en el proyecto.
Desde las primeras etapas de investigación se hará todos los esfuerzos por
generar información cuantitativa y cuantificable, y, en la medida de lo posible, se
evitará el uso de estimaciones cuando se pueda contar con mediciones. En la
descripción del terreno y de los materiales se debe privilegiar el uso de elementos
cuantitativos sobre los cualitativos.
1. Reconocimiento del área del proyecto
1.1. Antes de iniciar cualquier programa de campo, se debe recopilar y evaluar
toda la documentación técnica disponible: mapas topográficos, fotografías aéreas,
mapas geológicos, fuentes de minerales, generales o locales, mapas geotécnicos,
e informes que cubran el área del proyecto. Igualmente deben estudiarse, cuando
los haya, informes de investigaciones del subsuelo de proyectos adyacentes o
cercanos. Es necesario tener en cuenta que aún cuando los mapas e informes
anteriores sean obsoletos y de valor limitado a la luz del conocimiento presente,
una comparación de lo viejo con lo nuevo, a menudo revela información valiosa e
inesperada. En esta etapa de reconocimiento es necesario hacer énfasis en la
descripción de los rasgos y procesos que se observan más que en su
interpretación.
1.2. Los mapas agrológicos y edafológicos, y los informes edafológicos de
fecha reciente, pueden ayudar al ingeniero para establecer de manera general las
características geotécnicas del suelo hasta 1.5 m de profundidad.
1.3. Los mapas geomorfológicos son de gran ayuda en la delimitación de los
diferentes tipos de suelos. Las unidades geomorfológicas usualmente están
asociadas con formaciones superficiales que corresponden a tipos particulares de
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suelos. Cada formación superficial está asociada a una unidad geomorfológica y
tiene un perfil de suelo que lo distingue debido al material de origen, al relieve, a
las condiciones climáticas y a la vegetación. Estas variables pueden ayudar a
identificar y correlacionar los diferentes tipos de suelos, cada uno de los cuales
pueden requerir análisis y tratamiento especifico. A menudo se encuentran
propiedades geotécnicas similares para determinadas unidades geomorfológicas y
las correspondientes formaciones superficiales y perfiles de suelos. Los cambios
en el material de origen o en el relieve, normalmente están asociados a cambios
en las propiedades del suelo, y estos pueden ocurrir en distancias cortas.
1.3.1. Algunas formaciones superficiales comunes son:
o Escarpes rocosos: Este tipo de unidad geomorfológica está caracterizada por
la ocurrencia de extensos afloramientos de roca y pendiente abrupta del
terreno, usualmente superior a 45%. En condiciones tropicales es posible que
en ella se desarrolle vegetación arbórea y matorrales que enmascaren los
afloramientos rocosos, en cuyo caso las pendientes fuertes deben ser
consideradas como un indicio fuerte de su ocurrencia que debe ser verificada
con una inspección de campo.
o Colinas saprolíticas: forman conjuntos extensos de colinas con un relieve local
bajo, entre 40 y 100 m, con drenaje dendrítico, a menos que haya un fuerte
control estructural. Esta unidad es característica de las penillanuras y de los
altiplanos. El espesor del regolito en esta unidad puede ser excepcionalmente
grande, y superar el centenar de metros.
o Laderas en suelos residuales: Las laderas modeladas en suelos residuales
presentan un regolito relativamente delgado, que puede encontrarse en el
intervalo de metros a un par de decenas de metros y que usualmente está en
relación con su posición en la ladera y con la pendiente del terreno. En general
puede afirmarse que existe una relación inversa entre la pendiente del terreno
y el espesor del suelo residual. En ocasiones es difícil diferenciar entre laderas
modeladas en suelos residuales y los depósitos de ladera, a menos que se
haga una cuidadosa observación de campo.
o Vegas y llanuras aluviales: Los suelos de las llanuras aluviales y terrazas
aluviales están formados normalmente por una acumulación de gravas, arenas
y limos, y ocasionalmente lentes de arcilla. Las arenas y gravas corresponden
normalmente a depósitos del lecho del río, en tanto que las arenas finas y los
limos se depositaron en la faja más o menos amplia que es inundada
periódicamente y forma la vega o llanura aluvial; donde predominan las arcillas
probablemente la sedimentación tuvo lugar en tramos de cauce abandonados
conocidos como madreviejas. Este tipo de suelos es común en el fondo de los
valles amplios, aunque también pueden presentarse e estrechas vegas a lo
largo de las corrientes ó en cauces abandonados. En general conviene tratar
de discriminar entre vegas y llanuras aluviales con base en la extensión de la
unidad geomorfológica que se esté describiendo.
o Terrazas aluviales. Si el terreno formado por un depósito aluvial se encuentra
elevado varios metros por encima del curso del río y hay una discontinuidad
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vertical entre él y la llanura o vega aluvial, de tal modo que no está sujeta a
inundaciones, el depósito forma una terraza aluvial. La naturaleza de los
materiales que forman las terrazas aluviales es similar a los depósitos de la
llanura aluvial.
o Abanicos aluviales: están formados por una acumulación de bloques, cantos,
gravas y arenas; ocasionalmente pueden encontrarse limos. Los conos o
abanicos aluviales se forman donde los ríos de montaña abandonan el cauce
encañonando y encuentran un valle amplio y de pendiente suave. La súbita
pérdida de velocidad de las corrientes da lugar a la acumulación de los
sedimentos que ellas transportan. La forma en planta más corriente de estos
depósitos semeja un abanico, de donde procede su nombre. Son conocidos
también como conos aluviales o conos de deyección.
o Depósitos torrenciales: acumulación desordenada de sedimentos gruesos cuyo
tamaño comprende desde arena hasta bloques de varios metros de diámetro.
Este tipo de suelos es depositado por las corrientes de agua en las zonas
donde el valle que las contiene se ensancha sin que se llegue a tener la
amplitud necesaria para formar una terraza aluvial. Muchas poblaciones
andinas se han desarrollado sobre este tipo de depósito.
o Depósitos lacustres: Formados por la sedimentación en cuerpos de agua como
lagos, embalses y cauces abandonados; están compuestos de limos finos y
arcillas. Usualmente presentan colores grises y azulados, tienen una densidad
baja y un alto grado de saturación. En la Sabana de Bogotá y en el Valle de
México son comunes este tipo de suelos. Ocasionalmente se encuentran tipos
especiales de depósitos lacustres de baja densidad y color blanco, de baja
plasticidad conocidos como diatomitas o tierras de diatomaceas.
o Depósitos marinos y parálicos: Acumulación de sedimentos en zonas costeras
y en deltas. Los depósitos marinos están formados por arenas y fragmentos de
conchas. Los depósitos parálicos se han formado por la sedimentación en los
deltas, barras, rías y estuarios y están compuestos normalmente por arenas
finas y limos, en ocasiones con un alto contenido de materia orgánica. En este
tipo de depósito es común encontrar el nivel freático cerca de la superficie.
o Depósitos de ladera: estos depósitos son conocidos también como depósitos
gravitacionales y han sido formados por la acumulación de materiales
arrancados y transportados por procesos de erosión en masa, deslizamientos,
flujos de tierra, flujos de lodo y flujos de escombros. El elemento común en
este tipo de depósito es a presencia de cantos y bloques de roca en una matriz
limoarcillosa. Ocasionalmente puede encontrarse un contenido relativamente
alto de arena en la matriz. Estos depósitos son llamados impropiamente
coluviones y depósitos de talud en forma genérica. Ente los depósitos de
ladera pueden diferenciarse
o Depósitos de flujos de lodo y escombros: son el resultado del arranque y
transporte de suelo con un alto contenido de agua. La masa de agua y suelo
forma un fluido viscoso cuyo movimiento depende de las características de la
topografía del terreno. El depósito resultante consiste en una matriz de arcilla,
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limo y arena en la que se encuentran embebidas gravas, cantos, bloques de
roca. Normalmente estos suelos tienen densidades más altas que los suelos
residuales. Los depósitos de flujos de lodo se diferencian de los depósitos de
flujos de escombros con base en el contenido de material grueso. Si el
contenido de partículas de tamaño arena o mayores supera el 50% da lugar a
clasificar el depósito como un flujo de lodo. Los depósitos de flujos de
escombros pueden ser confundidos con los depósitos torrenciales. Desde el
punto de vista geotécnico la diferencia entre unos y otros puede no ser
relevante.
o Coluviones: depósitos de materiales transportados y depositados por agua de
escorrentía; están formados por arenas y gravas angulares; el espesor de
estos depósitos rara vez es mayor de 1 metro
o Talus o depósito de talud: acumulación de fragmentos de roca al pie de un
escarpe rocoso. Pueden ser reconocidos por el fuerte contraste entre el
escarpe rocoso y el depósito de talud y el ángulo de la pendiente del talud,
alrededor de 30°, que corresponde al ángulo de reposo de un material angular
grueso granular.
o Escombros de deslizamiento: acumulación de material suelto en los que
predominan los limos y las arcillas en la base de los deslizamientos. Pueden
reconocerse por su aspecto suelto y caótico, su baja densidad y por la posición
respecto a las cicatrices de deslizamientos.
o Depósitos glaciares: materiales transportados y depositados por acción de los
glaciares actuales o pretéritos reciben el nombre de morrenas o depósitos
glaciares. En Colombia se encuentran en algunas zonas por encima de los
2800 metros sobre el nivel del mar. Estos suelos tienen un aspecto muy similar
a los depósitos de flujos de lodo y escombros y pueden ser confundidos
fácilmente con ellos; la diferencia entre unos y otros desde el punto de vista
geotécnico puede no ser relevante.
o Depósitos eólicos: suelos transportados y depositados por la acción del viento.
Existen tres tipos principales de suelos de esta categoría cuya característica
común es una alta uniformidad en la granulometría: arenas de desierto,
cenizas volcánicas y loess.
o Depósitos antrópicos: los terraplenes y llenos artificiales de cualquier
naturaleza son clasificados como depósitos antrópicos. Algunos depósitos de
este tipo han sido construidos con estricto control del proceso y pueden ser
considerados como uniformes y homogéneos, tal es el caso de los terraplenes
de carreteras y de las presas de tierra. Usualmente, sin embargo, los depósitos
antrópicos son llenos de escombros y materiales de desecho arrojados en
depresiones sin ningún control. La característica más destacada de estos
depósitos es su heterogeneidad. Los rellenos hidráulicos son un tipo especial
de depósito antrópico en cuya construcción se aprovecha el agua como medio
de transporte, lo que puede dar lugar a importantes economías en obras donde
deban moverse grandes volúmenes de material. Los rellenos sanitarios deben
ser identificados como tales y destacar su carácter de materiales con una
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extrema heterogeneidad y un alto potencial de generación de gases y de
lixiviado, cuyo comportamiento no puede ser asimilado directamente al de una
masa de suelo.
1.4. En áreas donde la información descriptiva sea insuficiente debido a la
escasez de mapas geológicos, geomorfológicos o edafológicos, deberá estudiarse
los suelos y rocas en cortes abiertos en la vecindad de la obra, y anotar los
diferentes perfiles de suelos y rocas. Las correspondientes notas de campo
deberán incluir los datos a que hace referencia el numeral 8.8.
1.5. Cuando se desee contar con un mapa preliminar que cubra el área del
proyecto, puede prepararse con base en mapas aerofotogramétricos o con mapas
y preparados con la ayuda de fotografías aéreas, que muestren las condiciones
del terreno. La distribución de los depósitos de suelos y rocas predominantes, que
probablemente se encontrarán durante la investigación, podrán mostrarse
empleando datos obtenidos de mapas y de reconocimiento del terreno,
edafológicos, geomorfológicos y geológicos. Los expertos en la interpretación de
fotografías aéreas pueden deducir muchos datos del subsuelo a partir del estudio
de fotografías en blanco y negro, a color e infrarrojas, debido a que las
condiciones de los suelos y de las rocas, de regiones con clima o vegetación
similares, generalmente presentan patrones específicos en las fotografías aéreas,
que dependen de sus características propias. Un mapa preliminar puede
transformarse en otro con más detalles geotécnicos, localizando las perforaciones
de ensayo, los apiques y abscisas de muestreo y precisando mejor los límites
determinados con la exploración detallada del subsuelo.
1.6. Durante la etapa de reconocimiento en la evaluación de zonas degradadas
por movimientos de masa deben identificarse y registrarse en un plano o, al
menos en un diagrama a escala, todos los rasgos asociados a los movimientos de
masa: grietas y deformaciones en el terreno y en las estructuras, incluidos los
pavimentos, manantiales y cuerpos de agua, redes de servicios públicos, estado
de los cercos, de los postes de energía y de la vegetación.
1.7. Conviene recopilar y examinar críticamente información secundaria se
fuentes diferentes a los informes técnicos, incluidas las versiones de los habitantes
del lugar sobre antecedentes de los procesos que pueden observarse sobre el
terreno en el momento de la investigación.
2. Plan de exploración
2.1. Antes de desarrollar un plan de exploración es necesario revisar el
proyecto en la etapa en que se encuentre. La densidad de información necesaria
para el proyecto y la escala de presentación de los resultados varía en función de
la etapa y de la complejidad del proyecto. La exploración preliminar debe
planearse para indicar las áreas o las condiciones del terreno que requieran una
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investigación más amplia. La escala de la cartografía resultante debe ajustarse
como mínimo a los requerimientos de la Tabla 1.
Tabla 1. Escala de cartografía geológica y geotécnica aplicable a la caracterización geotécnica de
terrenos
Etapa Tipo de
cartografía
Escala recomendada Tipo y densidad de información
Reconocimiento Regional 1.25 000 -
1:100 000
Geológica, geomorfológica, hidrogeo- lógica. 1
km-2
. Información secundaria y revisión de
campo.
Factibilidad.
Evaluación de
estabilidad.
Local 1: 2 000 -
1:10 000
Geológica, geomorfológica, hidrogeo-lógica,
caracterización de masas de suelo y roca,
caracterización de mate-riales, propiedades
índice. 10 km-2
. Exploración de campo: sondeos,
afloramientos naturales y cortes de caminos y
carreteras.
Diseño Detallada 1: 100 - 1:1 000 Caracterización de masas de suelo y roca,
caracterización de materiales, propiedades
índice, propiedades geomecánicas. Sondeos y
ensayos de campo y de laboratorio. Ver la Tabla
2.
Nota 5. La densidad de la información puede variar en función de la complejidad geológica del
terreno y de la magnitud y características del proyecto.
2.2. Una investigación geotécnica del subsuelo debe incluir las siguientes
actividades:
2.2.1. Recopilación y revisión de la información disponible, tanto regional como
local, sobre la historia geológica y geomorfológica, las condiciones de los suelos,
de las rocas y del agua subterránea, en la localización propuesta y en su
inmediata vecindad. La información secundaria tanto de informes técnicos
preparados sobre el mismo sitio y sus alrededores como de fuentes diferentes a
ellos puede aportar elementos muy valiosos en la investigación.
2.2.2. Interpretación de mapas topográficos, de fotografías aéreas y de otras
imágenes de sensores remotos. En toda investigación, y particularmente cuando
se trate de la evaluación de estabilidad del terreno, conviene examinar imágenes
de diferentes épocas con el objeto de conocer y evaluar sus antecedentes. La
presencia o ausencia de cicatrices de deslizamiento, el tipo y distribución de la
vegetación, la localización de los cauces de agua y de las estructuras pueden ser
indicios importantes en la evaluación de la estabilidad del terreno
2.2.3. Reconocimiento de campo para la identificación de la condiciones
geológicas superficiales, la identificación, delimitación y descripción de las
formaciones superficiales, la cartografía de los afloramientos de suelos y rocas, y
el examen del comportamiento de las estructuras existentes. Investigación de
campo de los materiales del subsuelo mediante apiques, perforaciones
mecánicas, y sondeos geofísicos. Antes de iniciar cualquier sondeo es necesario
verificar la existencia de instalaciones subterráneas, o de materiales o condiciones
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que constituyan un peligro para las personas que intervienen en el proyecto o que
pueden tener alguna relación con él. Si en el curso de la investigación del
subsuelo se encuentra alguna evidencia de la existencia materiales o condiciones
peligrosas, debe suspenderse el trabajo hasta que dichas circunstancias hayan
sido. La perforación mecánica de sondeos o pozos puede requerir permisos
especiales de instalación y cierre por parte de las autoridades ambientales.
Tabla 2. Espaciamiento y número de sondeos en la investigación geotécnica detallada
Categoría estructural del proyecto Complejidad geotécnica del sitio
Baja Media Alta
Baja 60/2A
45/2 A
45/3 A
Media 50/2 A
40/2 A
30/3 A
Alta 40/2 A
35/3 A
25/3 A
Especial La exploración de campo depende del proyecto
específico y de las condiciones particulares del
terreno que deben ser evaluadas por el ingeniero
geotecnista en cada caso.
A
El numerador de cada fracción indica el espaciamiento mínimo entre sondeos, dado en metros, y
el denominador el número mínimo de sondeos en el terreno de cada proyecto en particular.
2.2.4. Recolección de muestras. Las muestras pueden ser alteradas o inalteradas
según el tipo de ensayos que el ingeniero a cargo del proyecto o estudio,
considere pertinentes a la investigación.
2.2.5. Localización de los manantiales y de las zonas anormalmente húmedas; la
posición del nivel piezométrico; la identificación de los diferentes niveles de agua
subterránea, si existe más de uno, y el carácter libre o confinado de los acuíferos.
Debe considerarse la variabilidad del nivel freático en el corto y largo plazo. La
coloración y el moteado del suelo, la presencia de plintita, y otros rasgos
particulares pueden ser indicativos de las posiciones estacionales o seculares del
nivel freático. En esta actividad es necesario frecuentemente la instalación de
piezómetros para determinar la posición del nivel freático y complementar la red
de puntos con base en los cuales se construya un mapa de isopìezas o de
equipotenciales.
2.2.6. Identificación y evaluación del nivel y del material de cimentación, sea éste
roca o suelo.
2.2.7. Identificación y caracterización de las rocas y depósitos superficiales, con
referencia particular al grado de descomposición (suelo residual maduro, saprolito,
gruss, roca sana, aluviones, depósitos gravitacionales, etc.), a la profundidad de
su emplazamiento, y los tipos y localización de las discontinuidades estructurales.
2.2.8. Evaluación del comportamiento de las instalaciones existentes en relación
con su material de cimentación en la inmediata vecindad de la localización
propuesta.
2.2.9. Anotación de condiciones particulares que deban tenerse en cuenta en la
caracterización del sitio, en el diseño geotécnico y estructural, o en la
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construcción: rasgos de inestabilidad, ocurrencia de suelos activos, colapsables,
o sensibles, calificación de la excavabilidad del terreno, cuando éste puede
presentar dificultades particulares, etc
3. Equipo
3.1. El tipo de equipo requerido para una investigación subsuperficial depende
de la topografía del terreno, del material del subsuelo, de la profundidad del
sondeo y del tipo de datos que se intente obtener.
3.1.1. Barrenos manuales, para la investigación de depósitos superficiales de
suelo, entre1 y 5 m.
3.1.2. Taladros de percusión apropiados para la ejecución del ensayo de
penetración estándar.
3.1.3. Barrenos y taladros rotatorios motorizados, con puntas y muestreadores,
adecuados para la investigación y muestreo tanto de rocas como de suelos, para
investigación del subsuelo a profundidades mayores de 5 m .
3.1.4. Equipo de excavación del tipo retroexcavadora, barrenos mecánicos de
gran diámetro tipo Auger, excavadoras de pilas, para sondeos que permitan la
inspección directa del subsuelo.
3.1.5. Muestreadores de tubo de pared delgada.
3.1.6. Muestreadores de turba, similares al muestreador Davis para investigar
áreas compuestas por suelos orgánicos.
3.1.7. Herramientas manuales: llaves de tubo, martillo, pala.
3.1.8. Recipientes apropiados para el transporte de muestras
3.1.8.1. Cajas con cierre hermético, de 0.5 a 1 dm3
de capacidad, de vidrio,
metal o plástico.
3.1.8.2. Recipientes herméticos o bolsas plásticas o de un tejido tupido, libres de
material contaminante, de manera que no permitan la pérdida de partículas finas y
que tengan una capacidad de por lo menos 16 kg.
3.1.8.3. Cajas apropiadas para muestras de núcleos de roca. Una lona de 2 x 2
m, para transportar muestras de suelo a granel para su examen en el laboratorio.
3.1.9. Otros elementos igualmente necesarios son: brújula, nivel de mano, libreta
de campo, cámara fotográfica, estacas, y cinta métrica de 20 o de 30 m, ácido
clorhídrico diluido en un frasco de 50 ml con gotero, para la determinación de
carbonatos al identificar minerales en rocas y suelos.
3.1.10. Elementos de instrumentación in situ, para medir asentamientos y
movimientos del terreno: extensómetros, inclinómetros, etc.
4. Exploración geofísica
Los métodos de exploración geofísica pueden ser utilizados en combinación con
las técnicas de exploración directa. La técnica más corriente de aplicación es la
interpolación de la información geofísica entre sondeos. Los métodos sísmicos y
geoeléctricos y el radar de penetración pueden ser particularmente útiles cuando
existen diferencias claras entre las propiedades de materiales subsuperficiales
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contiguos. La investigación geofísica de superficie puede ser una guía útil para
determinar la localización de los sondeos . En la medida de lo posible la
interpretación de los estudios geofísicos debe ser verificada mediante sondeos.
4.1. Las técnicas de sísmica somera de refracción o de reflexión, y el radar de
penetración pueden ser utilizados para cartografiar horizontes de suelo y perfiles
profundos, la profundidad del nivel freático y la profundidad del sustrato. La
profundidad de penetración y la resolución de los métodos puede variar con las
condiciones locales. Las técnicas de inducción electromagnética, la resistividad
eléctrica y la polarización inducida (o resistividad compleja) pueden ser utilizadas
para cartografiar variaciones de contenido de humedad, horizontes arcillosos,
estratificación y profundidad del sustrato rocoso y del nivel del agua subterránea.
Otras técnicas geofísicas como la gravimetría, la magnetometría y la termometría
somera pueden ser útiles en condiciones particulares. La sísmica profunda y los
métodos geoeléctricos se utilizan rutinariamente para cartografiar la estratigrafía y
la estructura de las rocas conjuntamente con los registros eléctricos. Los registros
de velocidad de ondas cortantes obtenidos en pruebas de sísmica cruzada
(crosshole) y descendente (downhole) dan información de las propiedades
dinámicas de los materiales del subsuelo.
4.1.1. El método de refracción sísmica puede ser particularmente útil donde se
encuentran estratos o zonas de roca cuya densidad aumenta con la profundidad,
para determinar la profundidad de la roca y su susceptibilidad al desgarre con
máquinas.
4.1.2. El método de reflexión sísmica es útil para delinear las unidades geológicas
a profundidades mayores de 3 m, no está limitado por la presencia de capas
intermedias de baja velocidad, y es especialmente útil en áreas donde la litología
cambia rápidamente.
4.1.3. El método de resistividad eléctrica puede ser útil para determinar la
profundidad del nivel freático y del estrato rocoso, y las anomalías en el perfil
estratigráfico, particularmente donde un estrato más denso suprayace uno menos
denso, y en la localización y delimitación de zonas de préstamo en depósitos
aluviales. Los valores de resistividad del terreno son también necesarios para el
diseño de sistemas de protección catódica para estructuras enterradas y de
puestas a tierra de redes eléctricas.
4.1.4. El método de radar de penetración puede ser útil para diferenciar capas de
suelo y rocas y estructuras antrópicas en el rango de 0.5 m a 10 m, y para la
localización de estructuras enterradas.
5. Técnicas de sensores remotos
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Las técnicas de sensores remotos pueden ser de utilidad en la cartografía de las
formaciones superficiales y en la evaluación de las variaciones de los suelos y
rocas. Las imágenes de radar y de satélite, que pueden captar y registrar
diferentes bandas del espectro electromagnético, pueden ser utilizadas para
encontrar y cartografiar la extensión superficial de materiales y estructuras
geológicas en el subsuelo. La interpretación de fotografías aéreas e imágenes
de satélite constituyen un herramienta básica para identificar y localizar
rasgos geológicos importantes que pueden ser indicativos de estructuras de
interés como fallas y patrones de fracturas. La identificación y delineamiento
de contactos litologicos y de estructuras geológicas exige una escala
adecuada de la imagen que puede ser muy diferente, y normalmente mucho
menor, que la escala apropiada para la identificación y delineamiento de
formaciones superficiales y de unidades y rasgos geomorfológicos.
Generalmente debe hacerse un control de campo para verificar la
interpretación de la información obtenida mediante sensores remotos.
6. Muestreo
En la investigación del subsuelo deberá obtenerse muestras de suelo y roca
suficientemente grandes y de calidad tal que permitan determinar la clasificación
geotécnica del suelo o de la roca, su mineralogía, y las propiedades geotécnicas
pertinentes al diseño propuesto.
El muestreo e identificación de materiales del subsuelo, implica técnicas complejas
acompañadas de procedimientos e interpretaciones diferentes, las cuales están
influenciadas por condiciones geológicas y geográficas, por el objeto de la
investigación y por los conocimientos, experiencia y entrenamiento del ingeniero a
cargo del proyecto. El número, tipo, y localización de las muestras debe definirse
en función de los resultados del reconocimiento geológico y de las características
del proyecto para el que se elabora el estudio.
El muestreo siempre estará orientado a la generación de la información relevante
para el proyecto y deberá estar supervisada por un geotecnista con la experiencia
y el conocimiento de las características del proyecto que aseguren la calidad de la
información generada en esta etapa de la investigación.
6.1. Debe tomarse muestras representativas de los materiales del subsuelo
apropiadas para generar la información necesaria para el diseño y la construcción
del proyecto. El número, la distribución y el tipo de las muestras requeridas
depende del alcance del proyecto o estudio, y de los ensayos que se vayan a
efectuar. En la Tabla 3 se encuentran los requerimientos generales sobre el tipo y
tamaño de las muestras.
6.2. El tamaño de las muestras depende del número y del tipo de ensayos que
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se requieran y del porcentaje de partículas gruesas en la muestra. El tamaño de
las muestras alteradas, en bruto, puede variar a criterio del ingeniero a cargo del
proyecto, pero se sugiere seguir las indicaciones de la Tabla 4 donde se
encuentran los tipos y tamaños de muestras recomendadas para ensayos.
6.3. Cada muestra debe identificarse cuidadosamente con el numero del
respectivo sondeo y la anotación de la profundidad a la cual fue tomada, y
protegerla en una bolsa de lona o plástico fuerte, cerrada en forma segura y,
preferiblemente, sellada. La identificación a prueba de agua debe colocarse por
dentro y por fuera de la bolsa o recipiente. Si es del caso coloque las muestras en
un recipiente rígido que garantice su conservación durante el transporte hasta el
laboratorio y márquelo en su exterior con una identificación apropiada. Guarde las
muestras para la determinación de la humedad natural en recipientes herméticos
sellados para evitar pérdidas de la misma. Cuando el secado de muestras pueda
afectar la clasificación y los resultados de los ensayos, use bolsas de plástico
sellables, o cúbralas con alguna sustancia impermeable, para minimizar la
pérdida de humedad.
6.4. Debe tomarse muestras de suelo y agua para determinar la acidez, el pH y
el contenido de compuestos metálicos del material, cuando pueda esperarse que
tengan un efecto inaceptable en su medio ambiente. El tamaño de la muestra de
suelo no deberá ser menor de 2.5 kg. Las muestras de agua deben tener un
volumen mínimo de 1 l.
6.5. En los casos en que el proyecto haga necesario un análisis de estabilidad
de taludes o laderas, puede ser necesario tomar muestras de agua para análisis
físicoquímicos, bacteriológicos o isotópicos que orienten al ingeniero sobre el
origen inmediato del agua subterránea.
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Tabla 3. Requerimientos de muestreo
Etapa del proyecto Ensayos a ejecutar Tipo de muestra Tamaño de la
muestra
Reconocimiento Clasificación visual.
Ocasionalmente,
humedad,
granulometría y
límites de
consistencia.
Bolsa. 1 kg: 0,5 kg para
ensayos y 0,5 kg para
verificación.
Exploración detallada Caracterización.
Humedad, gravedad
específica,
granulometría y
límites de
consistencia y
capacidad de
intercambio
catiónico.
Bolsa. 1 kg: 0,5 kg para
ensayos y 0,5 kg para
verificación.
Peso unitario,
compresión simple,
cizalladura
Preferiblemente de
cajón. Usual-mente
tubo de pared
delgada. Relación
altura/diámetro >2
en ensayos de
compresión.
Al menos dos
especímenes por
muestra. φ 50 mm para
compresión simple;
φ 63 mm para
cizalladura.
Exploración especial Permeabilidad
Compresibilidad y
consolidación
Compresión triaxial
Preferiblemente de
cajón. Usualmente
tubo de pared
delgada. Relación
altura/diámetro >2
en ensayos de
compresión.
Al menos cuatro
especímenes por
muestra, φ 50 mm para
permeabilidad y
compresión triaxial;
tres φ 63 mm para
consolidación
Materiales de construcción (Terraplenes y
pavimentos)
Caracterización,
compactación,
CBR,
Solidez
Representativa.
Normalmente debe
ser una muestra
compuesta
50 – 100 kg de cada
estrato u horizonte.
500 kg de muestras
compuestas. En
canteras muestreo
sistemático cada 10
m, y reducción por
cuarteo.
UG-0313

(Agregados para
morteros y
hormigones)
Inspección visual,
Gravedad
específica,
granulometría,
Análisis petrológico,
potencial de
reacción
álcali/agregado
Representativa.
Normalmente debe
ser una muestra
compuesta
50 – 100 kg de cada
estrato u horizonte.
500 kg de muestras
compuestas. En cante-
ras muestreo
sistemático cada 10
m, y reducción por
cuarteo.
Agua Análisis físico
químico
Análisis
bacteriológico
Análisis isotópico
1000 ml
50 – 100 ml para los
análisis isotópicos.
Núcleos de roca Inspección visual,
análisis petrológico,
RQD
Compresión
Debe ser evaluada
toda la columna de
perfora-ción
Tabla 4. Tipos y tamaños de muestras para ensayo
Ensayo Tipo Tamaño mínimo de la
muestra
Clasificación visual C 200 g
Densidad A-B 100 g
Gravedad específica C 50 g
Humedad C 50 g
Granulometría C Entre 125 y 5000 g (depende del
tamaño máximo de partículas
presentes)
Limites de consistencia C 250 g
Potencial de expansión B-C 4 kg
Compactación C 10-20 kg (depende de la granulometría)
Permeabilidad A-B B: φ 75 mm L = 150 mm
Compresión simple B φ 50 mm L = 150 mm
2-3 especímenes por ensayo
Compresión triaxial B φ 50 mm L = 150 mm
5-7 especímenes por ensayo
Corte directo A
Consolidación A-B B: φ 63 mm L = 150 mm
CBR C 50-100 kg
Abrasión C 5-10 kg
A. Muestra intacta. Cubo de 25 cm de lado, de este cubo se labran los especímenes en el
laboratorio.
B. Muestra tomada de un tubo de pared delgada.
C. Muestra alterada.
7. Ensayos de campo y de laboratorio
UG-0314

Los ensayos de campo y de laboratorio deben ser programados y ejecutados con
miras a una adecuada caracterización de los materiales presentes en el terreno y
a proporcionar la información geotécnica necesaria en cada etapa del proyecto. La
mayor parte de los ensayos están normalizados. Las normas más conocidas y
seguidas en el medio son las ASTM. Otras como las ICONTEC o las INV son
traducciones de las ASTM.
7.1. Los ensayos de campo son útiles para la determinación de las propiedades
y características del suelo en condición inalterada, con todos los efectos y
restricciones debidos a la carga, al suelo circundante y para hacer medidas
rápidas sin necesidad de muestreo. Los ensayos de campo más coirrientes
comprenden:
o Ensayo de penetración estándar. Norma ASTM D 1586.
o Ensayo de penetración cuasiestática con cono. Norma ASTM D 3441.
o Ensayos comparados de permeabilidad de campo en la zona vadosa. Norma
ASTM D 5126.
o Ensayos de infiltración con infiltrómetro de doble anillo. Normas ASTM D 3385
y D 5093.,
o Ensayos de placa. Normas Normas ASTM D 1194, D 1195 y D 1196.
o Descripción e identificación de suelos. Norma ASTM D 2488
o Determinación de CBR in situ. Norma ASTM D 4429.
o Determinación de densidad in situ. Normas ASTM D 1556, D2167, D 2937, D
4564, D 5030, D 5195 y D 5220.
o Determinación del potencial matricial en la zona vadosa. Norma ASTM D 3404.
o Determinación de resistencia al cortante. Norma ASTM D 2573.
o Determinación de las características de compresibilidad del suelo con el
presurómetro. Norma ASTM D 4719.
o Exploración del suelo con Rayos X. Norma ASTM D 4452.
7.2. La lista siguiente incluye las normas de los ensayos utilizados
corrientemente en la ingeniería de suelos:
o Transporte y preparación de muestras. Normas ASTM D 421 y D 2217, D
4220, D 4223
o Determinación de la gravedad específica de los sólidos del suelo. Norma
ASTM D 854 .
o Determinación de humedad. Normas ASTM D 425, D 2216, D4643, D 4959
o Análisis granulométrico. Normas ASTM D422, D 1140,
o Determinación de los límites de consistencia. Normas ASTM D 427, D 4318, D
4943 y BS 1377
o Determinación de las características de compactación. Normas ASTM D 698,
D 1557, D 1558, D 4718, D 5080.
o Determinación de la resistencia a la compresión simple. Norma ASTM D 2166,
D 5102 y D 5202
UG-0315

o Determinación de la permeabilidad. Normas ASTM D 2434, D 5084
o Determinación de las propiedades de compresibilidad y consolidación
unidimensional de los suelos. Normas ASTM D 2435, D3877, D 4186, D 4219.
o Determinación de parámetros de resistencia al cortante. Normas ASTM D
2850, D 3080, D 4648, D 4767, D 5202
o Determinación de propiedades dinámicas de los suelos. Normas ASTM D 399,
D 4015, D 5311,
o Determinación de potencial matricial. Normas ASTM D 2325, D 3152, 5298
o Determinación de Relación de soporte. Normas ASTM D 1883
o Determinación de potencial de expansión y encogimiento. Normas ASTM
D4546, D 4829, D2844.
o Determinación del pH en los suelos. Norma ASTM D4972
o Determinación del contenido de carbonato de calcio en los suelos. Norma
ASTM D 4373.
o Determinación de las características dispersivas de los suelos arcillosos.
Norma ASTM D 4221.
o Determinación del potencial de colapso de los suelos. Norma ASTM D 5333.
o Extracción del agua de los poros del suelo y la determinación del contenido de
sales solubles. Norma ASTM D 4542.
8. Determinación de las condiciones del subsuelo
8.1. Las condiciones generales del subsuelo pueden definirse rigurosamente
sólo en el sitio del sondeo, o en el corte abierto que se haya examinado. Las
condiciones entre los puntos de observación pueden ser sustancialmente
diferentes de los que se observan en cada sitio de sondeo o de observación.
Deberá presentarse un perfil detallado del suelo únicamente donde la relación
continua entre profundidades y abscisas de los diferentes tipos de suelo y roca
pueda inferirse con razonable certidumbre. Esta fase de la investigación puede
complementarse mediante registros gráficos de los afloramientos de suelos y
rocas observados en paredes de excavaciones o de áreas de cortes, o mediante
la correlación de los registros de perforaciones, interpolando entre estos registros
mediante el empleo de relaciones geológicas y geotécnicas con otros datos de
suelos y rocas pertinentes al área. El espaciamiento entre los sondeos en esta
clase de investigaciones dependerá de la complejidad geológica del área, de la
naturaleza del proyecto, y de la importancia de la continuidad del suelo y de la
roca con respecto al diseño. Las perforaciones, deberán ser de suficiente
profundidad para identificar todos los estratos que puedan ser afectados
significativamente por el uso propuesto para el terreno, y para generar la
información requerida para el diseño y construcción del proyecto en cuestión.
8.2. La profundidad de los sondeos para vías, aeropuertos y parqueaderos debe
tener un mínimo de 1.5 m por debajo de la subrasante de diseño esta profundidad
puede ser mayor en circunstancias especiales.
UG-0316

8.3. La profundidad de los sondeos para el diseño de la cimentación de
estructuras debe alcanzar el nivel donde el incremento de esfuerzos en el suelo,
por efecto de su construcción deja de ser significativo. Como regla práctica puede
aceptarse que dicho nivel puede definirse como áquel en el que el incremento de
esfuerzos en el suelo, por efecto de las cargas de diseño, es igual a una décima
parte de la presión geostática original.
8.4. Donde las condiciones de construcción o de funcionamiento del proyecto
puedan ser afectadas por un acuífero, o donde el drenaje interno pueda ser
afectado por materiales impermeables que lo obstaculicen, las perforaciones
deberán prolongarse suficientemente dentro de estos materiales para determinar
las propiedades hidrogeológicas y geotécnicas relevantes para el diseño del
proyecto.
8.5. Los sondeos en la investigación de estabilidad de taludes y laderas deben
permitir la localización de la zona de cizalladura y la evaluación de la presión
intersticial y de los parámetros de resistencia al corte.
8.6. En la investigación de las zonas de préstamo los sondeos deben ser
suficientes en número y en profundidad para delimitar el depósito y permitir un
cálculo confiable de las cantidades de material que cumpla con las
especificaciones de calidad requeridas en el proyecto
8.7. En los proyectos localizados en zonas áridas y semiáridas, donde la
variación de humedad pueda ser importante para el comportamiento del suelo, los
sondeos deben permitir la delimitación de la zona activa.
8.8. Los registros de perforaciones para cada proyecto se efectuarán de manera
sistemática y deberán incluir:
8.8.1. Localización y descripción de cada sitio o área investigada, con la
localización (horizontal y vertical) de cada sondeo, con referencia a algún sistema
establecido de coordenadas o a un punto arcifinio.
8.8.2. Registro de cada sondeo, o de cada superficie de corte expuesta, en la cual
se muestre claramente la descripción de campo y localización de cada material
encontrado, mediante símbolos o textos. Las fotografías en colores de núcleos de
roca, muestras de suelos, y estratos expuestos, pueden ser de gran utilidad para
el ingeniero a cargo del proyecto. Cada fotografía deberá identificarse con la fecha
de impresión y un número o símbolo específico.
8.8.3. La identificación de los suelos deberá corresponder a la Clasificación
Unificada de Suelos, CUS, y a la clasificación AASHTO de materiales para
construcción de carreteras, acompañada, en lo posible, de su clasificación
genética y de una descripción de unidad superficial a la que correspondan.
También puede acompañarse la identificación del suelo con una caracterización
del perfil para lo cual puede seguirse las propuestas de Brand (1988), Deere &
UG-0317

Patton (1977), Little (1969), o de Pastore (1995).
8.8.4. Las categorías de la clasificación genética de los suelos comprenden, entre
otros:
o Solum: suelo orgánico, que se desarrolló en la parte superior del regolito, tiene
como características destacadas su alto contenido de raíces y otros restos de
materia orgánica, su elevada porosidad y permeabilidad y, con frecuencia, la
coloración oscura asociada a la acción del ácido húmico.
o Suelo residual maduro: el que se desarrolla en la parte superior del perfil de
meteorización, comúnmente está formado por limos de color pardo amarillento
y ocre, de textura plana o lisa, en los que se conservan las estructuras de la
roca madre o protolito. Corrientemente alcanza unos pocos metros (1-5) de
espesor.
o Saprolito: suelo limo arenoso o arenolimoso que conserva la textura y las
estructuras de la roca madre; estos suelos se caracterizan por su baja
densidad y los colores abigarrados en los que predominan el pardo rojizo y el
violeta. El espesor de este intervalo varía entre unos pocos metros y decenas
de metros.
o Gruss: suelo arenoso o arenolimoso que conserva la textura y las estructuras
de la roca madre. Comúnmente está formado por arenas gruesas mal
gradadas y limo, de color blanco, crema o gris.
o Suelos aluviales: se agrupan en esta categoría los suelos que han sido
transportados y depositados por la acción de los ríos y corrientes menores.
Puede distinguirse varios tipos de suelos aluviales en términos de su
granulometría y del ambiente y energía de sedimentación: de vega aluvial, de
abanico aluvial, de terraza, de depósito torrencial.
o Suelos coluviales: depósitos de materiales transportados y depositados por
agua de escorrentía; están formados por arenas y gravas angulares; el espesor
de estos depósitos rara vez es mayor de 1 metro. Este término ha sido utilizado
en sentido lato para designar los depósitos de vertiente o suelos
gravitacionales.
o Suelos gravitacionales: formados por la acumulación de materiales arrancados
y transportados por procesos de erosión en masa, deslizamientos, flujos de
tierra, flujos de lodo y flujos de escombros. El elemento común en este tipo de
depósito es a presencia de cantos y bloques de roca en una matriz
limoarcillosa. Ocasionalmente puede encontrarse un contenido relativamente
alto de arena en la matriz.
o Piroclastos y cenizas volcánicas: los piroclastos son, fragmentos de roca
lanzados a la atmósfera por los volcanes. Este material puede ser transportado
a distancias de centenares de kilómetros de su origen y formar gruesos
depósitos superficiales. El tamaño de las partículas en estos depósitos
disminuye con la distancia al centro de la emisión. Los piroclastos de tamaño
limo y arcilla son conocidos como cenizas volcánicas que pueden convertirse
en una arcilla amorfa conocida como alofana, o adquirir con el tiempo un grado
de cementación tal que permite el corte de taludes verticales de más de 10
metros de altura en ellas.
UG-0318

o Loess: depósito de material limoso, friable, poroso, normalmente con un alto
contenido de carbonato de calcio que le confiere cierto grado de cementación.
En la composición granulométrica de loess pueden entrar cantidades menores
de arena fina y arcilla.
8.8.5. El perfil de meteorización puede ser caracterizado en términos de la
propuesta de Deere & Patton (1971) siguiendo los criterios dados en la Tabla 4.
propuesta de Pastore (1995) siguiendo los criterios dados en la Tabla 5.
propuesta de E. Brand (1988) (oficina de control geotécnico de Hong Kong)
siguiendo los criterios dados en la Tabla 6.
propuesta Little. Al (1969) siguiendo los criterios dados en la Tabla 7.
8.8.9. Localización y descripción de los manantiales y acuíferos, y registro del
nivel piezométrico hallado en cada sondeo o pozo.
8.8.10. La localización y los resultados de los ensayos de campo, donde se
requieran, como los de penetración estándar, de veleta, de placa, u otros ensayos
in situ para determinar propiedades geotécnicas de suelos o rocas.
8.8.11. La clasificación de la roca perforada, el porcentaje de recuperación
de los núcleos extraídos en las perforaciones con brocas de diamante y la
estimación del índice de calidad de roca (RQD); cuando sea posible conviene
agregar la calificación del macizo rocoso (RMR).
8.8.12. La clasificación de la roca usualmente corresponde a la clasificación
petrológica de uso corriente entre geólogos. Una clasificación alternativa que
puede ser más útil para los geotecnistas distingue cuatro categorías en términos
de las propiedades mecánicas y de la textura de la roca.
o Roca blanda: término utilizado como sinónimo amplio de roca sedimentaria.
Rocas que pueden fallar a través del material intacto a los niveles de esfuerzo
existentes cerca de una excavación. Corresponde a materiales rocosos que no
pueden ser excavados o removidos eficientemente con herramientas manuales
y requieren para su excavación y remoción herramientas mecánicas de
potencia y modo de operación equivalente a los martillos neumáticos.
o Roca estratificada: termino de clasificación geotécnica de rocas propuesto para
los cuerpos de roca formados por una secuencia de estratos, en la que
coexisten capas con diferentes propiedades mecánicas, así cada una de ellas
sea homogénea. Las rocas estratificadas más comunes están formadas por
secuencias de areniscas, lodolitas y caliza. Las secuencias
vulcanosedimentarias también deben ser consideradas como rocas
estratificadas cuando la heterogeneidad de la masa rocosa asociada afecte su
comportamiento en obras de ingeniería.
o Roca foliada: término de clasificación geotécnica de rocas propuesto para las
rocas duras homogéneas y anisotrópicas. Elementos típicos de esta categoría
son: Esquistos, algunos neises y lutitas.
UG-0319

o Roca masiva: término de clasificación geotécnica de rocas propuesto para las
rocas duras, homogéneas e isotrópicas. Elementos típicos de esta categoría
son granitos, gabros, basaltos, calizas, mármoles y areniscas cuando no se
encuentran interestratificadas con otras rocas.
8.8.13. De ser posible se presentará además la calificación del macizo
rocoso (RMR).
8.8.14. La representación gráfica de la información de campo y de
laboratorio y de su interpretación facilita la comprensión de las condiciones
generales del subsuelo.
UG-0320

Tabla 4. Perfil de meteorización (Deere & Patton, 1971)
Denominación Símbolo Descripción
Ι Suelo Residual
Ι-A (Horizonte A)
Es la zona de eluviación, la infiltración de
agua transporta hacia abajo los materiales
en suspensión.
Es generalmente rica en material orgánico.
Ι-B (Horizonte B)
Es la zona donde se depositan los
materiales sólidos provenientes del
horizonte A. Los minerales son por lo
general tamaño arcilla. Esta tan alterado
que hay muy poca eviden-cia del material
parental y ninguna estructura de la masa
rocosa.
Ι-C (Horizonte C
Saprolito)
Conserva las estructuras originales de la
roca parental, pero el material es suelo.
Las estructuras heredadas incluyen
diaclasas, fallas y minerales con
orientaciones idénticas a la de la masa
rocosa y constituyen planos de debilidad
en la masa de suelo. Los materiales que
predominan son limos arcillosos y arenas
limosas con apariencia de roca dura pero
consistente de suelo. El contenido de
bloques de roca es menor del 10% de su
volumen.
ΙΙ Roca Meteorizada ΙΙ-A (Suelo residual o
saprolito a roca alte-
rada)
Es la zona de transición de saprolito a roca
meteorizada. Contienen nú-cleos de roca
que forman entre el 10% y el 95% de su
volumen. La meteorización ocurre a lo
largo de las diaclasas y fallas existentes.
El suelo que rodea los bloques de roca es
por lo general arena con algún contenido
de limos.
ΙΙ-B Roca parcial-mente
meteorizada.
Es roca con algo de decoloración y
alteración a lo largo de las discon-
tinuidades. La roca alterada presen-ta
menor resistencia al corte y módu-lo de
elasticidad y mayor permeabi-lidad debido
a la variación en el vo-lumen de los
minerales; la solución de algunos más
solubles y el aumen-to en la abertura de
las diaclasas por la erosión
ΙΙΙ Roca sana ΙΙΙ Roca sana
Es la roca no meteorizada, ningún material
se encuentra alterado y las diaclasas
presentan muy pocas o ninguna oxidación.
Esta roca puede ser en algunos casos
intensamente fracturada.
Tabla 5. Perfiles de meteorización (Pastore, 1995)
UG-0321

UG-0322

Suelo residual o
trans
porta
do
I Horizonte de
s
u
e
l
o
o
r
g
á
n
i
c
o
Mezcla de arena, limo y arcilla, que puede incluir gravas,
con un alto contenido de materia orgánica
II Horizonte de
s
u
e
l
o
l
a
t
e
rí
ti
c
o
Suelos residuales o transportados, maduros, que han
estado sometidos a procesos de late-
ritización. El tamaño de las partículas y el
espe-sor del horizonte dependen de su
posición en el relieve y en el tipo de roca
de la que se derivan. No conserva
ninguna estructura de la roca origi-nal.
Contiene arcilla compuesta básicamente
de caolinita, de óxidos de hierro y de
aluminio. Co-lores predominantes de la
gama rojo y amarillo.
Suelo residual III Horizonte de
s
u
e
l
o
s
a
p
r
o
lí
ti
c
o
Suelos residuales que conservan la textura y las
estructuras de la roca original con un
contenido de restos de roca menor del 10
%. El tamaño de las partículas y el
espesor del horizonte depen-den de su
posición en el relieve y en el tipo de roca
de la que se derivan. Predominan los
colo-res blanco, crema, amarillo y rosado.
En este horizonte se puede reconocer
fácilmente el tipo de roca original.
Transición de suelo
a
roca
IV Horizonte de
s
a
p
r
o
li
t
o
Horizonte de transición en el que se encuentra hasta 95
% en volumen de restos de roca. Las
fallas, las diaclasas y los planos de
estratifica-ción heredados se distinguen
claramente. El espesor es muy irregular y
puede estar ausente en algunos sectores.
Puede presentar una elevada
permeabilidad. Es el horizonte más difícil
de identificar.
UG-0323

Roca V Horizonte de
r
o
c
a
m
u
y
m
e
t
e
o
ri
z
a
d
a
Corresponde al techo de la masa rocosa com-puesto
por minerales en diferentes estados de
alteración. La resistencia a la compresión
es menor que la de la roca sana. La
alteración de la roca es mayor a lo largo
de las discontinui-dades.
VI Horizonte de
r
o
c
a
m
e
t
e
o
ri
z
a
d
a
La roca presenta cambios de color debido al e-fecto de
los procesos de meteorización a lo lar-go
de las discontinuidades de la masa
rocosa. Su resistencia es mayor que la
del horizonte V.
VII Horizonte
d
e
r
o
c
a
s
a
n
a
Los minerales no presentan ninguna alteración a pesar
de que puede estar intensamente
fracturada
UG-0324

Tabla 6. Perfil de meteorización (E. Brand, 1988)
Suelo residual RS Suelo residual derivado de la meteorización
“in situ”, la textura y estructura del material
parental completamente destruida 100%
suelo.
Roca
0/30%
PW
0/30
Menos del 30% de roca preserva la textura y
estructura del material parental (Saprolito). El
contenido de roca no afecta el
comportamiento a la cizalladura de la masa,
pero si las discontinuidades heredadas del
material parental. El contenido de roca puede
ser significativo para efectos de investigación
y construcción.
Roca
30/50%
PW
30/50
30 a 50% de roca. Tanto el contenido de roca
como las discontinuidades heredadas pueden
afectar la resis-tencia al corte de la masa.
Roca
50/90%
PW
50/90
50 a 90% de roca. Estructura interconectada.
Roca
90/100%
PW
90/100
Más del 90% de la roca. A lo largo de las
discontinuidades se presentan pequeñas
cantidades de material convertido a suelo.
Roca no meteorizada UW 100% roca. Puede presentar una ligera
decoloración a lo largo de las
discontinuidades
UG-0325

Tabla 7. Perfil de meteorización (Little. Al, 1969)
Suelo residual VI
No se conserva la textura y la
estructura del material parental.
Los granos constitutivos pueden
separarse con la mano.
Roca completamente meteor-izada V
Se preserva la textura de la roca
original. Los granos constituti-vos
pueden separarse con la mano. Se
afloja al ser sumer-gido en el H2O
Roca muy meteorizada IV Puede romperse en pequeños
fragmentos con la mano. Cuando se
raya con el martillo produce un sonido
grave, pero no deja fácilmente huella.
No se “afloja” cuando se sumerge en
H2O.
Roca moderadamente meteo-rizada III Usualmente no puede romperse con
la mano, pero se rompe fácilmente
con el martillo.
Cuando se raya con el martillo
produce un sonido ligero.
Roa ligeramente meteorizada II No se rompe fácilmente con el
martillo. Produce un sonido agudo
cuando se raya. Se con-servan los
colores del material parental, a través
de las discon-tinuidades se presenta
deco-loración.
Material parental fresco I No se parte fácilmente con el martillo.
Produce un sonido agudo cuando se
raya. Conser-va el color del material
parental.
9. Interpretación de los resultados
9.1. Los resultados de la investigación deben interpretarse en términos de la
información básica generada, aunque debe hacerse todo lo posible por recoger e
incluir críticamente los datos de investigaciones anteriores en la misma área. La
extrapolación de datos en áreas locales no investigadas puede hacerse sólo para
estudios conceptuales. Tales extrapolaciones pueden hacerse sólo donde se
conozca que existen relaciones estratigráficas y estructurales con base en otros
datos. Las propiedades geotécnicas de los suelos y rocas de proyectos
importantes, no deberán predecirse solamente con base en la simple identificación
o clasificación en el terreno, sino que deberán comprobarse mediante ensayos de
laboratorio y de terreno.
9.1.1. Debe dibujarse secciones transversales como parte de la caracterización
del terreno si se necesitan para demostrar las condiciones generales del mismo.
UG-0326

9.1.2. Las secciones transversales, incluidas con la presentación de la
información básica de la investigación, deben limitarse al perfil del terreno y a la
información obtenida en los sitios investigados durante el estudio. Las unidades
estratigráficas entre sondeos deben ser indicadas solamente si su identificación
está apoyada por información geofísica generada en perfiles continuos.
9.1.3. Las secciones transversales que presenten interpretaciones de unidades
estratigráficas y otras interpretaciones entre sondeos, sin que su identificación
esté apoyada por información geofísica, deben ser presentada como un informe
de tipo interpretativo, o incluida en un apéndice donde conste su carácter
interpretativo. Las secciones interpretadas deben estar acompañadas de notas
que describan las anomalías u otras variaciones de importancia en las condiciones
del terreno que puedan tener interés para el diseño y la construcción.
9.1.4. Debe considerarse la necesidad de hacer exploración adicional si la
información disponible no es considerada suficiente para preparar secciones
transversales interpretativas, que descripciones realisticas de las condiciones del
subsuelo de interés para el proyecto.
9.2. Cuando se trate de evaluar las condiciones generales de estabilidad del
terreno debe definirse zonas homogéneas en términos de su estabilidad de
acuerdo con las siguientes categorías, u otras equivalentes que sean definidas en
el texto del informe:
9.2.1. Zonas estables: terrenos donde es muy baja la probabilidad de movimientos
de masa o erosión lineal intensa. Corresponden a terrenos con una factor de
seguridad igual a, o mayor que, 1.5.
9.2.2. Zonas relativamente estables: terrenos donde es baja a moderada la
probabilidad de ocurrencia de movimientos de masa o erosión lineal intensa.
Corresponden a terrenos con un factor de seguridad al deslizamiento entre 1.3 y
1.5. En ellas puede ser construidas obras superficiales sin necesidad de tomar
precauciones especiales, salvo en zonas muy localizadas que deben ser
identificadas y evaluadas mediante la investigación geomorfológica y geotécnica a
una escala de mayor detalle.
9.2.3. Zonas potencialmente inestables: terrenos donde la probabilidad de
ocurrencia de movimientos de masa y erosión lineal intensa es de moderada a
alta. Corresponden a terrenos con un factor de seguridad al deslizamiento entre
1.1 y 1.3. La construcción en ellas de obras en superficie y de estructuras
subterráneas relativamente someras exige estudios geotécnicos detallados y
diseños especiales de movimientos de tierra, conformación y estabilización de
taludes y estructuras de contención.
9.2.4. Zonas inestables: terrenos donde la probabilidad de ocurrencia de
movimientos de masa y erosión lineal intensa puede calificarse entre alta y muy
alta. Corresponden a terrenos con factores de seguridad iguales a, o menores
que, 1.1. La construcción en ellos de obras de superficie y estructuras
subterráneas someras es muy costosa y exige análisis geotécnicos detallados y
diseños especiales, con altos factores de seguridad, que las hacen factibles sólo
en condiciones muy particulares.
UG-0327

9.3. Las recomendaciones de parámetros de diseño deben ser formuladas
únicamente por ingenieros o geólogos, especializados en geotecnia y
familiarizados con los objetivos, alcances y condiciones del proyecto. Los
conceptos de mecánica de suelos y de rocas, y de geomorfología, deben
combinarse con un conocimiento de la ingeniería geotécnica y de la hidrogeología
para lograr una aplicación cabal de los resultados de la exploración de suelos y
rocas. Puede ser necesario un estudio más detallado que el descrito en esta
norma, antes de que puedan hacerse recomendaciones para el diseño.
9.4. Las recomendaciones resultantes de la caracterización geotécnica del
terreno son aplicables a un proyecto específico y a la etapa del mismo para la cual
se llevó a cabo. El cambio de etapa o de características del proyecto exige la
revisión y actualización de la caracterización geotécnica, y de las
recomendaciones pertinentes.
10.Informe
10.1. El informe de investigación del subsuelo deberá incluir:
10.1.1. La localización del área investigada en términos pertinentes al
proyecto en un mapa topográfico a escala adecuada. Debe incluirse mapas,
esquemas o fotografías aéreas en las cuales se localicen las perforaciones y
ensayos de campo, y los sitios de muestreo, así como detalles topográficos y
geomorfológicos relevantes para la determinación de los diferentes suelos y rocas.
Estos datos incluyen curvas de nivel, lechos de corrientes, depresiones, escarpes,
acantilados, etc.
10.1.2. Descripción de los procedimientos de investigación, en la que se
incluya copias de los registros de los sondeos y mediciones geofísicas, y los
resultados de los ensayos de laboratorio.
10.1.3. Un resumen del reconocimiento del área, las condiciones generales
del subsuelo, y la interpretación de los resultados del estudio, y las
recomendaciones pertinentes. En todos los casos debe plantearse explícitamente
el campo de aplicación y las limitaciones del estudio.
10.1.4. En cuanto sea posible, debe incluirse los siguientes mapas del área
investigada
• Topográfico. En este mapa conviene registrar la localización del proyecto y del
área evaluada, los sitios de sondeos y ensayos de campo, la localización de las
muestras y el tipo de ensayos de laboratorio que se han ejecutado, lo que
convierte el mapa topográfico en un mapa fiducial.
• Geológico. En este mapa se presenta la litología del sustrato rocoso y las
estructuras geológicas mayores. Para su elaboración normalmente se cuenta
con los mapas preparados por el Servicio Geológico del país, Ingeominas en el
caso de Colombia.
UG-0328

• Geomorfológico. En este mapa se presenta las formaciones superficiales, los
procesos morfogenéticos, las unidades geomorfológicas y las geoformas. En
algunos casos puede ser conveniente presentar un mapa independiente de
formaciones superficiales en el que se incluya la información pertinente sobre el
sustrato rocoso, espesor del regolito, tipo de suelo.
• Isopiezométrico. En este mapa debe incluirse, además de las isopiezas o líneas
equipotenciales, la localización de cada uno de los puntos a partir de los cuales
se prepara el mapa, sean ellos manantiales, pozos, o piezómetros.
• Riesgo hidrogeológico. En este mapa se presenta las zonas de inundación para
diferentes períodos de recurrencia.
• Zonificación geotécnica, en términos de las propiedades geotécnicas del terreno
y de las condiciones generales de estabilidad.
• Excavabilidad, en los casos en los que esta característica del terreno tenga
interés desde el punto de vista del proyecto. Este mapa debe prepararse
cuando se evalúen terrenos donde se presenten depósitos gravitacionales o
torrenciales, o donde se encuentre un desarrollo de depósitos de caliche que
dificulte la excavación del terreno.
• Aptitud y limitaciones al uso.
Brand, 1988
Deere & Patton, 1971
Hermelin. M. Rocas, suelos y formaciones superficiales, Dyna,
Little. Al, 1969
Norma ASTM D420. Guía para la caracterización geotécnica de terrenos.
Norma Sismoresistente Colombiana. Título H.
Pastore, 1995
Patton F.D. & Deere, D.U., 1971, Geologic factors controlling slope stability in open
pit mines, in Brawner, C.O & Milligan, V., eds, Stability in open pit mining, Society
of Mining Engineers, 242 p, New York.
UG-0329

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