1. DEPARTAMENTO
MECANICA DE
SUELOS
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
INGENIERIA
Ing. German Walter Tello Palacios

2. EXPLORACION DE CAMPO
En el diseño y la construcción de una edificación es
necesario realizar la exploración del lugar seleccionado.
Del tamaño dependerá el programa de la exploración.
Sin embargo siempre es necesario llevarla a cabo aun
cuando la obra sea pequeña

3. OBJETIVOS
Los objetivos de la exploración de campo son:
a) Evaluar la conveniencia general del lugar
b) Permitir la preparación de un diseño adecuado y
económico.
c) Planear el método de construcción, predecir y
contrarrestar las dificultades que pueden surgir durante la
construcción.
d) Determinar las variaciones de las condiciones del terreno

4. ETAPAS
Las etapas de exploración de campo son:
a) Estudio de gabinete, es la reunión de información del lugar
como mapas y dibujos.
b) Reconocimiento del lugar por geólogos, topógrafos,
ingenieros de mecánica de suelos, hidrólogos, etc.
 Se debe reunir información acerca de la topografía y
geología básica
 Se debe examinar las condiciones locales como:
clima, corrientes de agua, condiciones de agua
subterránea
 Se debe realizar registros fotográficos.

5. c) Exploración detallada del sitio y muestreo: investigación de
la geología en detalle y condiciones superficiales del
suelo, usando pozos de prueba, galerías, perforaciones,
ensayos de penetración, métodos geofísicos, estudios de
las condiciones de agua subterránea (incluso después de
terminar la obra); examen de las estructuras existentes y
adyacentes para detectar grietas y asentamientos,
localizados de estructuras subterráneas o cavidades, tubos
enterrados, ductos de servicio, etc., toma de muestras
para exámenes mas detallados y ensayos de laboratorio.
d) Prueba de laboratorio con las muestras: ensayos con
muestras alteradas y no alterada elegida por el grupo de
exploración. Ensayos estándar de suelos para fines de
clasificación y ensayos especiales para determinar su
comportamiento mecánico de resistencia,
compresibilidad y permeabilidad: resistencia al corte,
consolidación, permeabilidad, etc.

6. e) Ensayos in situ: Ensayos llevados a cabo en el propio lugar,
ya sea antes o durante el proceso de construcción;
pruebas en el suelo talos como veleta de corte,
penetración cónica de caña partida, pruebas de placa
de cargas directa, pruebas de colapso, etc.
f) Reporte de resultados: detalles de estudio geológico,
incluyendo estructuras, estratigrafía y mapeado, resultados
de perforaciones, resultados de las pruebas de laboratorio,
incluyendo los registros de excavaciones, referencias de
muestras e interpretaciones estratigráficas,
recomendaciones para investigación complementarias y
ensayos adicionales, sistemas de monitoreo de la
construcción y de la post-construcción.

7. POZOS DE PRUEBAS O CALICATAS
En los suelos cohesivos y rocas blandas por encima del nivel
freático, las calicatas suelen ser preferibles a las perforaciones,
se logran con facilidad con una excavadora mecánica o
incluso a mano y tienen la ventaja de que exponen la sucesión
de estratos para facilitar su inspección visual.
La principal desventaja es que están limitados a profundidades
de 2m a 3m, o quizás un poco mas con excavación manual
adicional.
Las paredes laterales de los pozos deben soportarse de manera
adecuada, aun cuando solo vayan a quedar abiertas por
periodos cortos, también puede ser necesario instalar algún
equipo de bombeo de agua, en especial cuando se trata de
rocas y suelos permeables. Las muestras pueden tomarse
manualmente del fondo y de las paredes laterales del foso. Los
pozos de prueba resultan muy útiles en los suelos que contienen
cantos o guijarros, para observaciones del agua subterránea.

8. Pozos de Prueba o
calicatas

9. POSTEADORAS MANUALES
El barreador manual (posteadora o Iwan Auger) es una
herramienta manual muy simple que se usa para perforaciones
o sondajes en suelos blandos hasta una profundidad de 5m a
6m.
La forma usual es un barrenador semicilíndrica de 10cm de
diámetro, unido por medio de una serie de varillas de extensión
de 1m a un mango en forma de cruceta que se hace girar
manualmente desde la superficie.
Las cucharas acopladas en el extremo para extraer muestras
tienen diseño especial cuando se trate de suelos puramente
cohesivos (arcillas) o friccionantes (arenas).

10. Posteadora Manual

11. PRUEBA DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) ASTM -1586
El ensayo de Penetración Estándar
(S.P.T.) consiste en contabilizar el N
(Número de golpes) necesarios
para ser penetrar un tubo o
cuchara de caña partida de = 2”
de diámetro interior en un total de
45 cm, utilizando un martillo de 140
lb de peso, dejado caer desde 30”
(0.76 cm de altura). El valor de N de
ensayo de penetración,
corresponde para los 30 últimos
centímetros de penetración.
A partir de los resultados del ensayo
SPT se pueden obtener parámetros
de resistencia cortante para suelos
arcillosos saturados y arenas
utilizando correlaciones empíricas

12. Equipo SPT

13. Equipo SPT

18. PERFORACION MEDIANTE LAVADO
Un método alternativo son los denominados perforación
mediante lavado denominados «wash boring» utilizados en
Norteamérica. Sin embargo el grado de disturbancia es mayor.
En este sistema la perforación se conecta una pequeña bomba
de agua que inyecta un chorro continuo de agua a las varillas
de extensión que son huecas y acaba en taladro, puntero o
cincel con orificios laterales por donde el agua sale a presión.
Conforme se va percutando o rotando contra el fondo de la
perforación el agua a presión va lavando y expulsando las
partículas de suelo.
Los suelos finos con baja humedad sufren mayores alteraciones
sobre todo en suelos de estructura porosa y colapsable. En
suelos arenosos con gravas, existe posibilidad que las gravas no
pueden ser extraídas mediante flujo de agua y distorsionen los
resultados de los ensayos de penetración.

19. Equipo Wash Boring

20. PERFORACION ROTATORIA DIAMANTINA
En suelos duros y rocas se usan perforadas con broca de corona
con incrustaciones de diamante amorfo accionada a motor
que consiste en una barra hueca de diámetro pequeño que
cuenta con una broca por su extremo inferior.
La barra gira a velocidad que van de 600 a 1200 rpm haciendo
circular agua a presión controlada a través de la broca. Los
fragmentos desprendidos por el corte anular se transportan
hasta la superficie junto con el agua de circulación.
Por lo general, se lleva a cabo una corrida de perforación de
1m a 3m antes de elevar la sarta y extraer la muestra. Los
tamaños comunes mas usuales para los barriles muestreadores
de campo varían entre 3cm y 10cm, aunque es posible contar
con equipos de mayor diámetro para usos especiales.

21. Perforación
Rotatoria
Diamantina

22. ENSAYOS DE PENETRACION LIGERA DE CONO, SPL o DPL
Se utiliza el Cono Ligero Alemán de acuerdo a la Norma DIN
4094 incorporada en la Norma Técnica E0.50 de Suelos y
Cimentaciones por el Ministerio de Transportes,
Comunicaciones, Vivienda y Construcción. Dado que el Cono
Alemán transmite la misma cantidad de energía especifica que
el Ensayo de Penetración Estándar SPT Norma ASTM 1586 según
la Norma DIN no es necesario utilizar correlaciones para la
interpretación de los resultados.
El equipo de cono ligero consiste de un cono de punta cónica
de 90º y 2.20cm de diámetro.
EL martillo pesa 10kg y la altura de caída es de 50cm
El valor Npsl corresponde al numero de golpes para conseguir
10cm de penetración.

23. El ensayo es continuo y se
registra valores cada 10cm.
Por la cantidad de datos de la
resistencia a la penetración
este ensayo es muy
recomendado en
cimentaciones.
La principal limitación del
ensayo es la presencia de
gravas en el subsuelo que
alteran los resultados o en el
peor de los casos impide el
ensayo.

24. PRUEBA DE VELETA DE CORTE
Con mucha frecuencia los
limos y las arcillas blandas y de
consistencia media en
condición saturada, en
especial las de origen aluvial o
de aguas poco profundas
presentan grandes dificultades
para el muestreo debido a la
baja consistencia. La prueba
de veleta de corte diseñada
solamente para medir la
resistencia cortante «in situ» no
drenado, cuando el suelo esta
saturado.

25. Una veleta de cuatro aspas montada en el extremo de una
varilla, se hinca en el suelo y se hace girar a una velocidad
constante de entre 6 y 12 grados/min hasta que se produce el
corte del cilindro de suelo contenido en las aspas. Se registra la
torsión máxima necesaria para permitir el corte rápido
(medición de la resistencia en la condición «no drenada»)
Se recomienda que para suelos blandos (Cu < 0.50 kg/cm2), el
tamaño del aspa sea de 7.50cm de ancho y 15cm de longitud.
Para suelos un poco mas resistentes (0.50 < Cu < 1.0 kg/cm2) el
tamaño debe ser de 5 x 10cm.
La varilla de la veleta y las extensiones se protegen con una
camisa para evitar que se adhiera el suelo durante la
aplicación de la torsión. Dependiendo de la naturaleza del
suelo, las pruebas de veleta pueden efectuarse a
profundidades hasta de 60m a 70m.

26. ENSAYO DE REFRACCION SISMICA
Cuando es necesario investigar la
disposición de la estratigrafía de
manera preliminar o
complementaria los ensayos de
refracción sísmica constituyen un
medio rápido y económico.
El ensayo consisten en medir
mediante una serie de geófonos, la
propagación de las ondas de corte,
Vs generadas por una pequeña
explosión o golpe de martillo.
Los suelos presentan diferentes
valores de velocidades de ondas de
corte y mediante correlaciones se
determinan el tipo de suelos y la
estratigrafía del subsuelo.

27. Método de Refracción Sísmica

28. DEPOSITOS DE SUELOS NATURALES EN EL PERU
SUELOS TIPO I: GRAVAS+CANTOS+BOLEOS+BOLONERIA
 Suelos Aluvionales, hormigón de rio. Caso de Lima.
 Suelos Coluviales. Caso de La Oroya.
 Suelos Aluviales. Caso de Huaraz.
 Suelos Morrenicos.
 Lechos de Ríos.
 Terrazas Aluviales de Ríos Torrentosos. Caso de Huancayo.
SUELOS TIPO II: ARENAS UNIFORMES+LIMOS+ARCILLAS
 Suelos Eólicos y Marinos. Caso de La Molina, Chimbote y
Piura.
 Suelos de Inundaciones. Caso de Ica, Cañete e Iquitos.

29. SUELOS TIPO III: ARCILLAS BLANDAS
 Suelos Lagunares. Caso de Puno y Junín.
 Suelos de Inundaciones Temporales. Caso de Aguajales.
 Represamientos temporales. Caso de Huaraz.
SUELOS ESPECIALES
 Suelos Sobreconsolidados. Caso de Chiclayo, Talara e
Iquitos.
 Suelos Resecados. Caso del Callao.

30. SUELOS TIPO I: GRAVAS+CANTOS+BOLEOS+BOLONERIA
 Suelos Pobremente Gradados.
 Depósitos Consolidados son Estables Mecánicamente:
permeabilidad : muy permeable, k min 10-2 cm/seg
Resistencia : excelente
cohesión : baja o nula, C’ máx. 2 a 4 tn/m2
fricción : alta, ‘ entre 36º y 40º
peso unitario : alto, entre 2.2 y 2.4 tn/m3
tamaño máx.
de partículas : entre 20 y 80cm
compresibilidad : casi nula, del orden de mm.
capacidad de
soporte : entre 2.5 y 8 kg/cm2
modulo elástico : entre 800 y 1500 kg/cm2

31.  Contenido de Finos mayor de 15% influye en la Resistencia
 C.F. mayor del 30% Resistencia No Drenada seria la
desfavorable
 Contenido de Arenas y Carbonatos influye en la
compresibilidad
 Evaluación Superficial:
+ Ensayo de Densidad Natural «in situ»
+ Se utilizan Pozos de Pruebas de 80cm de lado
+ Norma ASTM 4914-89
 Evaluación Profundad mediante perforaciones:
+ Diamantina (con agua y funda) en cualquier caso
+ Percusión con Martillo (en seco y enfundado) sin N.F.
 La Perforación Diamantina produce Resultados Pobres
 La Perforación con Martillo de Percusión es Excelente
 Control de Velocidad de Avance Relacionado con
Estratigrafía.

32.  Depósitos No Consolidados presentan Problemas de
Asentamientos.
En este tipo de deposito se
Recomiendan cimentaciones
mediante zapatas aisladas que
concentren la carga de la
estructura en la cimentación
para luego ser transmitida al
subsuelo.

33. SUELOS TIPO II: ARENAS UNIFORMES+LIMOS+ARCILLAS
 Suelos Mecánicamente Inestables
 Son Compresibles y de Baja Resistencia
 Fenómenos de Colapso y Licuación
 Evaluación Superficial hasta 6m u 8m.
+ Ensayo de Densidad Natural «in sutu»
+ Método de Cono de Arena
+ Ensayos de Corte Directo a la misma densidad natural
+ Ensayos Triaxiales CD a la misma densidad natural
+ Ensayos de Colapso ASTM D 5333
+ Ensayo de Placa de Carga Directa ASTM S 1194
+ Ensayos de Penetración Ligera, SPL DIN 4091
+ Ensayo de Penetración Standard SPT ASTM D 1586
+ Auscultación Cono de Peck
+ Perforaciones con Posteadora Manual
 Ensayo de SPT es el mejor y recupera muestras

34.  Ensayo de SPL rápido y económico
 Limitaciones de los Ensayos de Penetración
+ Presencia de Gravas
+ Componente fina
 Evaluación Profunda mediante Perforaciones
+ Lavado o «Wash Boring» con/sin funda
+ Helicoidal Abierta sin funda
+ Rotatoria con funda
 El Método de Lavado Distorsiona el Suelo
 El Helicoidal abierto es el Rápido, Económico y Excelente
 El Rotatorio es lento y mas Costoso

35. En este tipo de suelos se recomienda zapatas aisladas
conectadas mediante vigas de cimentación. La capacidad
admisible puede tener valores intermedios (no bajos entre 1.0 y
2.0 kg/cm2) y los asentamientos suelen ser mayores de 2cm; sin
embargo deberán ser siempre menores de 3 a 4cm.
Los asentamientos podrán ser absorbidos por las vigas de
cimentación, es decir, el diseño de las vigas de cimentación se
basara en los asentamientos diferenciales que pueden ocurrir
en la cimentación.
El valor de los asentamientos diferenciales podrá ser
considerado entre el 75% y 100% de los asentamientos
instantáneos totales.

36. SUELOS TIPO III: ARCILLAS BLANDAS
 Suelos muy compresibles.
 Suelos que presentan asentamientos instantáneos por flujo
plástico y asentamientos con el tiempo debido a
consolidación.
En este tipo de suelos se recomienda cimentaciones profundas
y en estructuras livianas, losas de cimentación.
La capacidad admisible es menor a 0.5 kg/cm2 y los
asentamientos de las cimentaciones convencionales son del
orden de 10cm.