Este documento presenta un resumen de los 12 capítulos de un libro sobre pruebas de laboratorio de mecánica de suelos. Describe las diferentes pruebas necesarias para cubrir el programa de dos semestres de la carrera de ingeniería civil, incluyendo muestreo de suelos, identificación de suelos en el campo, relaciones volumétricas, granulometría, límites de consistencia, compactación, compresión simple, consolidación unidimensional, permeabilidad, compresión triaxial y recomendaciones para la red
Es un informe que se realizó en laboratorio de suelos y comparto con el público estudiantil e investigador. las normas y procedimientos son datos confiables.
Tema N° 2 del programa de la asignatura Mecánica de Suelos perteneciente al pensum de Ingeniería Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA)
Mecánica de fluidos, Teoría y ejercicios.
Mott
Ejercicios resuelto. La Mecánica de Fluidos estudia las leyes del movimiento de los fluidos y sus procesos de interacción con los cuerpos sólidos. La mecánica de fluidos es la rama de la física comprendida dentro de la mecánica de medios continuos que estudia el movimiento de los fluidos, así como las fuerzas que lo provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes.
Manometría y presión atmosferica.
Presión y Densidad.
Principio de Arquimides.
Ecuación de continuidad.
Principio Bernoulli y ecuación de continuidad.
Tuvo de venturi y otros
HITO DE CONTROL N° 011-2024-OCI5344-SCC SAN PATRICIO.pdf
Manual de _laboratorio_de_mecanica_de_suelos-libre
1. 1
INTRODUCCIÓN.
Considerando que en el área de Geotécnia, específicamente en la sección de Laboratorio de
Mecánica de Suelos, que actualmente se imparte en la Escuela de Ingeniería Civil de la
Universidad Autónoma de Guerrero, hasta antes del presente trabajo, no existía en su acervo
bibliográfico, un libro que compilara todas las pruebas de Laboratorio de Mecánica de Suelos,
necesarias para cubrir el programa de dos semestres en que actualmente se imparte.
Por lo que, al avocarme a la realización de este trabajo, no fue con el objeto de reunir en un solo
libro, la totalidad de las pruebas que en materia de Mecánica de Suelos que existen hoy en día,
sino más bien, se busco cubrir, como expongo líneas arriba, los programas del 7° y 8° semestre
de la carrera de Ingeniero Civil, y con ello, cooperar en lo posible con el estudiantado que cursa
esta carrera, por lo que en consecuencia el ordenamiento de este trabajo es de acuerdo con el
orden cronológico que se sigue de los programas.
Objetivamente el contenido es el siguiente:
CAPÍTULO I. MUESTREO EN SUELOS.
Se estimó pertinentemente, que si bien el trabajo sería del seguimiento en la metodología de
pruebas de laboratorio, debería indicarse la forma de la obtención de muestras a usar; esto
implica, la exposición de los diferentes métodos usados para investigar características de un sitio
mediante la extracción de muestras alteradas e inalteradas que se usarán en el laboratorio o
directamente en el campo.
Por lo que se le dio número 1 al capítulo, pasando a ser los siguientes, pruebas propiamente
dicho.
CAPÍTULO II. IDENTIFICACIÓN DE SUELOS EN EL CAMPO.
Lo que permite conocer en forma cualitativa las propiedades mecánicas e hidráulicas de un
suelo, atribuyéndole las del grupo según en que se sitúe según el Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos (SUCS).
CAPÍTULO III. RELACIONES VOLUMÉTRICAS.
Estas pruebas de tipo volumétrico y gravimétrico, tienen como objeto el conocer el contenido de
agua y el peso volumétrico en estado natural, tanto en el laboratorio como en el campo.
CAPÍTULO IV. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD RELATIVA DE SÓLIDOS.-
Nos sirve para determinar la relación entre el peso específico de las partículas de un suelo y el
peso específico del agua destilada a 4 °C.
CAPÍTULO V. GRANULOMETRÍA.
Esta prueba consiste en clasificar los suelos, y por medio del cálculo obtener los coeficientes de
uniformidad y curvatura del material, y, la determinación conveniente de utilizar el material en la
construcción de pavimentos o como agregado pétreo del concreto.
2. 2
CAPÍTULO VI. LÍMITES DE CONSISTENCIA O DE ATTERBERG.
Estas pruebas tienen como objeto, determinar la plasticidad de la porción del material que pasa la
malla # 40 y que forma parte del suelo. Los límites de consistencia, junto con la granulometría,
son básicos para juzgar la calidad que se pretende usar en terraplenes de cortinas, sub-base y base
de pavimentos.
CAPÍTULO VII. LÍMITES DE CONSISTENCIA Ó DE ATTERBERG.
Se pretende la presencia ó ausencia de materiales finos, que sean perjudiciales para los suelos y
para los agregados pétreos.
CAPÍTULO VIII. COMPACTACIÓN.
Con estas pruebas, en sus diferentes formas (impacto y amasado), se persigue la obtención del
peso volumétrico máximo que puede alcanzar el material en estudio, y su correspondiente
humedad óptima.
CAPÍTULO IX. COMPRESIÓN SIMPLE.
Esta prueba queda circunscrita a arcillas y suelos cohesivos en los que se determina la resistencia
a la compresión simple, la definición del parámetro de resistencia (c), y la interpretación del tipo
de falla que sufre el material conforme a sus características.
CAPÍTULO X. CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL.
Con la realización de esta prueba se pueden obtener las curvas de compresibilidad de un suelo, y
la de consolidación de cada incremento de carga; por medio del cálculo, la carga de
preconsolidación, la permeabilidad del suelo, los coeficientes de consolidación y
compresibilidad, además de los tiempos de asentamientos de un suelo bajo una carga.
CAPÍTULO XI. PRUEBAS DE PERMEABILIDAD.
El principal objetivo de estas pruebas, es la determinación del coeficiente de permeabilidad de los
diferentes tipos de suelos en el laboratorio y referenciado a 20º C.
CAPÍTULO XII. PRUEBAS DE COMPRESIÓN TRIAXIAL.
Estas pruebas son las más usuales para determinar los parámetros de cohesión (c), ángulo de
fricción interna (φ) de los suelos; así como para la interpretación correcta de los esfuerzos en el
Círculo de Mohr, y de la curva Esfuerzo – Deformación.
3. 3
Recomendaciones para la redacción de informes y reportes.
Se presenta a continuación una sugerencia para la organización y presentación de un informe ó
reporte de laboratorio. Evidentemente no todos los puntos serán siempre necesarios.
Portada.
• Debe contener el nombre de la institución.
• Título del trabajo.
• Número correspondiente al informe, ejercicio ó reporte.
• Nombre del alumno.
• Fecha de entrega.
Índice.
• Contenido de cada capítulo y número correspondiente de página.
• Capítulos, subcapítulos e incisos se numerarán con cifras arábigas, los subíndices se citarán
con letra minúscula.
Introducción
• ¿De qué trata el trabajo?.
• ¿Para qué?. Ubicarlo dentro de un contexto ó problemática general.
• ¿Por qué es necesario? Importancia del tema. ¿Qué lo motivó?
• ¿Qué contiene y cómo está organizado el trabajo?.
Objetivos
• ¿Qué debe saber ó ser capaz de hacer el alumno al término de la práctica?.
• ¿Qué se pretende conocer al término de la investigación?.
• Variables a manejar, planeación del experimento.
Antecedentes
• Definición del problema.
• Modelación. Hipótesis.
• Formulación. Teoría.
• Trabajos previos relacionados con el tema y que sirven de base ó referencia a éste.
Materiales
• Tipo de muestras: ¿Alteradas, inalteradas?.
• Procedencia: características del depósito de origen.
• Procedimiento de obtención.
• Características físicas. Descripción, identificación, clasificación, propiedades índice (Aún
estimadas), estado de esfuerzos en el sitio en el caso de muestras inalteradas.
4. 4
Equipo
• ¿Por qué se selecciona dicho equipo para el ensaye?.
• ¿En qué consiste?.
• ¿Qué condiciones impone el ensaye?.
• ¿Es equipo convencional, modificado ó especialmente diseñado para el ensaye?.
• ¿Cómo funciona?.
• ¿Qué limitaciones tiene?.
• Instrumentos de medición: tipo, rango, discriminación.
• ¿El conjunto requiere calibración?, ¿De qué tipo?, ¿Cómo se realiza?.
Programación de ensayes
• Número y tipo.
• Rango de variación de solicitaciones, magnitud y secuencia de aplicación.
Procedimiento de prueba
• Preparación, labrado, y montaje de especímenes.
• Descripción detallada de la ejecución del experimento.
Resultados y análisis de los mismos
• Recopilación y organización de resultados. Hacer referencia a tablas y gráficas.
• ¿Qué se obtuvo?. Análisis y resultados.
• ¿Se observan discrepancias entre los efectos observados y los esperados?.
• ¿Errores en el ensaye?. ¿Causas posibles?.
• ¿Existe ó es posible establecer un modelo que represente el comportamiento del material ante
las solicitaciones estudiadas?.
• ¿Existe ó es posible establecer un modelo que represente el comportamiento del material ante
las solicitaciones estudiadas?.
• ¿Es posible explicar el comportamiento del suelo durante el ensaye?.
• ¿Los resultados confirman las hipótesis de partida?. (Si es que se hicieron).
Conclusiones
• Presentar en forma concisa las consecuencias de la investigación. Se debe dar respuesta aquí
a las preguntas formuladas en los objetivos.
• Se alcanzaron los objetivos propuestos?.
• Señalar las aplicaciones prácticas de los resultados.
Recomendaciones
• Qué otros aspectos deben estudiarse relacionados con el mismo tema?
• Recomendaciones para futuras investigaciones: procedimiento, equipo, etc.
5. 5
Referencias
• Libros, artículos, folletos, apuntes, comunicaciones escritas o verbales.
• Presentación en orden alfabético: Autor (es), año de publicación (citado entre paréntesis),
título de trabajo, casa editora ó, en el caso de revistas, citar volumen, número, mes: ciudad y
dónde fue publicado el trabajo.
Tablas
• Resumen de datos.
• Comparación de resultados.
• Cálculos respectivos.
• Indicar título, su numeración se hará con números arábigos.
Gráficas, figuras, fotografías
• Numerar con cifrar arábigas e indicar su título: ¿De qué trata?
• Dejar márgenes adecuados.
• Indicar claramente datos importantes: Identificación de las muestras, ensaye, variable que
manejen.
• No más de 3 gráficas en la misma figura.
• Atención a la presentación: usar instrumento de dibujos adecuados, no lápiz.
• Escalas adecuadas a la aproximación de la medición.
• En escalas usar solo múltiplos de 1, 2, 5 o 10 nunca de 3, 4,7.
Anexos
• Todo aquello que no constituya parte esencial del trabajo o de la investigación pero que
contribuya a aclarar o comprender mejor el contenido del informe.
• Desarrollos numéricos o matemáticos.
• Tabla de valores típicos.
• Aplicación de resultados a problemas de geotécnia.
Redacción
• Ordenada. Secuencia lógica de lo general a lo particular, de lo sencillo a lo complejo.
• Clara. Que cualquiera entienda ¡Comunicación!.
• Sencilla. Evitar adornos, no usar palabras o términos rebuscados.
• Precisa. No usar términos cuyo significado no sea claro.
• Breve. Un informe no debe ser muy extenso pero debe ser completo. Es decir sólo
lo esencial, no divagar.
• Conciso. Cortedad, proporcionar la máxima información con el mínimo de palabras.
• Ortografía. Correcto español, redactar siempre en tercera persona.
• Limpia. Sin borrones.
6. 6
Acerca de los informes técnicos.
Con el fin de sistematizar la presentación de los informes y para que sirvan de guía a los autores,
se han preparado las siguientes notas, que evitarán muchas correcciones y acelerarán la aparición
de los trabajos.
El orden que se propone seguir se indicará presentando las diversas partes que comprenden un
informe, dando ejemplos cuando convenga.
Portada y portadilla.
• Título.
Debe enunciar lo esencial del tema estudiado; se procurará que sea breve.
Cuando un artículo trate sólo un aspecto del tema general, será necesario indicarlo, por ejemplo:
LA SISMICIDAD EN EL ESTADO DE VERACRUZ.
Macrosismo del 11 de marzo de 1967.
• Nombres de los autores.
El orden lo fijarán los investigadores, de acuerdo con su participación en el desarrollo del trabajo.
• Índice.
Aparecerán los títulos de los capítulos y sus divisiones (subcapítulos), pero no las subdivisiones:
Resumen
Notación
1. Introducción
1.1 Significado y propósito del estudio.
Resumen.
Se presenta a continuación del índice y sintetiza el informe, para que el lector sepa
inmediatamente de qué trata.
El resumen, junto con el título, debe completar la información sobre el contenido del trabajo. El
título enuncia el tema; el resumen lo desarrolla, aunque condensado.
Notación.
Consiste en una lista de los símbolos utilizados en el texto para expresar ciertos conceptos.
7. 7
Parece preferible apuntarlos alfabéticamente, y en el siguiente orden:
1. Caracteres latinos:
Mayúsculas.
Mayúsculas con subíndice letra.
Mayúsculas con subíndice número.
Minúsculas con subíndice letra.
Minúsculas con subíndice número.
2. Caracteres griegos.
Igual jerarquía a los anteriores.
3. Números.
Las unidades se expresan al final, por ejemplo:
d: Duración de la tormenta en minutos.
s: Pendiente media del cauce, en m.
Introducción ó antecedentes.
Como preámbulo del informe, en lugar de la voz generalidades (aquello que se dice escribe de
manera vaga e imprecisa), es preferible usar el término antecedentes ó introducción.
En esta parte el autor hablará de los trabajos previos que consideró al realizar el estudio; de las
necesidades que dieron origen a la investigación; de las finalidades ó propósitos de la misma; del
programa seguido y de los métodos empleados, todo lo cual se explicará con más detalle en el
cuerpo mismo del texto.
Texto.
Los siguientes capítulos (equipo empleado, pruebas realizadas, métodos seguidos, resultados,
conclusiones y recomendaciones) dependen de cada particular trabajo.
Reconocimiento, referencias, tablas y figuras.
Al final, una nota señala qué personas ó instituciones han colaborado para realizar la
investigación (reconocimiento); después aparecen las referencias, y por último, tablas y figuras.
Formato.
Las distintas secciones del informe van numeradas. Si a su vez, cada capítulo está subdividido en
partes, éstas se distinguirán con cifras decimales añadidos al número que encabeza el capítulo:
1. Introducción.
2. Ensaye de tubos de acero.
2.1 Dispositivos de medición empleados.
2.1.2 Gráficas de esfuerzo - deformación longitudinal.
8. 8
CAPÍTULO I. - MUESTREO EN SUELOS.
I.1 Introducción.
El muestreo en suelos implica la aplicación de los diferentes métodos usados para investigar las
características de un sitio mediante la extracción de muestras alteradas e inalteradas. Las
muestras sirven posteriormente para realizar las pruebas necesarias de laboratorio con el fin de
definir la estratigrafía y propiedades de los suelos y rocas.
I.2 Distintos tipos de muestras.
Para la clasificación preliminar de un suelo, ó para determinar sus propiedades en el laboratorio,
es necesario contar con porciones ó muestras del mismo. En cuanto al propósito con el que se
toman las muestras, éstas se clasifican en muestras de inspección y de laboratorio. De las
primeras sólo se requiere que sean representativas; en cambio, las muestras destinadas a estudios
de laboratorio deben llenar una serie de requisitos sobre tamaño, método de obtención, embarque,
etc. Tanto las muestras de inspección como de laboratorio pueden ser inalteradas, cuando se
toman todas las precauciones para procurar que la muestra esté en las mismas condiciones en que
se encuentra en el terreno del cual procede y alteradas en caso contrario.
En la construcción de cortinas de presas y, en general de las diferentes estructuras de tierra que
integran los distritos de riego, el estudio de los materiales provenientes de bancos de préstamo se
hace, generalmente, con base en muestras alteradas. El estudio de los problemas de cimentación
de las anteriores estructuras requiere, por lo contrario, muestras inalteradas. Conviene observar
que la palabra inalterada no debe interpretarse en su sentido literal. Es imposible evitar que la
muestra sufra cierto grado de alteración durante el muestreo y después de él.
I.3 Tamaño y protección de la muestra.
La cantidad de suelo que hay que enviar al laboratorio depende del programa de pruebas, y debe
ser suficiente para repetir los ensayes cuyos resultados se juzguen incorrectos ó dudosos.
Las muestras alteradas usuales en estudios de materiales provenientes de un banco de préstamo
pueden constar de 50 a 60 kg de material.
El siguiente esquema dá una idea de la forma en la que se reparte una muestra de este tipo en el
laboratorio, y de las cantidades que se necesitan para cada prueba (Fig. 1.1).
9. 9
Para estudios especiales el laboratorio indicará las cantidades necesarias.
Fig. 1.1 Repartición de una muestra en el laboratorio, según la prueba.
Si el material contiene grava, estas cantidades deben incrementarse; cuando el porcentaje de
grava de 40%, debe duplicarse.
Cuando el contenido de agua natural del material no tiene importancia, por ejemplo, si se trata de
un material superficial sometido a grandes variaciones climáticas, o de un material son finos
arcillosos, las muestras pueden ser enviadas al laboratorio en costales de malla cerrada o en
cajones de madera.
En caso contrario, es importante enviar, por lo menos, una porción representativa de la muestra,
con su contenido de agua natural, en un frasco de vidrio con tapa hermética. Figura 1.2
M=
Prof =
SUCS
F =
M –
F –
SPT –
Identificación del sondeo
Núm. de frasco
Número de golpes de
la prueba de
penetración estándar
50 ó 60
kg
3 kg.
14 kg. 4 kg.
1 kg. 1 kg.2 kg.
10 kg.
DENSIDAD LIMITES DE
CONSITENCIA
CONSOLIDACION
ANÁLISIS
GRANULOMETRICO
PROCTOR COMPRESIÓN
TRIAXIAL
PERMEABILIDAD
Profundidad
Clasificación del SUCS
Fecha
10. 10
Las muestras inalteradas deben protegerse recubriéndolas con parafina y brea con una proporción
del 80% de parafina y 20% de brea, sujetándolas con vendas de manta, siguiendo las
instrucciones que se mencionan mas adelante.
I.4 Muestreo superficial.
El muestreo a cielo abierto debe considerarse como el más satisfactorio para conocer las
condiciones del subsuelo. Los bancos de préstamo se muestran, generalmente, abriendo pozos o
zanjas con pico y pala o con la ayuda de medios mecánicos, y labrando calas en las paredes o en
el fondo de la excavación. Las palas de postear y las posteadoras mecánicas permiten obtener
muestras alteradas, pero representativas del suelo, pero sin hacer excavaciones. Se describen a
continuación los principales procedimientos de muestreo superficial, cuyos principios se aplican
fácilmente a métodos de muestreo por medios mecánicos. Independientemente del método
empleado, es importante anotar todas las observaciones realizadas sobre el material “Insitu” en
un registro de campo (Lámina 1.1)
I.4.1 Equipo
Para pozos a cielo abierto.
• Pico y pala.
• Hachuela (piolet)
• Bote de lámina, 18 litros
• Costales o cajones
• Hoja de lámina ó lona de 1.50 x 1.50 m aproximadamente
• Etiquetas
Para sondeos con pala de postear.
• Pala de postear, con extensiones.
• Pala de mano
• Hoja de lámina ó lona de 1.50 x 1.50 aproximadamente
• Costales o cajones
• Etiquetas
Para muestras inalteradas en suelos blandos:
• Tubo muestreador de lámina negra de 1.59 mm (1/16”) de espesor, 12.8 (5”) de diámetro
y 25 cm de longitud con filo en la boca.
• Espátula de abanico y cuchillo
• Vendas de manta.
• Hachuela
• Barreta
11. 11
POZO A CIELO ABIERTO
CON POSTEADORA
BARRENO HELICOIDAL
CLASIFICACIÓN S.U.C.S. Profund. Tipo y tamaño Clasificación y Método
Símbolo Corte* en mts. De las muestras Descripción de Observaciones
tomadas del material excavación
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
* EMPLEAR LAS REPRESENTACIONES CONVENCIONALES
LÁMINA 1.1
OBRA:
SITIO:
BANCO: SONDEO No. :
NIVEL SUP.: PROF. N. A. F.:
COORDENADAS:
DIMENSIONES POZO:
INICIÓ:
FECHA
TERMINÓ:
UNIVERSIDAD A U T Ó N O M A D E G U E R R E R O
REGISTRO DE EXPLORACIÓN
S U P E R F I C I A L
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
UNIVERSIDAD A U T Ó N O M A D E G U E R R E R O
F A C U L T A D D E I N G E N I E R I A
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
REGISTRO DE EXPLORACIÓN
S U P E R F I C I A L
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
12. 12
Para empacar muestras inalteradas
Cajón con tapa
Aserrín, viruta o paja
Estufa de gasolina
Brochas
Vendas de manta
Charola con parafina y brea (Una parte de brea y cuatro de parafina)
I.4.2 Muestras alteradas
El muestreo debe realizarse por capas si la explotación se piensa hacer con escrepas; en caso de
utilizarse palas mecánicas o dragas, el muestreo debe ser integral, o sea, abarcando todo el
espesor de material utilizable.
a) Pozo a cielo abierto. Se abren pozos de 1 m por 1.50 o 2 m hasta una profundidad de 5 m. o
bien hasta encontrar material no excavable con pico y pala, como tepetate, roca, etc., o agua
freática.
En una de las paredes del pozo, se va abriendo una ranura vertical de sección uniforme, de 20 cm
de ancho por 15 de profundidad. El material excavado se recibe totalmente, si el muestreo es
integral, en un bote de lámina; en caso contrario, debe recogerse, por separando, el producto de
cada una de las capas donde cambie el material
Muestreo por capas. La muestra de cada capa vacía en cajón protegido interiormente con forro de
papel, o en un costal de malla cerrada para evitar pérdidas de material fino; al envase deberán
sujetarse dos etiquetas de identificación (banco, pozo y profundidades), una dentro y otra fuera,
figura siguiente.
U. A. G. Identificación de la muestra:
INGENIERÍA
Obra: Procedimiento de perforación:
Sondeo: Profundidad:
Operador: Fecha:
Clasificación SUCS:
Muestreo integral.- El producto de varía capas debe colocarse en un slo envase, con tarjetas de
identificación. Cuando la cantidad del material extraído sea grande, puede cuartearse y envasarse
solo una parte.
b) sondeos con pala de postear. Si el terreno lo permite, puede usarse la pala de postear para
obtener ya sea muestras por capas, o bien de todo el espesor que se va a explotar en la
construcción.
La pala de postear es uno de los métodos manuales de perforación (como el anterior), con que se
pueden obtener muestras alteradas hasta una profundidad de 10 m.
Se introduce la pala de postear con movimiento, de rotación; una vez llena, se saca y se deposita
el material sobre una superficie limpia (lámina ó lona).
13. 13
Esta operación se repite hasta llegar a la profundidad deseada, el producto de cada palada se
deposita, en orden, formando hileras de pequeños moticulos de material (Fig. 1.6). Las
profundidades y espesores aproximados de cada capa se pueden medir con la misma pala.
Muestreo por capas. Los montones que representan una capa deben reunirse en un solo envase,
con sus respectivas tarjetas de identificación.
Muestreo integral. Se mezcla el material de todos los montones y se deposita en un solo envase
con sus correspondientes tarjetas de investigación. Si el volumen total del material es grande, se
puede cuartear y envasar una parte.
c) Cuarteo.- Es el proceso de reducir una muestra de material al tamaño conveniente, y se aplica
frecuentemente en el campo cuando el volumen del material que se obtiene al muestrear un pozo
sobre pasa a la cantidad que se necesita remitir al laboratorio.
Los pasos a seguir son los siguientes:
1. Sobre una superficie limpia se revuelve, varias veces, el material para obtener una mezcla
uniforme; se amontona formando un cono.
2. Con la pala, se extiende el material hasta formar una capa de espesor uniforme y contorno
más o menos regular; se divide, en 4 parte iguales, por medio de dos diámetros a 90° .
3. Se toma el material de dos cuartos opuestos y se desechan los restantes. Estas operaciones
reducen la muestra a la mitad, y pueden repetirse tantas veces como sea necesario para
obtener la cantidad deseada.
4. Una vez reducida la muestra al tamaño requerido, se envasa con sus respectivas tarjetas de
identificación.
I.4.3 Muestras inalteradas.
Los objetivos que se buscan con un sondeo inalterado son: definir la estratigrafía del sitio y
obtener muestras que conservan la estructura del suelo (muestra inalterada), para realizar con
ellas pruebas mecánicas que permitan interpretar su comportamiento bajo las condiciones de
trabajo que sé impondrán. La extracción de muestras inalteradas se puede hacer con métodos
manuales poco muestreadores adecuados a las diferentes condiciones que pueden presentarse.
Las muestras inalteradas deben conservar las condiciones del suelo en su estado natural, por lo
que su obtención, empaque y transporte requieren de cuidados especiales a fin de no alterarlas.
a) Suelos cohesivos duros. Para obtener muestra de este tipo de suelos, se procede de la
siguiente manera:
1. Se limpia y nivela el terreno, y se traza un cuadro de 30 cm. de lado.
2. Se excava cuidadosamente, al rededor del perímetro marcado, hasta una profundidad un
poco mayor que la altura que se quiera dar a la muestra, labrando, al mismo tiempo las
cinco caras descubiertas.
Para obtener la muestra de una pared, se excava alrededor, como se indicó anteriormente,
conservando la cara inferior.
14. 14
3. Con cuidado, se recorta la base de la muestra, para poder desprenderla. Debe marcarse
con una S la cara superior, a fin de darle, cuando se ensaye una posición similar a la que
tenía en ele terreno. Además, debe indicarse, en caso necesario, la dirección en que fluye
el agua.
4. Una vez extraída la muestra debe ser inmediata y cuidadosamente protegida con vendas
de manta impregnadas de parafina y brea; de ser posible, esta protección deberá iniciarse
“ in situ “ al ir descubriendo cada cara, para lo cual se procederá en la forma siguiente.
Se calienta la mezcla de parafina y brea hasta que se haya derretido completamente y, caliente,
con una brocha se extiende la mezcla sobre el vendaje de manta hasta que cubra perfectamente la
muestra. Una vez frió este vendaje, se aplica otro semejante, o bien se extiende sobre el primero
una capa gruesa de parafina y brea.
5. Se coloca la muestra en un cajón de mayores dimensiones que ella, a fin de poder
empacarla con aserrín, pael o paja, de manera que quede protegida contra golpes o
choques durante su transporte. Una de las tarjetas de identificación de adhiere a la
muestra, y la otra a la parte exterior del cajón.
b) Suelos suaves. En suelos suaves, generalmente cohesivos y sin grava, las muestras
inalteradas se obtienen utilizando un tubo muestreador de lamina con filo en una de sus
bocas. El proceso es el siguiente
1. Des pues de limpiar y nivelar el terreno, se introduce el tubo muestreador hasta donde la
resistencia del terreno lo permita.
2. Si con la simple presión no se logra introducir todo el tubo muestreador, se excava a su
alrededor para eliminar la fricción en la cara exterior del mismo.
3. Después de haberlo introducido, se recorta la muestra por su base y se enrasa al tamaño
del tubo.
4. Se protegen las bases de la muestra con vendas de manta impregnadas con parafina y
brea, y se empaca en un cajón con aserrín para evitar que se rompan durante el transporte.
c) Arenas. La extracción de muestras inalteradas de arenas es sumamente difícil; se puede
seguir el procedimiento indicado para el caso anterior, cuando el material es coherente. En
estado incoherente, es difícil evitar alteraciones de la estructura.
Es preferible determinar la relación de vacíos de la arena “in situ”, y con la muestra alterada
reproducir en el laboratorio ese mismo estado.
La obtención de muestras de arena debajo del NAF se discute más adelante.
I.5. Muestreo profundo.
Para el estudio de problemas de cimentación de estructura de tierra o cualquier otra de grandes
proporciones, es necesario tener muestras a profundidades importantes. El programa de muestreo
debe definirse tomando en cuenta las condiciones locales, la naturaleza de la obra y
consideraciones económicas relacionadas con lo anterior. No existen técnicas establecidas para
realizar muestreos profundos, y es común que se desarrollen equipos especiales para un tipo de
suelo o estudio particular. Los procedimientos que se mencionan brevemente más adelante,
deben, por tanto adaptarse a las peculiaridades de cada proyecto.
15. 15
La realización práctica de un muestreo profundo presenta dos problemas principales; el muestreo
mismo y la técnica de avance de la perforación.
I.5.1 Métodos de perforación.
La obtención de muestra del subsuelo requiere la realización de perforaciones para introducir los
muestreadores hasta la profundidad deseada; generalmente las perforaciones son verticales,
ocasionalmente inclinadas y raramente horizontales.
Las perforaciones para geotecnia pueden hacerse con máquina perforadoras obteniéndose
perforaciones de diámetro no mayor de 15 cm. En la tabla 1, se presenta en resumen, los métodos
aplicables a la exploración geotécnica en general.
Tabla No. 1 Métodos de perforación
Método Suelos en que se aplican
Pozos a cielo abierto Todos tipos
Lavado con agua o lodo Cohesivos, blandos, muy adecuados en arenas con
poca grava.
En seco Cohesivos blandos a duros, arriba del nivel freático.
Rotación con agua o lodo Todos tipos.
S
U
E
L
O
S Mixto Todos tipos
R
O
C
A
Relación con agua o lodo. Suelos muy duros, y rocas blandas a duras.
Las perforaciones profundas se realizan, generalmente, por percusión o rotación con circulación
de agua o lodo, en seco por medio de barrenos helicoidales. La circulación de agua o de lodo
altera el contenido de agua de los suelos; siempre será preferible operar en seco, o con lodo muy
viscoso si el muestreo debe realizarse arriba del nivel freático. Independientemente del método
empleado, es importante anotar toda información obtenida durante la perforación en un registro
de campo lam. 1.2
16. 16
PROF.
EN
m
CORTE
(1)
MUESTREO
(2)
RESISTENCIA DE
PENETRACIÓN
(3)
GOLPES/30
20 40 60 80
MÉTODO DE
PERFORACIÓN
(4)
DESCRIPCIÓN Y
CLASIFICACIÓN
DEL MATERIAL
OBSERV.
(5)
5
10
15
20
25
(1) Emplear las representaciones convencionales.
(2) Delimitar las zonas muestreadas, anotar el % de recuperación, indicar el muestreador empleado.
(3) Sólo si se emplea tubo liso ó partido.
(4) Tipo de herramienta, ademe, empleo de lodo bentonítico ó agua, cambios de equipo.
(5) Incidentes de perforación, niveles piezométricos, pérdidas de fluido de perforación.
LÁMINA 1.2
PROYECTO:
SITIO:
PERFORACIÓN No. :
NIVEL DE SUPERFICIE :
COORDENADAS:
PROFUNDIDAD TOTAL:
FECHA DE INICIO:
FECHA DE TERMINACIÓN:
UNIVERSIDAD A U T Ó N O M A D E G U E R R E R O
F A C U L T A D D E I N G E N I E R Í A
REGISTRO DE PERFORACIÓN
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
17. 17
a) Método de percusión y lavado. Este procedimiento económico permite un avance rápido
de la perforación. El equipo necesario incluye un trípode con polea, barras de
perforación., trépanos, una bomba que desarrolle presión de 5 kg/cm2
y gasto mínimo de
45 lt/ min., un malacate con cables de acero de 500 kg con cabeza de fricción para cable
manila, y, de ser necesario un martinete de 140 kg y tramos de ademe.
El tipo del trépano empleado depende del material con que se trabaja; generalmente, se emplea el
trépano de punta en suelos suaves, el de tipo cincel para suelos duros, y el de cruz para gravas y
cantos rodados. El trépano se pone en la parte inferior de las barras de perforación.
Se inyecta agua a presión por las barras de perforación; el agua regresa por el espacio
comprendido entre la tubería y las paredes del pozo, generalmente protegidas contra la erosión
por un ademe. La acción combinada de percusión y de chiflón permite cortar el material que es
llevado a la superficie por el flujo de perforación. El ademe se hinca con un martinete conforme
avanza la perforación si es metálico, ya que puede ser también lodo.
Este método de perforación por lavado es el que se usa con más frecuencia en la exploración de
suelos ya que el equipo empleado es ligero y puede transportarse a sitios de difícil acceso. Este
proceso de perforación es aplicable en arenas con pocas gravas y en suelos cohesivos abajo del
nivel freático.
El método de perforación por lavado se combina generalmente, con un muestreo intermitente con
tubo partido o liso, mientras las características de la suspensión no cambien, es suficiente obtener
una muestra cada 1.50 aproximadamente, colocando el muestreador al extremo de la tubería en el
lugar del trépano. Si se observa un cambio en la suspensión, debe procederse de inmediato a un
nuevo muestreo. Al detener las operaciones de perforación para un muestreo, debe permitirse que
el agua alcance en el pozo su nivel de equilibrio, que corresponde al nivel piezomérico de la capa
atravesada. La altura final debe registrarse cuidadosamente.
La suspensión que sale del pozo se deja decantar en un recipiente en el que se puede analizar El
sedimento. La muestra así obtenida no puede no puede considerarse como representativa del
material, pero permite observar, burdamente, las variaciones de la estratigrafía con la
profundidad.
b) Método de percusión con barretón. Este método consiste en levantar y dejar caer un
barrreton de 150 kg a razón de 30 golpes por minuto, aproximadamente. Se agrega agua a
la perforación, la cual forma una suspensión con el material desprendido por el barreton.
La perforación se limpia por medio de una cuchara. Este procedimiento puede usarse
como auxiliar de avance al encontrar capas de boleo o grava durante una perforación
realizada por otro método.
c) Perforación a rotación en seco. Consiste en perforar con barras helicoidales, que
transportan el material cortado a la superficie mediante la misma hélice. En suelos
inestables, desde la superficie se pone lodo en pasta en las barras helicoidales y girando
estas en sentido contrario se puede estabilizar la perforación, ya que el lodo suministrado
es lanzado por las barras y se enjarra en las paredes. La columna de barras helicoidales,
formada por tramos que se unen con pasadores, lleva en la parte inferior un gavilán que
permite cortar el material. Existe una variante de estas barras, que es el ademe espiral.
18. 18
Funciona de igual forma que las barras helicoidales pero la columna se forma con tubos
que permiten introducir muestreadores como el penetrómetro estándar, el tubo Shelby o el
tubo rotatorio dentado.
Generalmente en la etapa de perforación, el ademe espiral lleva en el interior una varilla central
que en su parte inferior tiene una cabeza de corte; al llegar a la profundidad de muestreo se retira
la varilla y se introduce el muestreador. El ademe espiral puede usarse con otro procedimiento de
operación que se describe en el método de perforación mixta.
Para realizar la perforación se requiere una maquina perforadora para suelos que generalmente va
montada en un camión.
Con el barreno helicoidal existen dos tipos de perforación: la intermitente y la continua.
La primera consiste en hacer penetrar el barrreno en el suelo, a poca profundidad, y sacarlo con el
material adherido a la herramienta. Así se obtiene una muestra muy alterada del subsuelo, la cual
se puede usar para fines de clasificación. El proceso se repite hasta alcanzar la profundidad
deseada. Este método se emplea cuado se requieren pozos anchos y de escasa profundidad
deseada. Este método se emplea cuando se requieren pozos anchos y de escasa profundidad, o
para reconocimiento superficial.
La perforación continua se emplea para realizar pozos de diámetro comprendido entre 5 y 30 cm.
Hasta profundidades que pueden alcanzar 30 m. Con esta finalidad se emplean secciones de
barrenos helicoidales, que se van uniendo hasta alcanzar la profundidad deseada. Este método
presenta ventaja al no requerir lavado de de la perforación, lo que evita cambios en el contenido
de agua de las muestras obtenidas arriba del nivel freático; debajo de este nivel puede usarse agua
o lodo según sea la condición de estabilidad de las paredes, para suministrar el fluido de
perforación se utilizan bombas, que para hacer de ellas una selección adecuada se recomienda
recurrir a las indicaciones del fabricante.
Este método es aplicable a todo tipo de suelo; en los granulares se utilizan lodos densos.
d) Perforación mixta.- Consiste en perforar con el ademe helicoidal, ya descrito, arriba del
nivel freático y luego usando el método de lavado o rotación, por debajo del nivel freático
sin retirar el ademe helicoidal, es decir, introduciendo los tubos de perforación y la
herramienta de corte, una vez que se ha sacado la varilla centra con la cabeza de corte del
ademe helicoidal. Si la parte de la excavación hecha con lavado o rotación es inestable, se
baja el ademe espiral y se prosigue la perforación. Alcanzando el nivel de muestreo, se
saca la herramienta de corte y se introduce en su lugar el muestreador adecuado. Este
procedimiento de perforación es el más eficiente. Se requieren, para hacer la perforación,
una maquina perforada para suelos y una bomba.
e) Perforación en rocas. En la exploración geotécnica generalmente no se profundizan las
perforaciones en roca o son de poco espesor, por tanto, es común realizar la perforación y
muestreo simultáneamente usando barriles.
Para realizar la perforación se requieren una bomba y una maquina de perforación cuya
velocidad de rotación sea mayor que la de las usadas en suelos ( 500 a 3000 r.p.m), barras
de perforación y ademes.
19. 19
I.5.2 Muestreadores.
La información proporcionada por las muestras alteradas, obtenidas durante la perforación, no es,
por lo general, suficiente para el proyectista. Es preferible obtener muestra parcial o
prácticamente inalteradas para conocer con precisión la estratigrafía del subsuelo y las
propiedades de los distintos suelos que la componen.
Para lograr este fin, se recurre a muestreadores profundos, de los cuales existe una extensa
variedad.
Desde luego, de ningún modo y bajo ninguna circunstancia puede obtenerse una muestra de suelo
que pueda ser rigurosamente inalterada; siempre será necesario extraer al suelo de un lugar con
alguna herramienta que inevitablemente alterara las condiciones de esfuerzo en su vecindad;
además, ana vez la muestra dentro del muestreador no se ha encontrado hasta hoy, un método que
proporcione a la muestra, sobre todo en su cara superior e inferior, los mismos esfuerzos que
tenia “in situ “. Por lo anterior cuando se habla de muestra inalterada se debe entender en realidad
un tipo de muestra obtenida por cierto procedimiento que trata de hacer mínimos los cambios en
las condiciones de la muestra “ in situ “, sin interpretar la palabra en su sentido literal.
Condiciones de la muestra “in situ “, sin interpretar la palabra en su sentido literal.
En la tabla 1.2 se describen algunos de los muestreadores profundos de usos más efectivo.
a) Tubo partido.- Este muestreador es el de uso más extendido; sus características le
permiten trabajar en una amplia variedad de suelos.
El muestreador se constituye esencialmente, por dos partes de un tubo de acero, cortado
longitudinalmente, y mantenidas en sus extremos por una cabeza y una zapata. Para unir el
muestreador a las barras de perforación, se usa la cabeza; la zapata de borde cortante, facilita el
hincado. La cabeza contiene un dispositivo obturador para evitar que la muestra se deslice cuando
se recupera el muestreador. Durante el muestreo, la muestra comprime el aire encerrado en el
tubo, la presión levanta el obturador, y permite la salida del aire. Una vez terminado el muestreo,
el obturador vuelve a sellar la salida, y el vacío que se genera en la parte superior del tubo se
opone a todo movimiento de la muestra. Las dimensiones comerciales del tubo partido se dan a
continuación.
MUESTREADOR
TIPO DE
MUESTRA
MODO DE
OPERACIÓN
TIPO DE SUELO
Tubo partido. Alterada. Percusión. Todos los suelos que no contengan
mucha grava.
Tubo liso. Alterada. Percusión. Suelos finos.
Tubo Shelby. Inalterada. Presión Arcillas y limos con poco material
granular.
Tubo de pistón. Inalterada. Presión. Arcillas y limos con poco material
granular.
Denison. * Rotación y presión. Arcillas y limos sin grava abajo del
N.A.F.
T.A.M.S. * Rotación y presión. Arcillas y limos sin gravas.
Wire Line * Rotación y presión. Todo tipo de material.
Barriles. Inalterada. Rotación y presión. Gravas con cantos rodados. Rocas.
20. 20
Diámetro exterior. 5.08 cm (2") 6.35 cm (2 1/2") 7.62 cm (3") 8.89 cm (3 1/2")
Diámetro interior. 3.81 cm (1 1/2") 5.08 cm (2") 6.35 cm (3 1/2") 7.62 cm (3")
Para mantener la muestra en el tubo cuando el material es suelto, se puede agregar una trampa de
hojas de lámina a la parte inferior del tubo, la cual no se opone a la entrada de la muestra, pero sí
a su salida.
El muestreo con el tubo partido puede ser continuo o intermitente. El muestreador continuo es
más seguro, y no requiere mucho más tiempo que el intermitente.
Al hincar el tubo partido, se realiza la llamada “Prueba de Penetración Estándar”, la cual por
rigor, debe efectuarse con tubo partido estándar.
El tubo partido se hinca primeramente 15 cm en el fondo de la perforación, luego con un
martinete que pese 63.5 kg (140 lb) que cae libremente de una altura de 76 cm (30”). Se cuenta el
número de golpes necesarios para que penetre 30 cm. más. Los primeros 15 cm que se penetró no
se consideran. El número de golpes permite estimar la compacidad de los estratos arenosos y
burdamente, la resistencia a la compresión simple de las arcillas.
Es común realizar esta prueba con un tuno partido de dimensiones diferentes de las del tubo
partido estándar; los resultados pueden correlacionarse mediante la ecuación:
22
DiDe
NE0005.0
B
−
=
En donde:
B = Número de golpes equivalente a los del tubo estándar
De = Diámetro exterior
Di = Diámetro interior
P = Peso del martinete
N = Número de golpes para 30 cm. De penetración con el muestreador usado.
E = Energía, Ph
h = Altura de caída del martinete.
De acuerdo con investigación, se dice que la cuenta de golpes en un terreno arenoso, uniforme y
homogéneo, aumenta con la profundidad. En otras palabras, para hacer que penetre el tubo 30
cm. en el terreno se necesita más energía a profundidad mayor que cerca de la superficie. En
efecto, el ensaye de penetración es básicamente un ensaye de resistencia al esfuerzo cortante, y
esta resistencia, es un depósito de arena, uniforme, depende del peso del recubrimiento o de la
sobrecarga, es decir, de la profundidad desde la superficie.
La arena fina es, en general, un terreno excelente para cimentaciones si se evita que puedan fluir
de debajo de la fundación o si es ligeramente cohesiva por estar mezclada con algo de arcilla. Sin
embargo, la cuenta de golpes en este terreno puede ser baja. A veces por la proximidad del agua
freática, se puede explicar un decrecimiento del número de golpes en un terreno aparentemente
uniforme. Las arenas finas saturadas de agua pueden aparecer fluidas bajo los golpes del
martinete.
21. 21
Es práctica casi general introducir variantes en la prueba de penetración estándar. Muchos
perforistas acostumbran contar el número de golpes necesarios para que el tubo penetre de 5 a 10
cm. con el fin de observar las variaciones locales de resistencia del material. Si después de 50
golpes, el tubo no ha penetrado completamente, se suspende la prueba y se anota la profundidad
de penetración.
Después de cada avance de 30 cm se retira el muestreador y se remueve la muestra obtenida, la
cual debe protegerse contra las pérdidas de humedad en un frasco hermético.
En suelos arcillosos, las muestras conservan algunas de las características del suelo inalterado,
pero solo pueden usarse para clasificar el material y determinar sus propiedades índices.
En suelos no cohesivos, el material se compacta durante el hincado, y la compacidad relativa de
la muestra no puede considerarse como representativa de la del suelo “in situ”. Este último dato
puede estimarse a partir de la prueba de penetración estándar.
Resumiendo; una cuenta elevada de golpes indica buenas características para cimentación en
terrenos con una estructura estable principalmente en arenas que sean gruesas. En terrenos de
estructura alterable como arcillas, o limos, la cuenta de golpes indica solamente la resistencia al
esfuerzo cortante en el momento en que se hizo el ensayo. Con todas sus incertidumbres, el
ensayo de penetrabilidad da, sin embargo, de forma rápida y económica, una idea de las
condiciones de un terreno para cimentación. Este ensayo se debería efectuar en toda clase de
estudios para cimentaciones de suelos, excepto, naturalmente, en los casos que son evidentes, de
terrenos de gravas muy gruesas, gravillas, o fluidos y otros semejantes..
b) Tubo Liso. Este muestreador es una variante del anterior; tiene las mismas dimensiones,
pero es de una sola pieza, lo que lo hace más resistente. En su interior lleva una camisa de
polietileno, dentro de la que queda alojada la muestra hasta llegar al laboratorio. Este
muestreador es mas eficiente en suelos arcillosos que el tradicional tubo con abertura
lateral, pero ofrece dificultades de empleo cuando el suelo es muy compacto y contiene
arenas o limos arenosos.
Conviene observar que la funda de polietileno que protege la muestra no es
suficientemente impermeable para impedir completamente la evaporación. Es conveniente
no exponer la muestra al aire durante un tiempo excesivo.
c) Tubo de Pared Delgada Shelby. Los tubos de pared delgada entre los cuales los del tipo
Shelby, que corresponden a una marca de tubos duros, estirados, sin costura, son los mas
usados , permiten obtener muestras inalteradas en suelos blandos.
Para un diámetro de muestra y un procedimiento de hincada dado, la alteración depende,
esencialmente, de la relación de áreas definida en la forma siguiente:
100
D
DD
(%)Ar 2
e
2
i
i
e
×
−
De donde:
De: Diámetro exterior del tubo
Di: Diámetro interior
22. 22
Se procura que la relación permanezca entre el 10 y 15 % y que, al mismo tiempo, el espesor de
las paredes del muestreador quede entre 3 y 4 % del diámetro exterior del tubo.
Antes de bajar el muestreador en el pozo, este debe limpiarse del material residual de la
perforación; las paredes deben encontrarse perfectamente estabilizadas, con lodo bentonítico y
ademe. El muestreador debe hincarse a presión en forma continua, con una velocidad de
penetración comprendida entre 15 y 30 cm/seg.
Antes de sacar el tubo del pozo, se hacen girar las barras de perforación para cortar el extremo
inferior de la muestra. Se saca entonces el muestreador, se mide la recuperación obtenida, es
decir, la relación entre la longitud de la muestra y la profundidad de penetración del muestredor,
y se sellan los extremos del tubo con tapones de parafina. Cada tubo se identifica con una
etiqueta con los datos de localización del pozo, profundidad de muestreo, fecha, y toda aquella
información que se considere conveniente agregar sobre la operación o el material.
Al realizar el muestreo en suelos muy blandos con alto contenido de agua, el muestreador debe
dejarse en reposo durante algún tiempo para que aumente la adherencia entre el material y el
tubo. En arenas, especialmente en las situadas bajo el nivel freático, es muy difícil lograr que la
muestra permanezca en el muestreador, por lo que se tiene que recurrir a procedimientos más
elaborados o a la información indirecta obtenida por la prueba de penetración estándar.
Los tubos Shelby más empleados se presentan a continuación, los cuales se presentan en
longitudes hasta de 30” (76.20 cm). Son muy comunes y cómodos los tubos de 3” (7.62 cm) de
sección y de 36” (91.44 cm) de longitud, que permiten la extracción de muestras de 30” (76.20
cm) con este tipo de tubos.
Diámetro exterior. 6.35 cm (2 1/2") 7.62 cm (3") 8.89 cm (3") 10.16 cm (4")
Diámetro interior. 6.03 cm (2 3/5") 7.30 cm (2" 7/8) 8.57 cm (3 3/8") 9.85 cm (3 7/8”
Los tubos Shelby disponen, en su parte superior, de un sistema obturador similar al del tubo liso.
Existe otro diseño, preferible, en el que el sistema obturador mencionado se ha cambiado por un
pistón con asiento de hule que sella por el peso propio de la muestra y del tubo. El sello obtenido
es muy efectivo.
Es recomendable barnizar el interior de los tubos para permitir el almacenamiento prolongado de
la muestra sin que se oxide el metal.
d) Muestreadores de Pistón.- Estos muestreadores son tubos cuyo extremo inferior puede
cerrarse por medio de un pistón que se maneja desde la superficie por medio de un
vástago. Así se puede clavar en el terreno el tubo con su extremo cerrado, hasta llagar a la
profundidad deseada, y evitar que el material se azolve entre el tubo antes de llegar al
nivel de muestreo.
Hay tres clases de muestreadores de pistón:
• Estacionario
• Tráctil
• Libre
23. 23
d.1) En el muestreador de tipo estacionario, el vástago del pistón se sujeta al varillaje, de
forma que el pistón quede enrasado con el borde cortante del mismo. El pistón llega en esta
posición al nivel en que se va a tomar la muestra. En general este nivel es el fondo del
revestimiento. Durante toda la toma de muestra el pistón permanece en dicho nivel, para lo
que se desconecta el vástago del varillaje y se sujeta al revestimiento o a algún otro objeto fijo
en la superficie del terreno. Cuando el tubo esta lleno. Se desconecta de nuevo el vástago y
comienza el proceso de extracción hasta que se alcanza la posición. La posibilidad de un
movimiento de descenso del tubo durante la extracción se elude por una abrazadera cónica
especial.
La recuperación obtenida por este procedimiento está próxima al 100 %. El método presenta, sin
embargo algunos inconvenientes, como el manejo de dos juegos de barras que representa una
pérdida apreciable de tiempo. Otro inconveniente es que la muestra debe sacarse en el campo
para que pueda volver a utilizar el muestreador. Esta última operación se realiza con la ayuda del
pisón, e implica alteración de la muestra. Algunos muestreadores de pistón fijo llevan una camisa
interior en la que queda alojada la muestra.
Una variante interesante de este instrumento es el llamado muestreador Sueco, en el que el Pistón
se maneja por medio de un cable, lo que evita el doble juego de barras. Una hoja metálica cubre
además, la muestra conforme va penetrando en el muestreador. Se puede obtener en esta forma,
muestras muy largas y poco alteradas.
d.2) Muestreador de pistón tráctil.- Este muestreador, está constituido por un tubo donde se
alija un pistón; ambos se manejan con el mismo juego de barras. En este tipo de muestreador, el
pistón se retrae antes de empezar el muestreo. La forma de operar es la siguiente:
Se baja el muestreador hasta el fondo de la perforación con el pistón obturando la entrada del
tubo. Se hacen girar las barras hacia la izquierda, a fin de que se suelte el pistón que está fijando
al tubo por una flecha con rosca izquierda. Se sube el pistón con las barras de perforación hasta
su posición superior, donde se fija haciéndole girar nuevamente hacia la izquierda, sin llegar
hasta el topo de la rosca para dejar abiertas las salidas del aire.
cp
r
tp
cp
r
tp
cpr
cp
(a)
(b)
(c)
(a)
tp
vp vp vp
24. 24
Una vez girando el pistón, se hinca el tubo y se hacen girar nuevamente las barras hasta cerrar
las salidas de aire, haciendo fallar, al mismo tiempo, la sección inferior de la muestra. Los
inconvenientes de este muestreador puede ser, que el tubo puede llenarse de agua al subir el
pistón y, si las salidas se obstruyen, el aire a presión que permanece en el tubo puede dificultar el
muestreo. A pesar de lo anterior, el pistón tráctil es uno de los más usados en suelos blandos,
debido a su sencillez y fácil operación.
d.3) El muestreador de pistón libre, tiene un pistón que se mueve libremente con la parte
superior de la muestra. El de pistón estacionario funciona como el de pistón libre si no se sujeta al
revestimiento o a la superficie del terreno durante la hinchadura.
e) Muestreador Denison. En suelos duros, los tubos de pared delgada sencillos se doblan y
alteran la zona en que se hincan. Se recurre entonces, a muestreadores mas elaborados.
Generalmente el muestreador Denison se utiliza para desmenuzables, y también algunos
tipos de arenas y limos cohesivos sobre todo si están sobre el nivel hidrostático. La
presencia de partículas duras, como gravas o fragmentos de roca puede estropear e incluso
destruir una muestra de un terreno blando, ya que la corona los tritura contra la muestra al
ir avanzando el sondeo.
Este muestreador consta de sus tubos concéntricos. El exterior dispone de una zapata dentada que
corta el material por rotación. El interior lleva, en su parte inferior, una zapata cortante que
sobresale del tubo exterior y está montada en baleros, de tal forma que pueda permanecer fijo al
girar el tubo exterior. Dentro del tubo interior, se aloja una camisa donde la muestra queda
retenida. Una trampa de hojas metálicas dificulta la salida de la muestra una vez que se ha
introducido. Opera de la siguiente forma:
Se baja el muestreador al fondo de la perforación y se hinca a presión la zapata interior. En esta
forma, se protege la muestra contra al erosión, y se evita que gire el tubo interior al hacerlo al
exterior. Se da al tubo exterior una velocidad de rotación comprendida entre 50 y 200 rotaciones
por minuto, la cual debe elegirse en función de los primeros resultados obtenidos. Durante la cual
debe elegirse en función de los primeros resultados obtenidos. Durante toda la operación se aplica
presión vertical por medio de un sistema hidráulico y se hace circular agua o lodo de perforación.
Una ve lleno el muestreador, se saca y extrae la muestra, y se procede en la forma indicada para
tubos de pared delgada.
La distancia que guardan entre si los extremos de las zapatas interior y exterior tiene gran
influencia sobre el grado de alteración de la muestra. Esta distancia debe poder modificarse; es
importante, para ello, disponer de un juego de zapatas o de muestreador que cuente con un
dispositivo de ajuste. En suelos blandos, la distancia debe ser máxima (1 cm aprox.), para sustraer
la muestra a la erosión del fluido de perforación. En suelos muy duros, esta distancia puede ser
nula e inclusive, puede convenir que la zapata interior sea más corta que la exterior. En suelos
heterogéneos, se usa una variante del tubo Denison, conocida como “Pitcher Sampler”. Este
muestreador lleva, en su parte superior, un resorte que ajusta la distancia arriba mencionada a la
dureza del suelo. El empleo de agua o lodo para la perforación limita la aplicación de los tubos
Denison al muestreador abajo del nivel freático.
f) Muestreador T.A.M.S.- El campo de aplicación de este muestreador son los suelos duros
localizados arriba del nivel freático.
25. 25
Opera de manera similar a la del tubo denison; sin embargo, no se emplea fluido de perforación,
pues el material cortado se elimina por medio d una espiral. Este muestreador esta constituido por
dos tubos concéntricos. El interior tiene una zapata lisa, y está montado sobre baleros; el exterior
lleva una espiral para desalojar el material cortado por un gavilán colocado en su extremo. La
calidad de las muestras obtenidas, esta íntimamente ligada con las condiciones del subsuelo y la
velocidad de rotación la cual queda comprendida, generalmente, entre 50 y 10 rpm, y debe fijarse
experimentalmente para cada caso particular.
g) Wire Line.- Hasta ahora ha sido esencialmente usado para sondeos peroliferos, representa
una solución práctica al problema de pérdidas de tiempo debidas a operaciones de
montaje y desmontaje de las barras de perforación que deben realizarse para cada
muestreo. El sistema consiste en emplear barras de perforación de gran diámetro que
sirvan, al mismo tiempo, como ademe, y que permitan el paso de un muestreador o de una
herramienta de ataque, según la operación que se desee realizar.
Las barras de perforación pueden llevar una espiral exterior que permita trabajar en seco, arriba
del nivel freático.
h) Barriles.- Las técnicas de muestreo en rocas se aplican también, en ocasiones, a suelos
duros o gravosos. Se usan dos tipos de barriles, el sencillo y el doble. De este último
existen dos clases; en la otra, giran independientemente, de un modo similar el tubo
Denison. El segunod tipo conocido como barril “Swivel”, es el mejor que protege a la
muestra. La herramienta de ataque es por lo general una broca circular cuyas
características de dureza deben adaptarse a la roca muestreada. Es común que la broca
se diseñe empíricamente para un tipo de roca dada.
I.6. Muestreo abajo del nivel freático.
Los materiales cohesivos colocados abajo del nivel freático pueden ser muestreados por los
métodos antes descritos; las arenas y gravas son, por lo contrario, difíciles de muestrear y
generalmente hay que recurrir a equipos complejos y costosos.
Los prestamos de grava y arena se encuentran con frecuencia en el lecho de un río, parcial o
totalmente abajo del nivel freático. Para extraer muestras de dichos materiales, es necesario
recurrir a cucharas de 60 a 90 cm de diámetro, operadas con equipo rotatorio de baja velocidad.
Desgraciadamente, es práctica como sacar muestras con draga; los especimenes así obtenidos no
son representativos del deposito, ya que se encuentran lavados de fracción fina. La estimación de
la permeabilidad de los materiales así muestreados resulta errónea, lo que causa dificultades
importantes durante la ejecución del trabajo. A poca profundidad, es posible obtener muestras de
arena abajo del nivel freático se toma la precaución de bajarlo localmente por medio de pozos de
bombeo. El nivel del agua debe mantenerse un metro o dos abajo del fondo de la excavación.
El muestreo inalterado en arenas abajo del nivel freático puede hacerse empleando el muestreador
“Rishop”, que da una cohesión aparente al material permitiendo el desarrollo de fuerza capilares
en la muestra. En el pasado, también se ha recurrido a métodos de inyección de asfalto o de
congelación. Los procedimientos son costosos; por lo tanto, en muchos problemas prácticos se
recurre a métodos indirectos para estimar las propiedades de las arenas localizadas abajo del nivel
freático. La prueba de penetración estándar y las de bombeo son las más usadas para este fin.
26. 26
CAPÍTULO II. IDENTIFICACIÓN DE SUELOS EN EL CAMPO.
II.1 Introducción
El problema de la identificación de los suelos es de importancia fundamental en la ingeniería;
identificar un suelo, es en rigor, encasillarlo dentro de un sistema previo de clasificación, siendo
aceptado universalmente el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS), obviamente,
el suelo se ubicara en le grupo que le corresponda según sus características.
La identificación permite conocer en forma cualitativa, las propiedades mecánicas e hidráulicas
del suelo, atribuyéndose las del grupo en que se sitúe; cabe aclarar que en la identificación la
experiencia juega un papel muy importante en la utilidad que se pueda sacar de la clasificación.
Para la identificación de los gruesos y finos en le campo se siguen criterios, que rigen en el
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, de granulometría y plasticidad de acuerdo a lo
siguiente:
II.2 Identificación de suelos gruesos en el campo.
En el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, para diferenciar los suelos gruesos de los
finos se toma como referencia la malla No.200 ( 0.074 mm ), tal que lo retenido se consideran
suelos gruesos y los que pasan suelos finos.
Los materiales constituidos por partículas gruesas se identifican en el campo sobre una base
prácticamente visual. Para tal efecto se extiende una muestra seca del suelo sobre una superficie
plana y se juzgará en forma aproximada sobre su:
II.2.1 Tamaño.
El SUCS, para clasificar los suelos en cuanto a su tamaño, considera el criterio de porcentajes, de
tal manera que si más del 50 % del suelo es visible a simple vista a una distancia de 20 cm., las
partículas individuales se consideran un suelo fino, caso contrario será suelo grueso.
Dentro de los suelos gruesos se consideran las gravas y las arenas, se aplica el mismo criterio
anterior, para ello se toma como referencia el tamaño de ½ cm. como equivalente a la malla N°4
que separa las gravas de las arenas, siendo las primeras lo retenido. En la tabla puede verse el
nombre del suelo y su ejemplo vulgar.
Para el caso del tamaño de las partículas finas es conveniente, además del examen visual tener en
cuenta la plasticidad de los suelos. En lo referente a la graduación es conveniente, a fin de
adquirir experiencia, comparar graduaciones estimadas, como las obtenidas en el laboratorio,
cada vez que haya oportunidad.
II.2.2 Color y tono.
Existe toda la gama de colores y tonalidades en la naturaleza.
27. 27
II.2.3 Forma de los granos.
En todos los suelos son mas comunes las formas equidimensionales, pudiendo ser ésta de tipo
redonda, sobre redonda, angulosa y subangulosa. Es frecuente las formas subredondeadas en
suelos de origen transportado y las angulosas de los suelos de origen mecánico producto de
trituración.
II.2.4 Graduación.
En función de los diferentes tamaños que se presentan en el suelo que se esté analizando, se
distinguen dos tipos de graduaciones: los suelos mal graduados y los bien graduados, los
primeros presentan partículas prácticamente de un solo tamaño y en lo segundos existe
prácticamente toda la gama de tamaños considerados como suelos.
II.2.5 Composición mineralogica.
Es conveniente observar que tipos de minerales son los que predominan en el suelo para tener
idea básicamente de su dureza, esto se hará en forma visual sobre superficies frescas de los
suelos, teniendo en cuenta los antecedentes sobre mineralogía y petrología del curso de Geología.
II.2.6. Origen geológico.
En cuanto al origen geolólogico de los suelos, los más utilizados para fines de ingeniería, son los
de origen aluvial, volcánico y eólico. Los de origen aluvial se caracterizan por su forma
redondeada, siendo el agente de transporte el agua. Los de origen volcánico se presentan en las
cercanías donde tuvo erupción algún volcán y presentan aristas siendo común la forma angulosa.
Los de origen eólico son suelos que presentan uniformidad en sus granos, siendo el agente de
transporte el aíre.
II.3. Identificación en el campo de los suelos finos.
Una de las ventajas del SUCS, es el criterio para identificar en el campo los suelos finos contando
con algo de experiencia. El mejor modo de adquirir esa experiencia es el aprendizaje al lado de
quien ya lo posea, a falta de tal apoyo se aconseja el comparar sistemáticamente los resultados de
la identificación de campo con los suelos de laboratorio.
Las pruebas manuales para la identificación de los suelos, las lleva a cabo el perforista en cada
una de las muestras extraídas, siendo necesario que el ingeniero civil, conozca los diferentes
métodos usados para la identificación de los suelos en el campo. Las principales bases de criterio
para identificar suelos finos en el campo son las investigaciones de las características de:
1. Movilidad del agua ( reacción al agitado )
2. tenacidad (Consistencia cerca del Limite Plástico).
3. Resistencia en estado seco. (características al rompimiento)
4. Color
5. Olor
6. Brillo (al corte)
7. Prueba del ácido
8. Adherencia a la piel.
28. 28
II.3.1 Movilidad del agua (reacción al agitado).
Después de quitar las partículas mayores que la malla N° 40, prepárese una pastilla de suelo
húmedo, aproximadamente igual a 10 cm3
. Si es necesario, añádase suficiente agua para dejar al
suelo suave pero no pegajoso. El criterio es tener la masa del suelo con un contenido de humedad
que permitirá formar la pasta no demasiado fluida.
Colóquese en la palma de la mano y agítese horizontalmente, golpeando vigorosamente contra la
otra mano varias veces, lo que provoca la aparición de agua en la superficie de la pastilla, la que
adquiere una consistencia de hígado y se vuelve lustros. Cuando la pastilla se aprieta entre los
dedos el agua y el lustre desaparecen de la superficie, la pastilla se vuelve tiesa y finalmente se
desmorona.
La rapidez de la aparición del agua durante el agitado, y su desaparición durante el apretado sirve
para clasificar la clase de suelo fino.
Las arenas limpias muy finas, uniformes no plásticas (SP y SM), dan la reacción más rápida y
distintiva, mientras que los limos inorgánicos (ML), tales como el polvo de roca, y tierras
diatomáceas (ML), dan una reacción rápida moderada; mientras en las arcillas situadas sobre la
línea “A” (CL, CH) y arcillas plásticas (CH), tienen una relación extremadamente lenta o nula.
II.3.2. Tenacidad (consistencia cerca del limite plástico)
La prueba se realiza sobre un espécimen de consistencia suave, similar a la masilla y de
aproximadamente 10 cm3
.
Rólese la masilla hasta formar un rollito de unos 3 mm, de diámetro, que se amasa y vuelve a
rolarse cuantas veces lo permita el suelo.
Se observa que la pérdida paulatina de agua, aumenta la rigidez del rollito a medida que el suelo
se va acercando al límite plástico, al llegar al límite plástico el rollito se parte en fragmentos y se
desmorona. El rollito es más rígido y tenaz cerca del límite plástico, cuando más alta sea la
posición del suelo respecto a la línea “A” (CL, CH), la rigidez se nota al romper el rollito cerca
del límite plástico entre los dedos.
El suelo ligeramente sobre la línea “A”, como arcillas glaciales (CL, CH), los rollitos son de
media tenacidad.
Los suelos que caen bajo la línea “A” (ML, MH, OL y OM), producen rollitos poco tenaces cerca
el límite plástico. En el caso de suelos micáceos, los rollitos se muestran muy débiles y
esponjosos. Todos los suelos bajo la línea “A”, excepto los OH próximos a ella, la masa producto
de la manipulación entre los dedos posterior al rolado, se muestra suelta y se desmorona
fácilmente cuando el contenido de agua es menor que el correspondiente al límite plástico. La
plasticidad de los suelos está en función directa del número de veces que se permitió hacer la
prueba. Se deduce que en una arcilla, se podrá efectuar la operación mas veces que en un limo, y
en este más veces que en una arena.
29. 29
II.3.3. Resistencia en estado seco (característica al rompimiento)
Después de eliminar las partículas mayores que la malla N° 40, una pastilla de suelo se moldea
hasta alcanzar una consistencia de masilla, añadiendo agua si es necesario. Déjese secar la
pastilla completamente en un horno, al sol o al aire y pruébese su resistencia rompiéndola y
desmoronándola entre los dedos. Esta resistencia es una medida de carácter y cantidad de la
fracción coloidal que contiene el suelo. La resistencia en estado seco aumenta con la plasticidad.
Una alta resistencia en estado seco es característica de las arcillas CH. Un limo inorgánico típico
posee solamente muy ligera resistencia. Las arenas finas limosas y los limos tienen,
aproximadamente, la misma ligera resistencia, pero pueden distinguirse por el tacto al pulverizar
el espécimen seco. La arena fina se siente granular mientras que el limo típico de la sensación
suave de la harina.
II.3.4. Color.
En exploraciones de campo el color del suelo, suele ser un dato útil para diferenciar los estratos y
para diferenciar tipos de suelo, cuando se posea experiencia local.
Existen criterios como que el color negro y otros de tonos oscuros suelen ser indicativos de la
presencia de materia orgánica coloidal. Los colores claros y brillantes son propios más bien de
suelos inorgánicos.
II.3.5. Olor.
Los suelos orgánicos (OH, y OL), tienen por lo general un olor distintivo, que puede usarse para
identificación; el olor es particularmente intenso si el suelo está húmedo, y disminuye con la
exposición al aire, aumentando, por el contrario, con el calentamiento de la muestra húmeda.
II.3.6. Brillo (al corte).
Esta prueba se lleva a cabo solo en suelos de consistencia media, que permitan la operación de
cortar el material, si al efectuar el corte queda una superficie brillante, esto nos indicará la
existencia de arcillas plásticas.
II.3.7. Prueba del acido.
Este ensaye se utiliza exclusivamente para determinar en los suelos, la presencia de carbonatos de
calcio o sales.
Se vierten unas gotas de ácido clorhídrico rebajado sobre la muestra y si efervece indícala
presencia de ese elemento.
II.3.8. Adherencia a la piel.
Esta prueba ha dado magníficos resultados y consiste en dejar seca en cualquier parte del brazo o
mano, una delegada porción del suelo en estado de lodo, que al ir perdiendo humedad se adhiere
a la piel con mayor o menor fuerza.
30. 30
Los limos se adhieren con menor fuerza que las arcilla y se pueden despegar de la piel al frotarlo
con el dedo, no así las arcillas que dejan la sensación de piel estirada, y no se desprende tan
fácilmente de la piel.
INVESTIGACIÓN PARA: NÚMERO Y LOCALIZACIÓN DE
SONDEOS.
PROFUNDIDAD MÍNIMA (d)
Sitios inexplorados de gran
extensión.
a = 0.1 A
Sitios con suelos blandos de gran
espesor.
30< b < 60 m
Estructuras grandes cimentadas en
zapatas aisladas cercanas.
b = 15 m y en sitio de concentraciones
con cargas.
Almacenes de gran área para cargas
ligeras.
n= 5,4 en las esquinas y 1 en el centro.
Intermedios si son necesarios para
definir la estratigrafía.
Hasta donde el esfuerzo vertical
sea 10% de la carga aplicada en la
superficie ó mínimo dos veces el
ancho de la zapata.
Cimentaciones rígidas aisladas con
área 250<A<1000 m²
n= 3,2 en el perímetro y 1 en el centro.
Intermedios si son necesarios para
definir la estratigrafía.
Cimentaciones rígidas aisladas con
área A<250 m²
n = 2 en esquinas opuestas. Intermedias
si son necesarios para definir la
estratigrafía.
Hasta donde el esfuerzo vertical
sea 10% de la carga aplicada en la
superficie.
Taludes. 3<n<5 en la sección crítica.
Diques y estructuras de retención de
agua o líquidos
Preliminares b = 60 m
Detalle b = 30 m
y en las zonas criticas
Tal que la superficie probable de
falla este arriba del fondo del
sondeo d= 0.5 del ancho de la
base del dique de la tierra o 1.5 de
la altura para diques pequeños de
concreto
a = Área tributaria máxima por sondeo en m2
b = Espacimiento entre sondeos en m.
n = Número de sondeos.
A = Área de la cimentación en m2
B = ancho de la cimentación en m.
d = Profundidad mínima de sondeo a partir de la profundidad de desplante de la cimentación
en m.
31. 31
NOMBRE LÍMITES DE TAMAÑO EJEMPLO VULGAR
Boleo. 305 mm ó mayores (12 pulg). Mayor que una pelota de baloncesto.
Canto rodado. 76 mm a 305 mm (3 a 12 pulg). Naranja - Sandía.
Grava gruesa. 19 mm a 76 mm (3/4 a 3 pulg). Uva - Naranja.
Grava fina. 4.76 mm a 19 mm (malla 4 3/4 pulg). Chícharo - Uva.
Arena gruesa. 2 mm a 4.76 mm (malla 10 a malla 4). Sal de cocina.
Arena mediana. 0.42 mm a 2 mm (malla 40 a malla 10). Azúcar.
Arena fina. 0.074 mm a 0.042 mm (malla 200 a malla 40). Azúcar en polvo.
Finos. Menores de 0.074 mm (malla 200). *
* Las partículas menores que la arena fina no se pueden distinguir a simple vista a distancia de 20 cm
MÉTODO TÉCNICA USO LIMITACIONES
Prueba de
Veleta.
Introducir una veleta en el
suelo y medir su momento de
torsión.
Para medir su resistencia al
corte sin manejo de muestras
inalteradas.
Resultados dudosos en los suelos
arenosos y gravosos.
Prueba de Carga
en Placa.
Cargar una placa en
incrementos y medir los
asentamientos provocados.
Definir la capacidad de carga y
asentamientos.
No confiable en estratos de baja
potencia ó erráticas.
Prueba
Presiométrica
(Presiómetro).
Introducir una sonda a
diferentes profundidades y
medir el cambio de volumen
en los incrementos de presión.
Determinar la presión límite y
módulo de deformación para
calcular la capacidad de carga y
asentamientos.
Se adquiere una técnica de
perforación apropiada para el
método.
Prueba de
Permeabilidad.
Bombear agua hacia adentro ó
hacia afuera del pozo y medir
el cambio de nivel de agua en
agujeros adyacentes para
definir la velocidad de cambio
del nivel de agua en el pozo.
Para definir la permeabilidad
horizontal de la masa del suelo.
Dudosa por arriba del nivel
freático y para definir
permeabilidad vertical.
Peso
Volumétrico.
Excavar un agujero, pesar el
suelo, medir el volumen
usando arena ó agua con una
membrana de hule.
Para el control de la
compactación en el campo.
No aplicable con nivel freático
alto.
Penetrómetro
Estático.
Se hinca a presión un cono
instrumentado, que mide las
resistencias de punta y
fricción.
Definir indirectamente la
estratigrafía y resistencia al
corte de los suelos.
No funciona en gravas.
Penetrómetro
dinámico.
Se hinca por golpeo un tubo
muestreador estándar y se
obtiene el número de golpes
por 30 cm de penetración.
Definir directamente la
estratigrafía y resistencia al
corte de los suelos.
No funciona en suelos blandos.
32. 32
Tabla 2.1
CARACTERÍSTICAS Límite Líquido constante pero
Índice Plástico creciente.
Índice Plástico constante, pero
Límite Líquido creciente.
Compresibilidad. Prácticamente la misma C r e c e.
Permeabilidad. D e c r e c e. C r e c e.
Razón de variación D e c r e c e.
Tenacidad. C r e c e. D e c r e c e.
Resistencia en estado seco. C r e c e. D e c r e c e.
40
30
20
10
COLORES TONOS
Café.
Gris. Grisáceo.
Amarillo. Amarillento.
Rojo. Rojizo.
Negro. Negruzco.
Verde. Verdoso.
Blanco. Blancuzco.
Anaranjado. Anaranjado.
Ip
Línea B
Línea A
Compresibilidad
Permeabilidad
l. L
10 20 30 40 50 60 70 80 90
70
60
20
33. 33
CONSISTENCIA. IDENTIFICACIÓN DE CAMPO.
Muy blanda. Fácilmente penetrable con el puño (varios centímetros).
Blanda. Fácilmente penetrable con el pulgar (varios centímetros).
Media. Puede ser penetrada con el pulgar con un esfuerzo moderado
(varios centímetros).
Dura. Puede ser penetrada con el pulgar con un esfuerzo moderado
(varios centímetros).
Muy dura. Fácilmente marcada con la uña del pulgar.
Durísima. Marcada con dificultad por la uña del pulgar.
D E S C R I P C I Ó N POROSIDAD RELACIÓN DE HUMEDAD CONTENIDO DE HUMEDAD
n (%) VACÍOS: e w (%) γS (ton/m³) γSat (ton/m³)
Suelta 46 0.85 32 1.43 1.89
Arena uniforme
Densa 34 0.51 19 1.75 1.89
Suelta 37 0.60 22 1.65 2.02
Arena bien
Graduada
Densa 20 0.25 9 2.12 2.32
Baja plasticidad 49 0.95 35 1.38 1.87
Limo
Alta plasticidad 68 2.16 80 0.85 1.54
Blanda. 55 1.20 45 1.22 1.77
Arcilla inorgánica.
Dura. 37 0.60 22 1.69 2.07
Bajo contenido de mat. orgánica 66 1.90 70 0.93 1.58
Arcilla
orgánica.
Alto contenido de mat. orgánica. 75 3.00 110 0.68 1.43
Bentonita Blanda. 84 5.20 194 0.43 1.27
34. 34
CLASIFICACION DE SUELOS SEGÚN SU ORIGEN
ORIGEN
Geológico
PROCESO DE
FORMACIÓN.
NATURALEZA DE LOS
DEPÓSITOS.
GRANULOMETRÍA TÍPICA
Residual
Suelo intemperizado en
el lugar de la roca
madre con poca ó
ninguna alteración por
transporte.
Casi invariable con la profundidad
llega a ser más compacto y menos
intemperizado. Pueden tener capas
alteradas duras y blandas ó
estratificación de la madre si la
intemperización es incorrecta.
El producto de intemperización completa es
arcilla, cuyo tipo depende del proceso de
intemperización y de la roca madre, además
de la cantidad de partículas de sílice
resistente. El suelo en capa intermedia refleja
la composición de la roca madre.
Aluvial.
Materiales transportados
y redepositados por la
acción del agua.
Generalmente con estratificación
pronunciada. Los depósitos de río
típicos consisten en material fino de
origen reciente sobreyaciente en un
estrato de material grueso de la etapa
joven del desarrollo del río.
Rango de arcilla lacustre ó marina muy fina a
grava muy gruesa, cantos rodados y boleos en
abanico aluvial ó depósitos de terraza.
Glacial.
Materiales transportados
y redepositados por
hielo glacial ó agua de
glaciares.
La estratificación varía mucho de
acuerdo con el depósito, de morrenas
heterogéneas a till finalmente
estratificado limo (varvado y arcilla
en lagos glaciares).
Till y morrena tienen típicamente
granulometría amplia de arcilla a boleos.
Loésico.
Suelo transportado por
viento sin
redepositación
subsecuente.
En el loes, la estratigrafía
horizontalno se distingue ó no existe
excepto si hay horizontales
intemperizados.
La granulometría es más uniforme en éstos
suelos. El rango de loes es de limo arcilloso a
arena fina.
Material transportado
por el viento y
redepositados.
Materiales arenosos y arenas limosas
con estratificación cruzada
depositados en regiones desérticas,
semidesérticas y en litoral.
Son de granulometría muy uniforme y color
pardo; tienen en algunos casos, espesores
considerables.
Suelos orgánicos
formados en el lugar por
crecimiento y
putrefacción de plantas.
Los depósitos de turba se forman en
depresiones correspondientes a zonas
de asentamiento ó de topografía
irregular, deltas, antiguos cauces,
bordes de lagos. En ellos no se define
estratigrafía.
Las turbas finas son producto de la
descomposición avanzada de la materia
orgánica en presencia del aire. Son
generalmente de color oscuro.
Cenizas y pómez
depositadas por acción
volcánica.
Frecuentemente asociados con flujos
de lava y lodo y quizá mezclados con
flujos no volcánicos.
Son de tamaño de limo con partículas
volcánicas más grandes intemperización y
redepositación producen arcillas altamente
plásticas.
Orígenes
Geológicos
Secundario.
Materiales precipitados
ó evaporados de
soluciones con alto
contenido de sales.
Incluye algunas variedades de
precipitado de calcio en aguas
marítimas ó evaporitas formadas en
lagos de playa bajo condiciones
áridas.
Pueden formar suelos cementados ó rocas
sedimentarias blandas incluyendo yeso,
anhidrita ó caliche.
35. 35
100
LIMITE LIQUIDO (L.L) EN %
0 10 20 9080706030 40 50
10
20
30
40
50
60
LINEA A
LINEAB
INDICEPLASTICO(IP)EN%
OH
Y
MH
OL
ML
CH
CL
CL
CL - ML
U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E G U E R R E R O
F A C U L T A D D E I N G E N I E R Í A
CARTA DE PLASTICIDAD
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
36. 36
LA PRUEBA DEL OLOR Y COLOR ES PARA IDENTIFICAR SUELOS ALTAMENTE ORGÁNICOS (TURBA)
LA PRUEBA DEL BRILLO SE HACE EN SUELOS DE CONSISTENCIA MEDIA A CONSISTENTES
MOVILIDAD DEL
AGUA, REACCIÓN
AL AGITADO
RESISTENCIA DEL
SUELO SECO AL
QUEBRANTAMIENTO
TENACIDAD CERCA
DEL
LÍMITE PLÁSTICO
ADHERENCIA
A LA PIEL
PRUEBA DEL
BRILLO
AL CORTE
SÍMBOLO
NOMBRE TÍPICO
DEL
MATERIAL
RÁPIDA
A
LENTA
NINGUNA
A
LIGERA
NINGUNA
MEDIA A
NULA
COLOR
OPACO ML
Limo inorgánico,
arenas muy finas y
limosas,arcillas poco
plásticas.
NINGUNA
A MUY LENTA
MEDIA
A
ALTA
MEDIA
A
ALTA
MEDIA
COLOR
POCO
BRILLANTE
CL
Arcillas inorgánicas de
baja plasticidad,
arcillas limosas,
arcillas arenosas.
LENTA
LIGERA
A
MEDIA
LIGERA
MEDIA A
BAJA
COLOR
OPACO OL
Limos orgánicos,
arcillas limosas,
orgánicos de poca
plasticidad.
LIMOSY
ARCILLAS
CONL.L.<50
LENTA
A
NINGUNA
LIGERA
A
MEDIA
LIGERA A
MEDIA
MEDIA A
NULA
COLOR MUY
POCO
BRILLANTE
ML
Limos inorgánicos.
Limos plásticos.
NINGUNA
ALTA
A
MUY ALTA
ALTA
ALTA A
MUY ALTA
COLOR MUY
BRILLANTE CH
Arcillas inorgánicas de
alta plastIcidad.
Arcillas francas.
NINGUNA A
LENTA
MEDIA
A
ALTA
DE LIGERA A
MEDIA
LIGERA A
MEDIA
POCO
BRILLANTE OH
Arcillas orgánicas de
plasticidad
Media.
LA PRUEBA DEL ACIDO SOLO ES USADO PARA DETERMINAR LA PRESENCIA DEL CARBONATO DE CALCIO
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE GUERRERO
FACULTAD DE INGENIERIA
TABLA PARA CLASIFICACIÓN EN CAMPO DE SUELOS Ó PARTÍCULAS FINAS QUE >
50% DE SU CONTENIDO PASA LA MALLA 200.
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
37. 37
Roca no clasificada Nivel Freático
Superficie de roca Superficie de tierra
( no clasificada )
Pasto, humos o
Suelo superficial
GW o GP GM GC
SW o SP SM SC
SÍMBOLOS VARIOS
SÍMBOLOS DE GRUPOS DE SUELOS
ML CL OL
MH CH HO
Pt
NOTA: Para casos de frontera combínese los símbolos de los grupos correspondientes.
38. 38
CAPÍTULO III. RELACIONES VOLUMETRICAS.
III.1 Introducción.
En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la sólida, la líquida y la gaseosa. La fase
sólida está formada por las partículas minerales del suelo (incluyendo la capa sólida absorbida),
la líquida por el agua (libre específicamente), aunque pudiendo en los suelos existir otros líquidos
de menor significación; la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar
presentes otros gases. La capa viscosa del agua absorbida que presenta propiedades intermedias
entre la fase sólida y la líquida, suele incluirse en esta última, ya que es susceptible de
desaparecer cuando el suelo es sometido a una fuerte evaporación (secado).
Las fases líquidas y gaseosas del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos mientras
que la fase sólida constituye el volumen de los sólidos.
En los Laboratorios de Mecánica de Suelos puede determinarse fácilmente el peso de las
muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al horno y el peso específico relativo de los
suelos. Estas magnitudes no son las únicas cuyo cálculo es necesario; es preciso obtener
relaciones sencillas y prácticas, a fin de poder medir algunas otras magnitudes en términos de
éstas. Estas relaciones de tipo volumétrico y gravimétrico, son de la mayor importancia para la
aplicación sencilla y rápida de la teoría, y su dominio debe considerarse indispensable.
Objetivo.
El objetivo básico de la obtención de las relaciones volumétricas es el de conocer el contenido de
agua y el peso volumétrico del material en estado natural (suelo cohesivo).
Las pruebas necesarias para conocer las relaciones volumétricas, son las que en el cuerpo de este
capítulo se describe.
III.2 Determinación del contenido de agua
El contenido natural de agua es una de las características del suelo más significativas y es un dato
muy fácil de determinar, por tal motivo no hay estudio de Mecánica de Suelos que carezca de
esta información.
El contenido de agua de una masa de suelo se define como la relación que existe entre el peso del
agua y el peso de las partículas sólidas que contiene la masa, su símbolo es “W” y se expresa en
porcentaje.
III.2.1 Equipo.
- Horno calibrado a una temperatura de 105 °C a 110 °C constante.
- Balanza de 2 610 gr de capacidad y aproximación a 0.01 gr.
- Cápsula previamente pesada.
- Espátula de abanico.
39. 39
III.2.2 Procedimiento.
Para la prueba es necesario seleccionar la porción del suelo con la cual ha de hacerse el ensaye,
debiendo tener cuidado de que sea representativa de todo el suelo al que se va atribuir el valor de
esa determinación, para esto, se deben despreciar las partes de la muestra que hayan estado
sujetas a mayores alteraciones como son: las superficies de contacto de la muestra con el
muestreador y los extremos de la muestra.
Se realizaran mínimo 3 determinaciones del mismo a efecto de sacar un promedio y asignar dicho
valor como el contenido de agua del suelo a la profundidad que se haya obtenido. Se procede de
la siguiente manera:
1. Tomar una porción de suelo húmedo y pesarlo.
2. Secar el material en el horno a una temperatura constante de 105 °C, durante un
tiempo mínimo de 18 horas
3. Obtener el peso seco restando del peso húmedo el peso seco, se obtiene el peso del
agua que contenía en su estado natural.
4. Relacionando el peso obtenido en el punto anterior con el peso de la muestra seca
se obtiene el valor del contenido del agua. El registro de datos es el que se indica
en la forma 3.1.
III.2.3 Cálculo.
Para el cálculo del contenido de agua se tiene:
100x
)capsulaladePeso()osecsuelo.Caps(
)osecsuelo.Caps()humedosuelo.Caps(
%W
−+
+−+
=
100x
Ws
Ww
%W =
Donde:
solidosdePeso:Ws
aguadelPeso:Ww
Tabla 3.1. Variación de la densidad del agua (γw ) con la temperatura.
°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0.9999 0.9999 1 1 1 1 1 0.9999 0.9999 0.9999
10 0.9997 0.9996 0.9995 0.9994 0.9993 0.9991 0.999 0.9988 0.9986 0.9984
20 0.9982 0.998 0.9978 0.9976 0.9973 0.9971 0.9968 0.9963 0.9963 0.996
30 0.9957 0.9954 0.9951 0.9947 0.9944 0.9941 0.9937 0.9934 0.9934 0.9926
40 0.9922 0.9919 0.9915 0.9911 0.9907 0.9902 0.9898 0.9894 0.989 0.9885
50 0.9881 0.9876 0.9872 0.9867 0.9862 0.9857 0.9852 0.9848 0.9842 0.9838
60 0.9832 0.9827 0.9822 0.9817 0.9811 0.9806 0.98 0.9795 0.9789 0.9784
70 0.9778 0.9772 0.9767 0.9761 0.9755 0.9749 0.9743 0.9737 0.9731 0.9724
80 0.9718 0.9712 0.9706 0.9699 0.9693 0.9686 0.968 0.9673 0.9667 0.966
90 0.9653 0.9647 0.964 0.9633 0.9692 0.9619 0.9612 0.9605 0.9598 0.9591
Peso específico del agua (γW ) en gr/cm3
.
40. 40
CÁPSULA No. CÁPSULA No.
PESO CÁP. + S. H. PESO CÁP. + S. H.
PESO CÁP. + S. S. PESO CÁP. + S. S.
PESO AGUA PESO AGUA
PESO CÁPSULA PESO CÁPSULA
PESO SUELO SECO PESO SUELO SECO
W (%) W (%)
CÁPSULA No. CÁPSULA No.
PESO CÁP. + S. H. PESO CÁP. + S. H.
PESO CÁP. + S. S. PESO CÁP. + S. S.
PESO AGUA PESO AGUA
PESO CÁPSULA PESO CÁPSULA
PESO SUELO SECO PESO SUELO SECO
W (%) W (%)
OBSERVACIONES:
LÁMINA 3.1
OBRA :
LOCALIZACIÓN:
SONDEO No. : ENSAYE No. :
MUESTRA No. : PROF. :
IDENTIFICACIÓN:
UNIVERSIDAD A U T Ó N O M A D E G U E R R E R O
F A C U L T A D D E I N G E N I E R Í A
C O N T E N I D O
D E H U M E D A D
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
41. 41
III.3. Determinación de los pesos específicos de los suelos
En Mecánica de Suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus volúmenes
correspondientes por medio del concepto de “Pesos específicos”; es decir, de la relación entre el
peso de la sustancia y su volumen.
Los pesos específicos pueden determinarse directamente en el campo y en el laboratorio. Los
pesos específicos que se distinguen son:
=γ0 Peso específico del agua destilada a 4 °C de temperatura y a la presión atmosférica
correspondiente al nivel del mar.
El sistema derivado del métrico es igual a 1 ó a una potencia entera de 10.
=γw Peso específico del agua en condiciones normales de trabajo; su valor difiere poco del de
0γ y, en muchas cuestiones prácticas, ambas se toman como iguales. En la tabla 3.1
aparecen las variantes de los valores de wγ , en función de la temperatura, que es el
concepto que más influye en la variación.
=γm Peso específico de la masa de suelo.
=mS Peso específico relativo de la masa del suelo.
=Ss Peso específico relativo de la fase sólida del suelo (de sólidos).
El peso específico relativo se define como la relación entre el peso específico de una sustancia y
el peso específico del agua a 4°C, destilada y sujeta a una atmósfera de presión.
III.3.1 determinación directa de los pesos específicos.
Si conoce el peso de la masa de suelo y su respectivo volumen se obtiene el peso específico o
volumétrico de un suelo en forma directa; el peso de la muestra se conoce pesando el espécimen
con aproximación de 0.01 gr, y el volumen de la muestra se evalúa labrando la muestra en forma
geométrica simple en donde se pueden conocer sus medidas. Calculándose cada una de la forma
que se indica:
Vm
Wm
m =Υ
o
m
Sm
γ
γ
=
o
s
Ss
γ
γ
=
42. 42
III.4. Determinación del peso específico en el laboratorio.
III.4.1 Método del labrado de una figura geométrica regular.
Para la obtención del peso volumétrico natural (γm) por este método se requiere lo siguiente:
III.4.1.1. Equipo.
- Labrador de muestra.
- Dispositivo para cabecear la probeta.
- Balanza de 2 610 gr de capacidad.
- Horno.
- Vernier.
- Cuchillo y cápsulas.
III.4.1.2 Procedimiento.
1. Utilizando el cuchillo córtese la muestra inalterada de suelo fino de 5 x 5 x 11 cm
aproximadamente.
2. Utilizando el cuchillo y el labrador de muestras, lábrese la muestra hasta llegar a la forma
cilíndrica con 3.6 cm de diámetro aproximadamente.
3. Usando el cabeceador corte los extremos de la probeta perpendicularmente a su eje; la
longitud aproximada del prisma será de 10.5 cm a 9.0 cm.
4. Mida la altura y el diámetro de la probeta con el vernier, y procédase a obtener el volumen
( )mV .
Las medidas que deben tomarse: El diámetro superior ( )sD , diámetro central ( )cD y el diámetro
inferior de la muestra ( )iD , así como la altura de la muestra ( )mH . Con los datos anteriores se
procede a determinar el área de los diferentes diámetros en cm2
, como son: Área superior ( )sA ,
Área central ( )cA y el Área inferior de la muestra ( )iA .
5. Se determina el área de la muestra de la manera siguiente:
)cm(
6
AiAc4As
Am 2++
=
6. Se pesa la muestra labrada ( )mW y se calcula el peso volumétrico natural:
mVmWm γ×=
)cm(HmAmVm 3
×=
Por lo que:
)m/Ton(
Vm
Wm
m 3
=γ
43. 43
III.4.2. Método de inmersión en agua usando parafina.
Este es otro de los métodos usados en el laboratorio para conocer el peso volumétrico de una
muestra, y es por inmersión de agua. Se procede como se indica:
III.4.2.1. Equipo a usar.
- Balanza de 200 grs de capacidad con sensibilidad de 0.01grs.
- Cuchillo para labrar la muestra.
- Vaso de cristal de 400 cm3
.
- Recipiente con parafina diluida
- Estufa ó parrilla eléctrica.
- Hilo delgado.
III.4.2.2. Procedimiento de la prueba.
1. Con el cuchillo lábrese la muestra representativa, procurando sea un cubo de 3 cm de lado.
Se registra el peso en gramos, anotándolo en el renglón correspondiente al peso de la muestra
( )mW , en la lámina 3.2.
2. Teniendo la muestra labrada, sujétese con el hilo delgado, dándole un baño por inmersión en
la parafina, que se ha diluido previamente por calentamiento en la estufa. Se debe cuidar que
la capa sea delgada y uniforme.
3. Después de enfriarse la parafina se pesa la muestra más la parafina, registrando este dato en la
columna 2 ( )mpW , de la hoja de registro.
4. Se sujeta la muestra del extremo libre del hilo y se lleva a la balanza, colocando el vaso con
agua sobre el recipiente, para captar el agua que se derrame al sumergir la muestra en el seno
del líquido, procurando que ésta no toque las paredes ni el fondo del vaso.
III.4.2.3 Cálculo.
Para determinar el peso volumétrico analíticamente, tomando como base los resultados del
laboratorio, se procede como sigue:
1. El volumen de la parafina se obtiene dividiendo el peso de la parafina entre la densidad de la
misma.
WmWmpWp −= Donde: =pW Peso de la parafina.
Sp
Wp
Vp = =pV Volumen de la parafina.
=pS Densidad de la parafina (0.97 aproximadamente)
2. El volumen de la muestra se calcula sin el de la parafina como se indica:
VpWwVm −= Donde: =mV Volumen de la muestra.
=wW Peso del agua desalojada por la masa que presenta
el volumen de la muestra con parafina.
44. 44
3. Con los datos se calcula el peso volumétrico húmedo.
Vm
Wm
m =γ
Donde: =γm Peso volumétrico de la masa.
=mW Peso de la masa.
4. Si se cuenta con el contenido húmedo de la muestra, se puede calcular el peso volumétrico
seco a partir de:
W1
m
d
+
γ
=γ
Donde: =γd Peso volumétrico seco.
=γm Peso volumetrico de la muestra.
=W Contenido de humedad de la muestra.
Determinación de la densidad de la parafina por el método del picnómetro.
1. Se pesan el frasco y su tapón, secos y limpios, y se registra su peso como ( )fW , en gr.
2. Se llena el frasco con agua y se inserta firmemente el tapón, se coloca en "Baño María" a
temperatura de 25° C, durante 15 min. Se saca todo el conjunto, se seca y se pesa,
registrándolo como ( )fwW , en gr.
3. Se fluidifica la parafina y se entibia el picnómetro, antes de agregarle parafina.
4. Se llena el frasco con parafina, aproximadamente hasta la mitad, y se deja enfriar a
temperatura ambiente, se inserta el tapón firmemente, y se pesa registrándolo como ( )fpW .
5. Se llena el frasco con agua conteniendo la parafina, y se coloca en "Baño María" durante 15
min.
6. Se saca el conjunto, se seca y se pesa registrándolo como ( )fpwW , en gr.
7. La densidad de la parafina se calcula empleando la fórmula siguiente:
( ) ( )[ ] 0fpfpwffw
ffp
WWWW
WW
Dp
γ−−−
−
=
Donde:
pD : Densidad de la parafina.
fW : Peso del frasco con tapón, en gr.
fwW : Peso del frasco + Tapón lleno de agua, en gr.
fpW : Peso del frasco + Tapón conteniendo la parafina, en gr.
fpwW : Peso del frasco + Tapón y parafina conteniendo agua, en gr.
W: Agua. P: Parafina
W
W W
P P
Wf
Wfw Wfp
Wfw
45. 45
III.4.3 Método del mercurio.
Para determinar el peso volumétrico natural de la muestra con el uso de este método, se usa el
mismo equipo que el mismo equipo que el que se usa en el método de la parafina, habilitando
solo el mercurio necesario para esa prueba, y un recipiente de vidrio cualquiera para recoger el
mercurio que se derrame en la prueba.
III.4.3.1 Procedimiento.
1. Se siguen los pasos del 1 a 6 del método de la parafina.
2. Se introduce la muestra en el vaso de precipitado previamente llenado de mercurio hasta el
enrase del mismo.
3. El mercurio derramado por la muestra y recogido por el recipiente de vidrio se puede pasar a
un recipiente graduado y medir directamente su volumen, que será igual al volumen de la
muestra.
Otra forma para determinar el volumen natural de la muestra por este método es pesando el
volumen desalojado del mercurio y dividiéndolo entre el peso específico de éste (13.53 kg / cm3
promedio) o sea:
HG
HG
m
W
mercuriodelespecificoPeso
mercuriodelPeso
V
γ
==
46. 46
METODO DE LA PARAFINA
Wm
gr
Wmp
gr
Wmps
gr
Vmp
2 - 3
Wp
2 - 1 97.0
Wp
Vp
Vm
4 – 6
mγ
gr / cm3
(1) (2) (3) (5) (6) (7) (8)(4)
OBSERVACIONES
LÁMINA 1.2
OBRA
LOCALIZACION
SONDEO N° ENSAYE N°
MUESTRA N° PROF.
IDENTIFICACION
FECHA:
UNIVERSIDAD A U T Ó N O M A D E G U E R R E R O
F A C U L T A D D E I N G E N I E R Í A
PESO VOLUMÉTRICO NATURAL
L A B O R A T O R I O D E
M E C Á N I C A D E S U E L O S
47. 47
III.5. Determinación del peso volumétrico en el campo.
III.5.1. Introducción.
Una vez establecidos, para el suelo que se va a utilizar en un sitio determinado, los criterios de
compactación, generalmente con limitaciones de humedad y densidad, es necesario utilizar algún
método para verificar los resultados. En todos los proyectos pequeños y casi todos los proyectos
grandes, esta verificación se logra bien por el cono de arena o por el método de la cala con agua.
III.5.2. Objetivo.
Básicamente los dos métodos mencionados se ocupan para determinar el peso volumétrico
húmedo y seco, así como el contenido de agua en el campo.
III.5.3. Determinación del volumen de la cala de arena.
De acuerdo con este procedimiento, el volumen de la cala se obtiene dividiendo el peso de la
arena necesaria para llenarla entre el peso volumétrico de la misma, determinando en el
laboratorio para idénticas condiciones de colocación.
III.5.3.1. Equipo y materiales.
- Cono metálico, con tapa roscada
- Recipiente de capacidad de 4 lts.
- Envase metálico con tapa hermética.
- Balanza con capacidad de 20 kg y presión de 1 grs.
- Horno de secado.
- Varios (Papel de envoltura de 60 x 80 cm, regla metálica, cincel, cuchillo, espátula, nivel,
arena de Ottawa, collarín, desecador, flexómetro).
III.5.3.2 Calibración del cono y de la capa base.
1. Se seca al horno 8 kg. De arena limpia aproximadamente.
2. Se llena el recipiente de vidrio con la arena seca y se pesa el conjunto con presión mínima de
5 gr se atornilla el cono al recipiente
3. Se coloca el papel de envolvente sobre una superficie horizontal, plana y fija, y se pesa la
placa – base en el centro del centro del mismo.
4. Se invierte el recipiente, y se coloca el cono en la escotadura de la placa – base
5. Se abre rápidamente la válvula del cono y se espera a que la arena llene la perforación de la
placa- base del cono.
6. Se cierra la válvula, y se invierte la posición del recipiente. Se desatornilla el cono el cono y
se pesa el recipiente y la arena que contenga.
7. Se calcula el peso de la arena utilizada para llenar el cono y la perforación de la placa base.
8. Se repiten los pasos indicados en los incisos 2 al 7 antes mencionado, las veces que sean
necesarias hasta obtener resultados consistentes.
48. 48
III.5.3.3. Calibración de arena.
Para la calibración de la arena, se seguirá el procedimiento que a continuación se menciona:
1. Se llena el recipiente de 4 lts. De capacidad con arena limpia y secada al horno. Se pesa el
conjunto, con presión mínima de 5 gr se atornilla el cono al recipiente.
2. Se coloca la placa base sobre un molde metálico de calibración, aproximadamente del mismo
tamaño y forma de la excavación en el campo, aproximadamente 13 cm de diámetro y 13 cm
de profundidad.
3. Se invierte el recipiente, y se coloca el cono en la escotadura de la placa – base. Se abre
rápidamente la válvula del cono y se espera a que la arena llene el molde de calibración, la
perforación de la placa – base y el cono.
4. Se cierra la válvula, y se invierte la posición del recipiente. Se desatornilla el cono del
recipiente.
5. Se pesa el recipiente y la arena que contenga.
6. Se calcula el peso de la arena requerida para llenar el molde de calibración, y el peso
volumétrico seco de la arena, tal como se colocó en el molde de calibración.
7. Se repiten los pasos indicados del 1 al 6 él numero de veces necesarias para verificar que la
arena pueda ser colocada con el mismo peso volumétrico en calibración sucesivas. Los
resultados de calibración sucesivas. Los resultados de calibración se anotan en la forma de
registro.
III.6. Procedimiento para determinación del peso volumétrico (cono de arena).
Para determinación del peso volumétrico en el campo, se seguirá el procedimiento siguiente.
1. Se llena el recipiente de 4 lts. de capacidad con arena limpia y secada al horno, y se pesa con
presión mínima de 5 grs. se tapa el recipiente para evitar pérdidas del material durante su
transporte.
2. Se escoge, dentro de la zona donde se trabaja, un lugar para la cala y, en un cuadrado de
60 cm de lado, se excava 20 cm como mínimo, nivelando lo mejor posible la superficie
descubierta, la determinación del peso volumétrico seco se hace, siempre en las dos capas
inmediatas a la última compactada.
3. Se coloca la placa – base sobre la superficie del suelo nivelada y enrasada.
4. Se excava el suelo a través de la perforación de la placa – base. La cavidad debe tener,
aproximadamente, las mismas dimensiones que el molde utilizado para calibrar la arena.
5. El material que se va extrayendo de la cala se deposita con cuidado en un recipiente
hermético, el cual se tapa enseguida para evitar la pérdida de humedad.
6. Se desatornilla la cubierta del recipiente con la arena calibrada y se atornilla en su lugar el
cono. Se invierte el recipiente, y se coloca el cono en la escotadura de la placa.
7. Se abre rápidamente la válvula del cono y se deja que la arena llene la cavidad en el suelo, la
perforación de la placa – base y el cono.
8. Se cierra la válvula y se invierte el recipiente. Se reemplaza el cono por la tapa roscada del
recipiente.
9. Se extrae la arena de la cavidad, y se rellena ésta con el material del terraplén. La porción de
arena que no se haya ensuciado puede recuperarse para usarla en otra prueba. Después de usar
varias veces la arena, se tiene que volver a lavar, secar y cribar, para que su peso volumétrico
permanezca más o menos constante.