MEJORAMIENTO DE SUELOS Y EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA
CURSO GEOTECNIA

2. MEJORAMIENTO DE SUELO
CONTENIDO
INTRODUCCION
ESTABILIZACION QUÍMICA
Estabilización con cal
Estabilización con cemento
Estabilización con ceniza volante
ESTABILIZACION MECANICA
Vibroflotanción
Compactación dinámica
Blasting
Pre – compresión
Drenes de arena

4. • Su función esencial es identificar el suelo
como arena, limo arcilla, suelo orgánico y
además determinar el porcentaje de fino y
su plasticidad.
• Se debe tener en cuanta aspectos como:
 Deformabilidad
 Expansividad
 Sensitividad
• Los ensayos básicos de identificación dependen
únicamente de la naturaleza del suelo y, por
tanto, de sus propiedades intrínsecas, siendo estas
la granulometría y los limites de consistencia.
• Los ensayos complementarios, por su parte, se
refieren a características relativas al estado
natural del suelo tales como: densidad natural,
contenido de materia orgánica y de ciertas
sales y humedad.

5. • Implica la aplicación de aditivos químicos para mejorar
el comportamiento de los suelos.
• De acuerdo a uso de aditivo:
 Estabilización con cal
 Estabilización con cemento
 Estabilización con cenizas volantes

6. • Principales efectos son:
 Modificar el suelo
 Acelerar la construcción
 Mejorar la fuerza y durabilidad del suelo.
• Tipos de cal que se usan:
 Cal hidratada alta en calcio Ca(OH)2
 Cal viva calcítica CaO
 Cal dolomítica monohidratada Ca(OH)2 * MgO
 Cal viva dolomítica.
• Cantidad que se utiliza:
• La mayoría de los suelos por lo general está en el
intervalo del 5 al 10% de cal.

7. • Ocurre dos reacciones química puzzolanicas:
 Intercambio catiónico
Es la capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos, gracias a su
contenido de arcilla y materia orgánica.
 Floculación – aglomeración
Produce un cambio en la textura de los suelos de arcilla. Las partículas de arcilla tienen a
agruparse para formar partículas mas grandes.

8. • PROPIEDADES DE CURADO DE SUELOS ESTABILIZADOS CON CAL
• Resistencia a la Tracción: Tullock, Hudson y Kennedy (1970)
• Modulo de Elasticidad: Thompson (1966)
• La relación de Poisson:
• 5% de cal : 0.08 - 0.12 tensión en 25% o menos de resistencia
final. 0.27 – 0.37 tensión mayor que 50% a 75% de la RF.

9. • ESTABILIZACION CON CAL EN
CAMPO:
1. Mezclado in situ.
2. Mezclado adecuada de
cal y agua en un planta
luego transportarlo.
3. Inyectado de la mezcla
cal y agua, con apoyo de
una unidad de inyección.

10. • El cemento puede ser utilizado para estabilizar suelos
arenosos y arcillas.
• Ayuda a disminuir el limite liquido.
• Las arcillas de calcio: cemento
• Las arcillas de sodio e hidrogeno: cal

11. • Contenido de agua y cemento debe ser en
relación de 0.5:5.
• Aumenta la conductividad hidráulica de los
suelos
• Aumenta su resistencia y capacidad de carga.

12. • Son un subproducto del proceso de combustión de carbón pulverizado, por lo genera asociado
con las plantas de generación de energía eléctrica.
• Polvo fino granulado y se compone en la naturaleza de sílice, alumínica y diversos óxidos y
álcalis.
• La ceniza volante es puzzolánica en la naturaleza y puede reaccionar con cal hidratada para
producir productos cementosos.
• Mezclas eficaces pueden ser preparadas con 10 a 35% de cenizas volantes y de 2 a 10% de cal
y una humedad adecuada.

13. • Implica metodologías que mejoran las propiedades de ingeniería de
los suelos seleccionados sin la adición de agente u otras energías de
unión de partículas. En otras palabras, no hay efectos químicos o de
unión incluidos en esta metodología.
• Comprende:
 Vibroflotación
 Compactación dinámica
 Blasting
 Pre –compresión
 Drenes de arena

14. • Es una técnica para la densificación in situ de capas
gruesas de depósitos de suelos granulares sueltos.
• Fue de desarrollado en Alemania en 1930, y se
utilizo en EE UU uno 10 años mas tarde.
• Implica el uso de un Vibroflot.

15. • PROCESO COMPLETO DE VIBROFLOTACIÓN
• Etapa 1: el chorro en la parte inferior del Vibroflot está dirigido y lanzado dentro el suelo.
• Etapa 2: el chorro de agua crea una condición rápida que permite que la unidad vibratoria de
hunda en el suelo.
• Etapa 3: el material granular se vierte desde la parte superior del agujero.
• Etapa 4: la unidad vibratoria se eleva gradualmente en unos 30 cm y se mantiene vibrando
aprox. 30 segundos.

17. • La distribución de tamaño de grano del material de relleno es un factor importante que controla
la velocidad de densificación. Brown ha definido una cantidad llamada numero de aptitud para
la calificación de relleno como:

19. • Este proceso consiste principalmente en dejar caer un gran peso en varias ocasiones en el suelo
y a intervalos regulares. El peso del martillo varia en un rango de 80 a 360 KN, y la altura de la
caída del martillo entre 7.5 y 30.5 m . Las hondas de tención generadas por el martillo al caer
ayudan ala densificación y el grado de compactación va depender de:
1. peso del martillo .
2. Altura del martillo.
3. Separación de los lugares en que cayo el martillo.
LEONARDS, CUTTER Y HOLTZ (1980)

23. La voladura es una técnica que se ha utilizado con éxito en muchos proyectos para ña densificación
de los suelos granulares. Los tamaños de grano del suelo, en general adecuados para
compactación por medio del granallado, son los mismos que aquellos para la vibrflotacion.

24. Este método se utiliza cuando capas de suelo arcilloso normalmente consolidado altamente
comprensible se encuentran a una profundidad limitada y la consolidación de grandes
asentamientos es esperada como resultado de la construcción de grandes edificios, carreteras, dique
o presas de tierra, la pre compresión del suelo puede ser utilizada para reducir al minimo el
asentamiento posconstruccion.

25. OTRA MANERA DE ACELERAR EL ACENTAMIENTO

26. • EJERCICIO DE ESTABILIZACION DE MECANICA - VIBROFLOTACION

27. EJERCICIOS RESUELTOS

30. 12.10 Prueba del presurímetro (PMT)
es una prueba in situ realizada en un pozo, para medir la
resistencia y deformabilidad del suelo. consiste
en una sonda con tres celdas. La prueba se
realiza en un agujero pre-taladrado. Éste debe tener un
diámetro que esté entre 1.03 y 1.2 veces
el diámetro nominal de la sonda, y el que se utiliza más
comúnmente tiene un diámetro de
58 mm y una longitud de 420 mm. Las celdas de la sonda se
pueden expandir ya sea a líquido
o gas. Las celdas de guarda se expanden para reducir el
efecto de condición extrema en la celda
de medición. Ésta tiene un volumen, Vo, de 535 m3. La tabla
12.8 lista los diámetros de la sonda
y de los pozos de sondeo según lo recomendado por la
norma ASTM.

31. La prueba se lleva a cabo normalmente a profundidades entre 200 y
300 mm entre sí. El resultado
de una prueba particular se utiliza para determinar tres parámetros:
1. Índice del material
2. Índice del esfuerzo horizontal
3. Módulo del dilatómetro
12.11 Prueba del dilatómetro
El equipo se compone esencialmente de una placa plana con
dimensiones de 220 mm (longitud) 95 mm (ancho) 14 mm (espesor). Una membrana
delgada, plana, circular expandible de acero con un diámetro de 60 mm es colocada
al ras en
el centro en un lado de la placa . La sonda dilatómetro se inserta en el suelo
utilizando un penetrómetro de pruebas de cono de penetración (fi gura. Las líneas de
gas y electricidad se extienden desde la caja de control de la superfi cie a través de la
barra del
penetrómetro en la hoja. En la profundidad requerida se utiliza gas nitrógeno a alta
presión para
infl ar la membrana. Se toman dos lecturas de presión:
1. La presión A al “despegue” de la membrana
2. La presión B a la que la membrana se expande 1.1 mm en el suelo circundante

32. 12.12 Extracción de núcleos de roca
Cuando se encuentra una capa de roca durante una operación de perforación, puede ser necesaria
la extracción de núcleos de la misma. Para esto, el barril de extracción está unido a una
varilla de perforación. Un pequeño extractor de muestras se une a la parte inferior del depósito

33. 12.13 Preparación de los registros de perforación
La información detallada obtenida de cada pozo se presenta en una forma gráfi ca llamada bitácora
de perforación. A medida que un pozo se perfora, el perforador generalmente debe registrar
la siguiente información en un registro estándar:
1. Nombre y dirección de la empresa de perforación
2. Nombre del perforador
3. Descripción y número del trabajo
4. Número y tipo de perforación y lugar de la perforación
5. Fecha de la perforación
6. Estratifi cación del subsuelo, que se puede obtener mediante la observación visual de la tierra
traída por la barrena, muestreador de cuchara dividida y tubo Shelby de paredes delgadas
7. Elevación del nivel freático y la fecha de observación, carcasa utilizada y pérdidas de
lodo, y así sucesivamente
8. Resistencia a la penetración estándar y la profundidad
9. Número, tipo y profundidad de la muestra de suelo recogida
10. En caso de extracción de muestras de roca, tipo de depósito del núcleo utilizado y, para cada
ejecución, la longitud real de extracción, la longitud del núcleo recuperado y la RQD
Esta información no debe dejarse a la memoria, porque no registrar los datos a menudo da lugar
a registros de perforación erróneos.
Después de completar todas las pruebas de laboratorio necesarias, el ingeniero geotecnista
prepara un registro de terminación que incluye notas de registro de campo del perforador
y los resultados de las pruebas realizadas en el laboratorio.

34. 12.14 Exploración geofísica
Hay varios tipos de técnicas de exploración geofísica que permiten una evaluación rápida de las características
del subsuelo. Estos métodos también permiten una rápida cobertura de las áreas grandes
y son menos costosos que la exploración convencional por perforación. Sin embargo, en muchos
casos la interpretación defi nitiva de los resultados es difícil. Por esa razón, tales técnicas se deben
usar sólo para el trabajo preliminar. En este caso, hablamos de tres tipos de técnicas geofísicas de
exploración: el estudio de refracción sísmica, los estudios sísmicos de perforaciones cruzadas y el
estudio de resistividad.
Estudio de refracción sísmica
Los estudios de refracción sísmica son útiles en la obtención de información preliminar sobre el
espesor de las capas de diversos tipos de suelo y la profundidad del basamento en un sitio. Los
estudios de refracción se llevan a cabo por el impacto de la superfi cie, como en el punto A de la
fi gura 12.21a, y la observación de la primera llegada de la perturbación (ondas de esfuerzo) en
algunos otros puntos (por ejemplo, B, C, D, …). El impacto puede ser creado por un golpe de
martillo o por una pequeña carga explosiva. La primera llegada de las ondas de perturbación en
varios puntos puede ser grabada por geófonos.

36. donde
Es módulo de elasticidad del medio
g peso específi co del medio
g aceleración de la gravedad
ms relación de Poisson

37. Estudio sísmico por perforaciones cruzadas
La velocidad de las ondas de corte creadas como resultado de un impacto a
una capa de suelo
dado se puede determinar efectivamente por el estudio sísmico de perforaciones
cruzadas
(Stokoe y Woods, 1972). El principio de esta técnica se ilustra en la fi gura
12.23, que muestra
dos pozos perforados en el suelo a una distancia de separación L. Por medio de
una varilla de
impulso se crea un impulso vertical en la parte inferior de un pozo de sondeo.
Las ondas de corte
generadas de este modo se registran por un transductor sensible verticalmente.

38. El procedimiento más común para la medición de la resistividad
eléctrica de un perfi l
de suelo utiliza cuatro electrodos clavados en el suelo y espaciados
por igual a lo largo de una
línea recta. El procedimiento se conoce generalmente como método
de Wenner (fi gura 12.24a).
Los dos electrodos exteriores se usan para enviar una corriente
eléctrica I (normalmente
una corriente DC con electrodos de potencial no polarizados) al
suelo. La corriente está generalmente
en el intervalo de 50 a 100 miliamperes. La caída de voltaje, V, se
mide entre los dos
electrodos interiores.
La resistividad de diferentes
suelos depende principalmente de su contenido de humedad y
también de la concentración de
los iones disueltos en ellos. Las arcillas saturadas tienen una muy
baja resistividad, los suelos
secos y las rocas tienen una alta resistividad.

39. 12.15 Informe de la exploración del suelo
Al fi nal de todos los programas de exploración del suelo, éste y/o las muestras de roca recolectadas
en campo al fi nal están sujetos a observación visual y pruebas de laboratorio apropiadas.
Después de que toda la información necesaria ha sido recopilada, se prepara un informe de la
exploración del suelo para el uso de la ofi cina de diseño y como referencia durante los trabajos
de construcción futura. Si bien los detalles y la secuencia de la información del informe pueden
variar en cierta medida, en función de la estructura en cuestión y la persona que elabora el informe,
cada informe debe incluir los siguientes elementos:
1. Alcance de la investigación
2. Descripción de la estructura propuesta para la que se ha llevado a cabo la exploración del
Subsuelo
3. Descripción de la ubicación del sitio, incluyendo la(s) estructura(s), condiciones de
drenaje cerca del lugar, naturaleza de la vegetación en el sitio y el área que lo rodea, y
otra(s) característica(s) única(s) para el sitio
4. Confi guración geológica del sitio
5. Detalles del campo de exploración, esto es, número de perforaciones, profundidad de las
perforaciones, tipo de perforación, y así sucesivamente
6. Descripción general de las condiciones del subsuelo, determinadas a partir de muestras de
suelo y de las pruebas de laboratorio relacionadas, resistencia a la penetración estándar y
resistencia a la penetración de cono, y así sucesivamente
7. Condiciones de la capa freática

40. 8. Recomendaciones de cimentación, entre ellas, tipo de
cimentación recomendada,
capacidad de carga admisible y cualquier procedimiento
especial de construcción que
puedan ser necesarios; los procedimientos de diseño de
cimentaciones alternativas
también deben ser analizados en esta parte del informe
9. Conclusiones y limitaciones de las investigaciones
Deberán adjuntarse al informe las siguientes presentaciones
gráfi cas:
1. Mapa de ubicación del sitio
2. Vista en planta de la ubicación de las perforaciones con
respecto a las estructuras
propuestas y las que están cerca
3. Bitácoras de perforación
4. Resultados de las pruebas de laboratorio
5. Otras presentaciones gráfi cas especiales
Los informes de exploración deben estar bien planifi cados y
documentados. Ellos ayudarán
a responder preguntas y resolver problemas de cimentación que
puedan surgir más adelante
durante el diseño y la construcción.

41. Ejercicio 1

42. GRACIAS!!