Este documento describe los diferentes aspectos del reconocimiento geotécnico necesario para la planificación de túneles y obras subterráneas. Explica las diferentes fases del estudio geotécnico, incluyendo el estudio geológico previo, el proyecto básico y el proyecto constructivo. También detalla las técnicas habituales para el reconocimiento geotécnico como sondeos mecánicos, ensayos geotécnicos in situ y de laboratorio.

1. 1
CURSO MASTER
TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
PLANIFICACIÓN RECONOCIMIENTO EN SUELOS
Luis M Sopeña Mañas
Prof. Dr. Ingeniero de Caminos
ENERO 2015

2. 2
INDICE
IDEAS GENERALES BÁSICAS SOBRE LOS RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS
RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS EN OBRAS LINEALES: ANEJO Nº 6 “Geotecnia
del Corredor y Cimentación Estructuras , ANEJO Nº11 “Túneles”
EL CASO PARTICULAR DEL RECONOCIMIENTO GEOTÉCNICO EN TÚNELES:
Objetivos esenciales
Ideas generales sobre técnicas, distribución y planificación
Fases: I) Estudio Geológico-geotécnico previo
II) Proyecto Básico
III) Proyecto Constructivo
Ejemplos

3. 3
TÉCNICAS HABITUALES PARA EL RECONOCIMIENTO
GEOTÉCNICO
TRABAJOS/ENSAYOS DE CAMPO
CALICATAS
SONDEOS MECÁNICOS
PENETRÓMETROS DINÁMICOS (BORRO)
PENETRÓMETROS ESTÁTICOS: PIEZOCONO
ENSAYOS PRESIOMÉTRICOS
ENSAYOS DE MOLINETE
ESTACIONES GEOMECANICAS
ENSAYOS DE CORTE IN SITU
Resistencia: c - φ
ENSAYOS DE CARGA CON PLACA
Deformabilidad: E (+ resistencia)

4. 4
TÉCNICAS GEOFÍSICAS:
SÍSMICA
ELÉCTRICA
GRAVIMETRÍA
DIAGRAFÍAS EN SONDEO
RAYOS gamma
RESISTIVIDAD
TEMPERATURA
ENSAYOS DE LABORATORIO
DENTIFICACIÓN
QUÍMICOS
EXPANSIVIDAD
RESISTENCIA
DEFORMABILIDAD
COMPACTABILIDAD

5. 5
RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS
(I) PROBLEMÁTICA INTRÍNSECA
REPRESENTATIVIDAD DE LOS ENSAYOS
ESCALA Volumen movilizado en el ensayo
Características de la estructura del medio
ESTÁTICO-DINÁMICO
VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN
MAGNITUD DE DEFORMACIONES
ESTADO TENSIONAL
GRADIENTES
UNI-BI-TRIDIMENSIONAL
TRACCIÓN-COMPRESIÓN
CONDICIONES DE CONTORNO

6. 6
RECONOCIMIENTOS GEOTÉCNICOS
(II) PROBLEMÁTICA EXTRÍNSECA
FALTA/DEFICIENTE ENCUADRE GEOLÓGICO
CORTO: PROFUNDIDAD INSUFICIENTE
ESCASO: N°DE PUNTOS INSUFICIENTE
TÉCNICAS INADECUADAS
REALIZACIÓN DEFICIENTE:
EQUIPO O TÉCNICAS INAPROPIADAS
FALTA SUPERVISIÓN TÉCNICA
PERSONAL POCO ESPECIALIZADO

7. 7
PLANIFICACIÓN DE LA CAMPAÑA DE
RECONOCIMIENTO
NO REGLAS FIJAS
NO PATRONES UNIFORMES
CUIDADO CON NORMATIVAS
FUNDAMENTAL: CRITERIO TÉCNICO
TIPO DE TERRENO: GEOLOGÍA/LITOLOGÍA/ESTRUCTURA
TIPO DE ESTUDIO
EDIFICACIÓN
OBRA CIVIL
OBRAS LINEALES
URBANIZACIÓN
PLANIFICACIÓN TERRITORIO
ANÁLISIS DE CADA CASO CONCRETO
TÉCNICOS EXPERIMENTADOS Y ESPECIALIZADOS
EMPRESAS DE CALIDAD

8. 8
OBRAS LINEALES (I)
TIPOS DE RECONOCIMIENTO Y ESTUDIO GEOTÉCNICO
ESTUDIO DE VIABILIDAD
PLANEAMIENTO 1/200.000
PREVIO 1/50.000-1/25.000
ESTUDIOS DE TRAZADO: ANTEPROYECTO
CORREDOR (500 m)
PROBLEMAS POTENCIALES:
INESTABILIDADES
SUBSIDENCIA
BAJA CAPACIDAD PORTANTE, ETC.
ESCALA CORREDOR 1/5.000-1/10.000

9. 9
OBRAS LINEALES (II)
TIPOS DE RECONOCIMIENTO ESTUDIO GEOTÉCNICO
PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN
INTENSIDAD MUY VARIABLE. MEDIA: 1 punto/0,1-1,0 km
OBRAS PARTICULARES:
ESTRUCTURAS 1/pila-estribo
DESMONTES 1/200-400 m.I.
TERRAPLENES 1/350-500 m.l.
TÚNELES 1/100-500 m.l.

10. 10
ÍNDICE TEMÁTICO GENERAL DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO
Obras Lineales
ANTECEDENTES Y OBJETO
PLANTEAMIENTO Y METODOLOGÍA
CAMPAÑA DE RECONOCIMIENTO REALIZADA
CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS DEL TRAZADO:
PLANTA GEOLÓGICA 1/5.000
PERFIL LITOLÓGICO LONGITUDINAL
ESCALA H: 1/2.000 1/5.000 ESCALA V: 1/200 1/500
CARACTERIZACIÓN Y PARÁMETROS DE UNIDADES GEOTÉCNICAS
ANÁLISIS Y BASES DE DISEÑO DE LAS OBRAS
ESTUDIO DE MATERIALES:UTILIZACIÓN, PRÉSTAMOS, ETC.
DESMONTES
TERRAPLENES
EXPLANADAS
CIMENTACIÓN OBRAS DE FÁBRICA
TÚNELES

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FASE 1ª ESTUDIO DEL CORREDOR
CARTOGRAFÍA DISPONIBLE
GEOLOGÍA HIDROGEOLOGIA MAPAS DE RIESGOS
PLANTA GEOLÓGICA (E = 1/5.000 ó 1/50.000)
TOPOGRAFÍA
ANÁLISIS DEL TRAZADO
Planta - Perfil
ENCAJE DE VOLÚMENES DE TIERRAS
ESTUDIO PREVIO DE MATERIALES Y CANTERAS
AFECCIONES
D.I.A.

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FASE 2ª GEOLOGIA-GEOTECNIA DE LA TRAZA
RECONOCIMIENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO DE DETALLE
Planta Perfiles Longitudinales - Transversales
TÉCNICAS UTILIZADAS
Levantamientos geológicos de campo
Estaciones geomecánicas
Sondeos
Ensayos in situ
Penetrómetros dinámicos – estáticos
Técnicas Geofísicas
Ensayos de Laboratorio
Estaciones geomecánicas
RESULTADOS
Cartografía geológica-geotécnica de la traza
Planta geológica (E = 1/1.000 - 1/4.000)
Planta geotécnica (E - 1/500 - 1/5.000)
Unidades geotécnicas y parámetros geomecánicos básicos
Niveles freáticos: estudio hidrogeológico

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FASE 3ª ESTUDIO/DISEÑO DE LAS UNIDADES DE OBRA
PRESTAMOS Y CANTERAS: MATERIALES EXPLANADAS
RELLENOS – DESMONTES - TÚNELES
OBRAS DE FABRICA
ASPECTOS ESPECIALES (subsidencias/afecciones, etc)
EXPLANADAS
Clasificación y tipo
Capas de coronación
Medidas especiales (estabilización, sustitución, etc)

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RELLENOS
(TERRAPLENES Y PEDRAPLENES)
PREPARACIÓN DEL CIMIENTO
Desbroce y limpieza Drenaje
Abancalamiento Refuerzo-mejora
MATERIALES
MAQUINARIA
SISTEMAS Y MEDIOS CONSTRUCTIVOS
Extensión-tongadas
Compactación
Humectación
ESTABILIDAD Y TALUDES CONTROLES

15. 15
DESMONTES
PERFILES GEOTECNICOS DE DETALLE
ESTABILIDAD
MEDIDAS DE CONTENCIÓN
DRENAJES
SISTEMA DE EXCAVACIÓN
. Mecánica
. Voladuras .
BERMAS CUNETAS, ETC.
EXPLANADA OBTENIDA
MEDIDAS COMPLEMENTARIAS

16. 16
TÚNELES
Planta y perfil geológico-geotécnico de detalle (1:200 – 1:500)
Secciones transversales geológico-geotécnicas (1:100 – 1:200)
Niveles de agua: hidrogeología
Incidencias especiales (fallas, materiales expansivos, solubles, etc.)
MÉTODOS CONSTRUCTIVOS
PROCEDIMIENTO Y TIPO DE EXCAVACIÓN
SOSTENIMIENTO
REVESTIMIENTO
MEDIDAS ESPECIALES
EMBOQUILLES
SECCIONES CONSTRUCTIVAS TIPO y TRAMIFICACIÓN

17. 17
CASO PARTICULAR DE LOS
TÚNELES
RESUMEN

18. 18
OBJETIVO:
PERFIL GEOTÉCNICO LONGITUDINAL
DEFINIR UNIDADES GEOTÉCNICAS PRESENTES
DETERMINAR NIVELES FREÁTICOS/PIEZOMÉTRICOS:
ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
DETERMINAR ACCIDENTES GEOMECÁNICOS (fallas; etc.)
DEFINIR LA DISPOSICIÓN DE LAS UNIDADES EN EL
PERFIL LONGITUDINAL
DETERMINAR LOS VALORES DE LOS PARÁMETROS
GEOTÉCNCIOS DE LAS UNIDADES PRESENTES: resistencia,
deformabilidad, permeabilidad, características especiales
(expansivos, yesíferos,.)

19. 19
TÚNEL

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PLANIFICACIÓN DEL RECONOCIMIENTO
Y
ESTUDIO GEOTECNICO
EN
TÚNELES Y OBRAS SUBTERRÁNEAS
NÚMERO Y SITUACIÓN DE RECONOCIMIENTOS
TIPOLOGÍA Y METODOLOGÍA
SELECCIÓN DE DATOS BÁSICOS
BASES INTERPRETACIÓN Y CORRELACIÓN

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PLANIFICACIÓN CAMPAÑA
TIPO DE TÉCNICAS A UTILIZAR
SONDEOS MECÁNICOS: ensayos en su interior, toma de muestras
TÉCNICAS GEOFÍSICAS
DISTRIBUCIÓN DE PUNTOS A RECONOCER
PROFUNDIDAD AALCANZAR
ENSAYOS DE LABORATORIO
ZONAS ESPECIALES
EMBOQUILLES
FALLAS
ETC.

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ZONA EN ALZADO A CARACTERIZAR
GEOTÉCNICAMENTE
ZONA ESPECIAL
EMBOQUILLEZONA ESPECIAL
EMBOQUILLE
FRANJA Y ZONAS DEL TERRENO DE ESPECIAL
INTERÉS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO

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INTENSIDAD/TIPO/DISTRIBUCIÓN
NO HAY REGLAS GENERALES
Túneles en general
1 sondeo (testigo continuo) cada 250-500 m.l.
Sondeos inclinados (15-20%)
Especial atención a boquillas (1 ó 2 sondeos como mínimo)
Aprovechar información: diagrafía y parámetros de perforación
(sondeo a destroza) (20%-50% de los sondeos)
Estaciones geomecánicas: de forma masiva, para definir geometría
de discontinuidades de modo suficientemente preciso
Nivel freático y piezometría: ensayos de permeabilidad en sondeo
(50% de los sondeos)
Ensayos en sondeo:
S.P.T. (en todos)
presiométricos (25-50%)
ensayos de hidrofracturación (tensiones geostáticas)
Túneles urbanos (afecciones edificación, servicios, etc.)
1 sondeo cada 100-200 m, como mínimo

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FASE (I): ESTUDIO GEOLÓGICO
OBJETIVOS
ESTRATIGRAFÍA Y ESTRUCTURA DEL MACIZO/TERRENO
LITOLOGIA
ACCIDENTES: FALLAS, MILONITOS, DIQUES, ETC.
FRACTURAS: FAMILIAS, DISTRIBUCIÓN, SEPARACIÓN,
ETC.
PROBLEMAS ESPECIALES: KARSTIFICACION, ETC.
ETAPAS
ESTUDIO BÁSICO
ESTUDIO DE DETALLE

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FASE (II): ESTUDIO GEOTÉCNICO BÁSICO
(Cartografía, Fotogeología, Bibliografía, Campo)
MAPA GEOLÓGICO DE LA TRAZA (banda ancho 500m)
(E = 1/25.000-1:5.000)
HISTORIA GEOLÓGICA DE LA ZONA
Tensiones residuales
Actividad tectónica reciente
Paleoclima
HIDROGEOLOGÍA
INVENTARIO OBRAS PRÓXIMAS
Mineras
Túneles
Subsidencias
Deslizamientos
PERFIL LITOLOGICO LONGITUDINAL (1:5.000)

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FASE (III): ESTUDIO GEOTÉCNICO CONSTRUCTIVO
MEDIOS A UTILIZAR
Levantamientos geológicos de campo (proy. estereográfica, etc)
Calicatas y sondeos mecánicos
Diagrafías de sondeo
Geofísica de superficie (sísmica y eléctrica)
Ensayos (in situ y laboratorio)
OBJETIVOS
LITOLOGIAY ESTRATIGRAFÍA DEL MACIZO
Planta (1:1.000-1:5.000) Perfil longitudinal (1:500)
HIDROGEOLOGÍA-NIVELES DE AGUA
ESTRUCTURA: direcciones y buzamientos discontinuidades
Fallas Pliegues Fracturas Diques
ZONIFICACION DEL TERRENO/MACIZO
DETERMINACIÓN DE INCIDENCIAS SIGNIFICATIVAS
CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DE LAS UNIDADES

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ALTERNATIVAS I (profunda) y II (elevada)
CALIZAS
CARSTIFICADAS
CALIZAS
ARENISCAS
ARCILLAS Y
MARGAS
MARGAS

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TÚNEL “URBANO”
CRUCE BAJO EL RIO GUADALQUIVIR
Túnel carretero de 3 carriles + arcenes y aceras
TRAMO EN MINA
TRAMI CIELO ABIERTO ENTRE PANTALLASCIELO ABIERTO ENTRE PANTALLAS
MARGAS AZULES
ALUVIAL

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