Este documento describe los diferentes tipos de investigaciones geotécnicas in situ que se realizan para proyectos de ingeniería civil. Explica los estudios previos, sondeos, calicatas, ensayos SPT, CPT, vane test, entre otros. También cubre la planificación e importancia de las investigaciones para determinar la viabilidad técnica y económica de un proyecto.

1. TEMA 4. INVESTIGACIÓN IN SITU DEL MACIZO
4.1 DISEÑO Y PLANIFICACIÓN DE LAS INVESTIGACIONES IN SITU
Las investigaciones in situ, constituyen la parte esencial de los estudios geológicos-
geotécnicos. Parámetros y Propiedades del terreno para obras.
Los resultados de las investigaciones in situ, representan un punto crítico para
estimación del precio de un proyecto.
1- Los incrementos de precios en proyectos ya definidos es producido por una falta de
investigaciones correctas. Además suponen retrasos en el tiempo de ejecución.
2- Generalmente se dedica poco tiempo y dinero a la investigación in situ, con los
riesgos que supone. (25% del presupuesto para in situ, no se cumple). Pero el
presupuesto debe de ser adecuado para el tipo de obra.
3- Incorrecta interpretación de los datos obtenidos, fuente de errores.

2. • El objetivo principal de las investigaciones son:
- Establecer la viabilidad del lugar o emplazamiento en función de la
geología y geotecnia.
- Seleccionar los emplazamientos o trazados más favorables.
- Identificar los problemas de inestabilidad del terreno y los riesgos
geológicos.
- Determinar las propiedades geotécnicas necesarias para el diseño y
construcción de las estructuras.
Las investigaciones geotécnicas deben ir en consonancia con:
- Estudios previos: Definición del proyecto, estudios de viabilidad.
- Anteproyecto: Selección de emplazamientos, soluciones y costes.
- Proyecto: Definición detallada de soluciones, presupuesto, plazos y
pliegos de condiciones.
- Construcción: Verificación del proyecto, control de obra, y mejoras.
- Exploración: auscultación y control de la interacción estructura-
suelo.

3. Planificación de las investigaciones In Situ:
- Es tarea compleja trazar un diseño específico para de las investigaciones
de carreteras. Los principales factores son:
-Objetivo del proyecto.
-Información previa del proyecto.(A veces peligroso)
-Condiciones geológicas generales y locales.
-Accesos y características fisiográficas de la zona.(Molinos eólicos)
-Selección de los métodos de investigación.
-Presupuestos y plazos.
Existen índices de coste-beneficio, pero son para grandes proyectos.

4. Ejemplos:
Edificación: Análisis visual, sondeos verticales, calicatas, ensayos de
laboratorio.
Túneles: Sondeos verticales e inclinados, ensayos de laboratorio,
geofísica.
Carreteras: Geología superficial, calicatas, ensayos (muchos) de
laboratorio, datos meteorológicos, topografía.
Etc.

5. 4.2 ESTUDIOS PREVIOS.
Constituyen el medio para conocer la zona donde se ejecutará la obra. Se
basan en revisión de información disponible, fotointerpretación y el
reconocimiento del campo.
1- Antecedentes: Antes de iniciar los trabajos de campo se debe proceder
a revisar la información de datos sobre la zona donde se emplazará la
obra. (Mapas, fotos, estudios, etc)
2- Fotointerpretación: es una técnica necesaria para conocer superficies
muy extensas, permite reconocer a gran escala algún problema
geotécnico indetectable in situ. Es rápida y económica.
- Existen fotos en color (distinguen materiales), en blanco y negro
(resaltan), Infrarrojas (útiles para humedad, drenaje, deslizamientos...)

6. 3- Teledetección: Estudian la superficie terrestre mediante
ondas electromagnéticas emitidas, reflejadas o difractadas
por los cuerpos observados que son captadas por registros
ubicados en plataformas móviles como aviones o satélites.
Utiliza el espectro electromagnético (EMM) para recibir los
reflejos de radiaciones electromagnéticas que desprenden
los cuerpos, rocas, vegetación, etc.

7. Se deben conocer los diferentes espectros que existen para compararlos con los
obtenidos.

8. 4.3 SONDEOS GEOTÉCNICOS Y CALICATAS.
Sondeos geotécnicos
- Pequeño diámetro, ligereza, fácil desplazamiento de las máquinas, pueden
alcanzar hasta 150 m con fiabilidad. Atraviesan cualquier tipo de material.
Existen varios tipos, a rotación, helicoidales, y a percusión.

9. • Sondeos a rotación.
- Se utilizan generalmente para profundidades inferiores a 100 m.
- La “recuperación” es muy elevada, en función del material en
subsuelo. (los más difíciles de extraer son arenas gravas y bolos)
- La composición de la máquina es motor, cabeza rotadora, tuberías
de extracción, varillas alargadoras, niples, y coronas.
- Problemas: la rotación puede desmenuzar el material blando.
EJEMPLO:

10. • EJEMPLO:

11. • EJEMPLO:

12. • EJEMPLO:

13. • Conclusiones:
• Son los más utilizados, por precio y prestaciones.
• Suelen trabajar con agua, para enfriar las coronas cortadoras.
• Se pueden desviar de la vertical, eso es cosa del sondista.
• Llevan incorporada el SPT., así se puede realizar el ensayo en el
sondeo a cualquier profundidad. (Explicar como).

14. Sondeos helicoidales.
- Se limita a suelos blandos.
- Muy baratos pero no sirven para suelos duros o rocas.
- No son precisos, con error de medio metro.
- La muestra sale alterada.
- Tienen dos tipos de barrenas, huecas y normales.

15. Sondeos a percusión.
Estos sondeos son para grandes profundidades, y no guardan testigo,
sino que muestran una grava o ripio pulverizado que sale por la
boca del sondeo. Sirve para abrir cavidades de gran diámetro y
llegar a grandes profundidades. Usan lodo para extraer muestras.

16. Sondeos a percusión.

17. Sondeos a percusión.

18. Cantidad de sondeos necesarios.
- En función del proyecto
- En función de la calidad del estudio

19. Calicatas.
- Son zanjas o agujeros realizados con retroexcavadora
- Sirven para detectar la geología superficial (3-5 m)
- No se puede hacer en rocas o materiales muy sueltos.
- El agua produce desmoronamiento de las paredes.

20. 4.4 Prospección geofísica
Es el estudio del interior de la tierra en función de las propiedades
físicas significativas de los materiales.
- Son técnicas no destructivas.
- Se usan para detectar espesores de capas, y presencia de nivel
freático, cavidades, etc.
- Los diferentes métodos se clasifican en función de la propiedad que
investigan:
- densidad, magnetismo, resistividad eléctrica, velocidad de ondas…
Tipos: Sondeos eléctricos verticales, geo-radar ,(en excursión)

21. 4.5 Ensayos In-situ.
- Determinan las propiedades geotécnicas de los materiales.
(Resistencia, propiedades químicas, deformabilidades…….)
Ensayos in situ
Tienen ventajas, como que el material conserva propiedades naturales.
Pero deben ser los adecuados, y ser representativos.
4.5.1- Ensayos en suelos
a) Ensayo de penetración estándar (SPT)
Se realiza durante la ejecución de un sondeo, en el interior del mismo.
Permite calcular el valor N de resistencia a la penetración. Se puede
correlacionar con densidades, ángulos de rozamiento, y asientos.
También permite obtener muestra alterada para ensayo de laborat.

22. SPT continuación.
Metodología: Consiste en intentar clavar 60 cms de varilla, golpeando
con una masa incorporada en la máquina perforadora, obteniendo 4
tramos de 15 cms, de los cuales se utilizan para los cálculos los dos
tramos centrales.
Ej: N1:22- N2:15– N3:15 – N4:21--------- N= 15+15 = 30
Existen dos tipos de SPT: Puntaza ciega y abierta.

23. La puntaza ciega se usa en terrenos con bolos, la otra en otros suelos
más granulares. Se ha de elegir la adecuada.
La penetración se puede ver alterada por varios factores: profundidad
del ensayo, estabilidad del sondeo, etc
b) Ensayos de penetración dinámica (DPSH ó Borros)
El principio es el mismo que el spt, salvo que
aquí el penetrómetro va bajando hasta que
de rechazo o alcancemos la profundidad
deseada añadiendo varillaje.
Consiste en hincar una puntaza desechable
unida a un varillaje, y se miden tramos
de 20 cms de bajada.

24. c) Ensayos de penetración Estática CPT (Cone Penetration Test).
Miden la reacción del suelo ante la penetración de una punta cónica
mediante dos parámetros, la resistencia en punta y el rozamiento
lateral. Se puede incluir un sensor de presión interstiticial,
piezocono o algunos de temperatura, inclinación, etc.
Consiste en penetrar a velocidad y presión constante una punta cónica
midiendo los parámetros anteriores.

25. d) Vane Test ó Molinete.
Es un ensayo para determinar la resistencia al corte de un suelo
cohesivo y blando.
Es un aparato formado por una varilla central y cuatro aspas que se
hacen girar, midiendo la resistencia teniendo en cuenta algunos
factores.

26. 4.5.2 Ensayos en matriz rocosa.
a) Esclerómetro o Martillo Smith
Estima de forma aproximada la resistencia a compresión simple
mediante una correlación con tablas. Se basa en un golpeo con
rebotes, y presenta mucha posibilidad de ensayos.

27. b) Ensayo de carga puntual PLT (Point load test)
Calcula la resistencia a compresión simple en fragmentos irregulares o
testigos adecuados de sondeo. Es para rocas consistentes y no
pizarrosas o anisotrópicas.
La fórmula es muy sencilla, se calcula el índice I = P/D2
Para valores de diámetros diferentes de 50 mm, es necesario corregir.

28. 4.5.3 Ensayos de discontinuidades
a) Ensayo de resistencia al corte
Se usa para medir la resistencia al corte de una discontinuidad,
tallando una muestra de dimensiones variables (0,5X0,5 m)

29. • Se realiza en dos pasos:
• 1- Se aplica carga normal a la discontinuidad midiendose
desplazamientos.
• 2- Se aplica carga tangencial hasta la rotura del bloque.

30. b) Ensayo de placa de carga.
Se puede realizar en zanjas, suelos y bituminosos. Consiste en realizar
una carga vertical de forma escalonada. (Explicar)

31. Ensayo de placa de carga.
Necesitamos un camión que haga de reacción al esfuerzo de la placa.
La placa más usada es un disco de 30 cm de diámetro, con un gato
hidráulico, hasta conseguir la rotura del terreno.

32. Existen una variedad más de ensayos, pero los más utilizados son los
expuestos en esta plantilla. Por lo tanto son los que se incluirán
en el examen. En el libro disponen, para el futuro, de toda la
información, tablas, y consejos para realizarlos o entenderlos.
4.6 INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA.
Existen métodos para medir magnitudes, y equipos para ello.
- Desplazamientos entre puntos próximos….. Con cintas y calibres
- Desplazamientos superficiales…… Topografía…..
- Desplazamientos en profundidad…. Inclinómetros…
- Presiones: Celulas de carga y presión, piezómetros… etc.
- Eléctricos
- Sísmicos
- Gravimétricos……. etc