Ingenieria geotecnica

1. “UNIVERSIDAD NACIONAL
MAYOR DE SAN MARCOS”
FACULTAD DE INGENIERIA GEOLÓGICA,
MINERA, METALURGICA Y GEOGRÁFICA
MAESTRIA EN GEOLOGIA CON
MENCIÓN EN GEOTECNIA
TRABAJO N°8: TECNICAS DE
INVESTIGACION DEL SUELO EN CAMPO
INTEGRANTES:
- Ing. Diomedes M. M.
Oyola Zapata
- Ing. Frank Panocca Paniura
- Ing. Roy Molina Marquez
- Ing. Yosil Silva Espinoza
- Ing. Carlos David Lazaro
Nieto

2. Los métodos de prospección de suelos entendidos como la
investigación geotécnica del suelo comprende toda la
metodología utilizada por la ingeniería geotécnica o ingeniería
geológica para obtener información de las propiedades físicas
del suelo y la roca en una localización sobre la que se pretende
asentar o reparar alguna infraestructura.
Establecer el perfil del suelo en el sitio, determinando la
secuencia de los estratos en función con la profundidad, su
espesor y continuidad lateral de cada estrato y si es necesario,
la profundidad del lecho rocoso.
INTRODUCCIÓN

4. Existen dos tipos principales de muestras de suelo que pueden
obtenerse a partir de perforaciones o pozos de prueba:
MUESTREO DEL SUELO
Muestras alteradas:
Como puede deducirse por su nombre, son muestras lomadas de
las herramientas de perforación. Ejemplos, raspaduras en la
barrena, los contenidos en los muestrarios slit-spoon en la prueba
de penetración estándar, residuos encontrados en la concha o en el
agua que regresa, o muestras tomadas a mano en los pozos de
prueba.

5. MUESTREO DEL SUELO
Muestras inalteradas:
Son las que no sufren alteraciones en su estructura ni en su
contenido de humedad. En sondeos se extraen mediante
toma muestras adecuados, y en calicatas o excavaciones,
mediante el tallado de muestras en bloque o la hinca de
tubos por presión o golpeo. La obtención de este tipo de
muestras es necesaria para ensayos de resistencia,
deformabilidad, permeabilidad y fábrica de los suelos.

6. Calicatas y Trincheras

7. METODO DE INVESTIGACION DIRECTA
 Exploración con ensayos de penetración
estándar (SPT)
 Exploración con ensayos de penetración cono
holandés (CPT)
 Placa de Carga
 Ensayo De Corte In Situ (VST)
 Presiómetro
 Dilatómetro

8. EXPLORACIÓN DE CAMPO CON
ENSAYOS DE PENETRACIÓN
ESTÁNDAR - (SPT)

9. A) GENERALIDADES
Procedimiento ampliamente utilizado para determinar
características de resistencia y compresibilidad de suelos.
B) PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO
Ejecución de la perforación
- con barrenos (posteadora)
- a rotación
- por lavado “wash boring”
Ejecución del muestreo
Se realiza con un muestreador de Caña Partida

10. Trípode de tubos
f 2 1/2”
Manguera
Mango para rotación
parcial de la barra
Terreno
Natural
Soga f 1 ”
Depósito de
agua de lavado
Barra de
perforación
Cincel
Motor con caja
reductora
Forro
Bomba
Polea para la soga
Elevador
CINCEL
RECTO
BARRA CON
UNION
CINCEL DE
CRUZ
SOSTENEDOR DE
BARRAS
ELEVADOR
PERFORACIÓN POR LAVADO “WASH BORING”

11. Martillo
Guía de
hinca
Cabezal de
hinca
Trípode de Tubo de
diámetro f 2 1/2”
F 1 1/2”
Cuchara
Cadena de
fierro
Guía
CUCHARA
F 2” - 4 1/2”
MARTILLO
ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR - SPT

12. C) REGISTRO DE PENETRACIÓN
Resistencia a la penetración: golpes necesarios para hincar
los últimos 30 cm de un total de 45 cm.
D) INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
La resistencia a la penetración es un indicador de la
compacidad de suelos arenosos y un indicador de la
consistencia y resistencia de suelos cohesivos.

15. Compacidad Relativa de Arenas
Número de Golpes Compacidad Relativa
0 – 4 Muy suelta
5 - 10 Suelta
11 - 30 Medianamente Compacta
31 - 50 Compacta
> 50 Muy Compacta

16. Consistencia y Resistencia de Suelos Cohesivos
Número de
Golpes
Consistencia
Resistencia a la
Compresión
Simple, qu (kg/cm2
)
< 2 Muy Blanda < 0.25
2 - 4 Blanda 0.25 - 0.50
4 - 8 Media 0.50 - 1.00
8 - 15 Firme 1.00 - 2.00
15 - 30 Muy Firme 2.00 - 4.00
> 30 Dura > 4.00

17. Su (tsf)
25
20
15
10
5
1.0
27
0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0
0.5 3.5
TERZAGHI
y PECK
Arcilla de
plasticidad media
Arcilla de
alta plasticidad
SOWERS
arcilla de
baja plasticidad
NSPT
Correlación de N (SPT) con la resistencia cortante no drenada
(Su) de suelos cohesivos de diferentes plasticidades
(ref. NAVFAC, 1971)
Rígida
30
16
2
32
8
4
Dura
Muy Blanda
Firme
Blanda
Muy
Dura

18. EXPLORACIÓN DE CAMPO CON
ENSAYOS DE PENETRACIÓN CONO
HOLANDÉS - (CPT)

19. A) GENERALIDADES
- Usado en Europa desde 1920
- En Estados Unidos desde 1960
- En el Perú desde 1984
B) DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
- Equipo de penetración estática
- Tubería de acero de 1 m y barras sólidas interiores
concéntricas (fext=3.6 cm y f int= 1.6 cm)
- Punta Cónica
Se transmite la fuerza a través de las barras interiores y
esta al cono, midiendo cada 20 cm la resistencia por punta
y/o fricción.

20. C) PUNTA DE PENETRACIÓN
Punta DELFT
- Punta cónica de 3.6 cm de diámetro y 10 cm2 de área
- Se encuentra montada en el extremo inferior de una
funda deslizante de 9.9 cm de longitud
- El cono penetra debido a la fuerza axial de un vástago
- Se mide la presión que transmite en la punta
Punta BEGEMANN
- Punta cónica de 3.57 cm. de diámetro y 10 cm2 de área
- Se encuentra montado en un pieza cilíndrica deslizante
de 11.1 cm
- Posee una funda de 13.3 cm de longitud y 3.6 cm de
diámetro
- Se mide la presión por punta y fricción

21. 3
Punta Cónica Copla
Funda cilíndrica Barra sólida
Funda de fricción
2
3
4 5
B
1
F 35.7 m m
60°
F 23 m m
F 20 m m
F15
133 m m 47 m m
F12.5 m m
F 30 m m
A
F 32.5 m m
B
1
5
4
POSICION CERRADA
POSICION EXTENDIDA
A
F 36
265 m m
69 m m
2
ENSAYO DE PENETRACIÓN CONO HOLANDÉS
Esquema de Punta Cónica

23. D) DETERMINACIÓN LA RESISTENCIA
qc =
donde :
Qc = fuerza para hincar el cono en kg
Ac = área transversal del cono
qc = resistencia de la punta
QC
Ac
FC
Ac
fs =
donde :
FS = fuerza para hincar el cono y la funda en kg
AS = área lateral de la funda
fS = resistencia por fricción

24. qs
fs
20
2
30 50
10 60
40
0
3
5
1
6
7
0.6
4
1.2
0.2 0.4 0.8
0
Profundidad,
m
GRÁFICA DE PENETRACIÓN ESTÁTICA
Resistencia de punta qc, kg/cm2
Resistencia de fricción fs, kg/cm2
1.0

25. E) CORRELACION CON EL ENSAYOS DE PENETRACION
ESTANDAR
Tipos de Suelos qc/N
Limos, limos arenosos, mezclas de limo
arena-arena ligeramente cohesiva
2.0
Arenas limpias a medias y arenas
ligeramente limosa
3.5
Arenas gruesas y arenas con algo de
grava
5
Gravas arenosas y gruesas 6

26. Consiste en aplicar una carga sobre
una placa (generalmente rígida),
colocada sobre la superficie del
terreno, y medir los asientos
producidos. Puede llegarse a la
condición límite de rotura de la
muestra, es decir donde termina el
ensayo, de no fallar, se toma los
valores máximos a los cuales se
asignan a los suelos no
friccionantes.
Determinar el modulo de Elasticidad
del Suelo, y con este valor
establecer el hundimiento del estrato
debido a las Deformaciones
Ensayo de placa de carga

27. La preparación del ensayo precisa de las siguiente operaciones:
• Preparación de la superficie de apoyo de la placa, con nivelado eventual (arena fina
apisonada o yeso).
• Colocación de la placa de ensayo, cuyo diámetro viene fijado en función de la dimensión
de los elementos más gruesos del suelo.
• Instalación y reglaje del dispositivo de medida.
• Aplicación de una primera carga para instalación de la placa de ensayo, durante 30
segundos.
• Descarga.
• Puesta a cero de los deformímetros.
Ensayo de placa de carga

28. 1. Con los resultados obtenidos en el campo se calculan p, r y ra.
2. Se grafican los resultados en un par de ejes ordenados, en los cuales
se coloca a las abscisas, las Deformaciones Acumuladas, y en las ordenadas,
las presiones aplicadas en el ensayo.
3. El Módulo de Elasticidad (E) se puede calcular con las siguientes expresiones,
Tomando en cuenta el tipo de placa que se utiliza en el ensayo:
• Placas Flexibles:
• Placas Rígidas:
Donde:
m = Coeficiente de Poisson del suelo (0.3)
s = Incremento de Presión ( 1 Kg/cm2)
R = Radio de la Placa
ER = Deformación Permanente del suelo (para el incremento de presión).
Ensayo de placa de carga

29. Para el cálculo de la Deformación Elástica se tiene las siguientes fórmulas:
Donde:
m = 0.3
 = Incremento de Presión
d = Ancho de la zapata
d = Módulo de elasticidad calculado
En caso de las arcillas se puede utilizar la siguiente expresión:
Donde:
Ip = Factor de Influencia (Lmayor / Lmenor)
Eu = Módulo de elasticidad
Ensayo de placa de carga

30. Ensayo de Corte In Situ (VST)
Es un ensayo para determinar la resistencia al corte de un suelo
cohesivo y blando.
0Es un aparato formado por una varilla central y cuatro aspas que
se hacen girar, midiendo la resistencia teniendo en cuenta algunos
factores.

31. Norma ASTM D 2573 Norma ASTM D 257
Dentro de un sondeo o en superficie
Cuchillo de 4 lados se entierra entierra en limos y arcillas
para medir
Suv (pico) = Resistencia pico No drenada
Suv (remoldeada) = Resistencia remoldeada (después de 10
revoluciones)
Sensitividad, S t = Suv(pico)/Suv (remoldeada)
Ensayo de Corte In Situ (VST)

32. EJEMPLO 1

34. La resistencia a la penetración se puede calcular como se menciono
anteriormente con la siguiente expresión: Rp=N * 4
Para el primer valor de N que corresponde a 39, Rp= 156 Kg / cm2.
De la misma forma calculo los valores de Rp para cada N.
Finalmente obtenemos la Presión Admisible σadm , que se puede
calcular mediante la expresión mencionada:
Para N=39, la presión admisible calculándose los demás valores de σadm
manera similar.

35. En un ensayo de Carga con Placa realizado para encontrar el módulo de
elasticidad se obtuvieron los siguientes datos:
EJEMPLO 2

36. • La sexta columna (r acum) se obtiene restando de cada valor de h correspondiente a las
lecturas del deformímetro en cada estado de carga, el valor de h correspondiente a las
lecturas del deformímetro cuando la carga vuelve ha ser cero.
• La séptima columna de la tabla (p), se obtiene al restar cada h correspondiente a las
lecturas del deformímetro cuando la carga vuelve a ser cero.
• La octava columna (p acum), resulta de sumar cada valor de p correspondiente a las
lecturas del deformímetro cuando la carga vuelve ha ser cero.
• Finalmente, la novena columna de la tabla (r), corresponde a los valores obtenidos al
restar cada uno de los valores de r acum correspondientes a las lecturas del deformímetro
cuando la carga vuelve a ser cero.
Ahora, con los valores de presión y Deformación Recuperable Acumulada (r acum,
obtenidos en la sexta columna de la tabla), graficamos la siguiente curva :

37. Con los datos de la gráfica, calculamos el Módulo de Elasticidad con las expresiones
mencionadas anteriormente, tanto para placas flexibles como para placas rígidas:
o Para Placas Flexibles
o Para Placas Rígidas