Geotécnica: Muestreo en Suelos y Rocas, Apuntes de Mecánica de suelos

¡Descarga Geotécnica: Muestreo en Suelos y Rocas y más Apuntes en PDF de Mecánica de suelos solo en Docsity!

4 - MUESTREO GEOTECNICO

(SUELOS Y ROCA)

Ing. Alvaro Orendain O.

Septiembre 2020

¿QUÉ ES MUESTREO en geotecnia?

Procedimiento que consiste en recolectar porciones representativas del

subsuelo, con fines de estudio en laboratorio, que pueden o no requerir su

conservación en estado natural (esto dependerá de la finalidad del ensayo).

**- EL MUESTREO PUEDE SER EN SUELO O EN ROCA

• EN SUELOS PUEDEN CLASIFICARSE DE FORMA GENERAL:**

1 - MUESTRAS ALTERADAS

2 - MUESTRAS INALTERADAS

OBJETIVO DEL MUESTREO EN SUELO Obtener porciones del suelo representativo para conocer sus características y/o propiedades físicas (propiedades índice), mediante los siguientes ensayos de laboratorio:

1. Masa volumétrica natural (o bien masa volumétrica seca suelta o seca máxima).
2. Análisis granulométrico (contenido de gruesos, arenas y finos y su tipo).
3. Determinación de los límites de consistencia (o de Atterberg LL, LP, Ip, CL)
4. Gravedad específica de los sólidos del suelo.
5. Determinación del contenido de agua o porcentaje de humedad natural. Por ensayos anteriores clasificación del suelo (SUCS).
6. Corte directo (ángulo de fricción).
7. Ensayo triaxial con sus variantes (relación de vacíos, cohesión y ángulo de fricción). Entre otros ensayos.

1. MUESTRAS ALTERADAS

Porción de suelo extraído con fines de estudio en el laboratorio,

que no requiere su conservación en estado natural, para

determinar propiedades índice del estrato estudiado.

EQUIPO MUESTRAS ALTERADAS Perforación por percusión Excavación Perforación rotatoria

MUESTRAS ALTERADAS DE PCA Muestreo de pozos a cielo abierto (PCA): Con objeto de elaborar perfiles estratigráficos de los pozos excavados, se toman muestras alteradas en cada estrato para su clasificación (Sistema Único de Clasificación de Suelos, SUCS) y propiedades índice (ensayos laboratorio).

• Las muestras se pueden tomar a medida que progrese la excavación o bien una vez terminada ésta. Para realizar el muestreo se abre una ranura vertical de sección uniforme, de 20 cm de ancho por 15 cm de profundidad, y se extrae el material representativo de cada estrato (aproximadamente 15 kg). El material se puede colocar en costales de tejido cerrado o en bolsas de polietileno.
• Cada muestra debe llevar sujeta dos etiquetas de identificación, una dentro y otra afuera, en la cuales se anota el nombre de la obra, la fecha, ubicación (cadenamiento) y la profundidad a que se tomó la muestra.

MUESTRAS ALTERADAS HERRAMIENTA MANUAL

Muestreo con pala posteadora y barrena helicoidal: Las perforaciones

manuales o mecánicamente son también un medio barato de exploración del

subsuelo, en tipos de suelo favorables, pero los suelos deben tener la cohesión

suficiente para que las paredes de la excavación puedan permanecer sin soporte y

no existir guijarros, pedregones o cualquier otra obstrucción que impida la rotación

y avance.

2. MUESTRAS INALTERADAS

Definición: Porción de suelo extraído con fines de estudio de

laboratorio en donde requiera que se conserve en estado real o

natural, para realizar pruebas especiales y determinar las

propiedades mecánicas del estrato estudiado.

MUESTRAS INALTERADAS DE PCA (Cúbicas)

Muestreo en POZOS A CIELO ABIERTO (PCA): El muestreo se hace

preparando muestras de tipo cúbicas, cuidadosamente labradas dentro la

excavación, a la profundidad de interés. Posteriormente se labran muestras

más pequeñas para realizar pruebas especiales en laboratorio que servirán

para determinar las propiedades mecánicas e hidráulicas de los materiales.

• Estas muestras cúbicas ( 20 cm de arista), se deben proteger de inmediato con

manta de cielo, que se impregna con una mezcla caliente de brea y parafina,

utilizando una brocha para evitar la perdida del contenido natural de agua.

• La muestra se debe orientar marcando e

identificando la parte superior.

MUESTRAS INALTERADAS SUELO BLANDO (presión) Muestreo con TUBO SHELBY (tubo pared delgada): El muestreo para recuperar muestras inalteradas de las perforaciones en suelos cohesivos y blandos o semiduros. Es necesario utilizar muestreadores de este tipo que causen la menor alteración posible, constituidos por un tubo de acero o latón sin costura (se protege con barniz o aceite de la corrosión del agua), con el extremo inferior afilado y unido en la parte superior con la cabeza muestreadora, la que a su vez esta montada en el extremo inferior de la columna de barras de perforación, con las cuales se hinca el muestreador (por presión) desde la superficie.

• Los diámetros más comunes de este muestreador son 2 ” a 5 ” y longitud 30 ” a 75 ” (aumentando el espesor del tubo con el diámetro). El tubo usual es de 7. 5 cm ( 3 ”) y L= 75 cm (espesor pared 2 mm).
• El muestreador Shelby se debe hincar una longitud de 75 cm, con una velocidad constante entre 15 a 30 cm/s; se debe permitir que una longitud de 15 cm quede sin muestra, donde se alojaran los azolves. Después del hincado, se deja reposar la muestra durante 3 minutos, para generar mayor adherencia entre tubo y suelo. Colocando su tapas y/o sellando con papel estaño, cinta, película plástica o brea con parafina.
• Para la extracción de la muestra en laboratorio, comúnmente se corta el tubo longitudinalmente, o bien se puede extraer mediante aditamento (mecánico o hidráulico).

MUESTRAS INALTERADAS SUELO DURO (rotación) Muestreo con BARRIL DENISON: Este muestreador opera a rotación y presión (barril), permite recuperar muestras con poca alteración, para suelo duros o rocas blandas , tales como: Arcillas duras, limos compactos, limos cementados con pocas gravas, tobas, etc. Las muestras recuperadas son de 7. 5 y 10 cm de diámetro. El barril Denison es el mejor muestreador para las tobas duras, si se muestrea arriba del nivel freático, se debe utilizar aire como fluido de perforación para no alterar la muestra.

• Se trata de un tubo doble giratorio cuyo portamuelles sobresale de la corona entre 4 y 9 cm con lo que se consigue que el fluido de perforación no llegue a la muestra y que la corona no pueda rozar el testigo. El tubo exterior rota y corta el suelo, el interior permanece estacionario y protege a la muestra del agua de lavado.

MUESTRAS INALTERADAS SUELO DURO (rotación)

Muestreo con BARRIL PILCHER: Este muestreador es similar al Denison,

excepto porque la posición del tubo interior se regula con un resorte axial ,

mientras el que el exterior, con la broca de corte en su extremo, gira y corta el

suelo alrededor. Funciona para cualquier tipo de suelo.

II- MUESTREO EN ROCA

QUE ES EL MUESTREO EN ROCAS

El muestro en roca tiene como finalidad conocer la profundidad a que se

encuentra cualquier desgaste (fracturas o discontinuidades), presencia de

zonas astilladas o fallas susceptibles al movimiento o bien la posibilidad de

la existencia de grietas y cavidades ocultas. Además de núcleos

muestreados, para estudiar su ángulo de falla, calidad, propiedades físicas

y mecánicas en laboratorio.