Exploración y Muestreo de Rocas y Suelos"

 

INVESTIGACIÓN: UNIDAD 6

“EXPLORACIÓN Y MUESTREO DE ROCAS Y SUELOS” MATERIA:

GEOLOGÍA

INTEGRANTES DEL EQUIPO: 13500856 CRU !ERN"NDE !ONORIO  A#ISAI 13500860 DE LA CRU MARTINE ERIC$  AL#ERTO 1350086% &LORES MARTÍNE ENRIQUE 135008%0 &RÍAS !ERN"NDE 'OS( LUI LUIS S 135008%8 GUM"N CRU &LORENCIO 13500)** SANTIAGO MARTÍNE EDUARDO

CARRERA: SEM+ , GPO+ :

INGENIERÍA CIVIL 30 -.3* DOCENTE:

ING+ E&RAÍN GARCÍA GARCÍA  C/ .24 V/.-2 . 10 / 79/;/ /4 *01< ÍNDICE Introducción. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 Objetivo. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 6.1. Métodos de sondeos en rocas. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 6.2. Métodos de sondeos en suelos. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _3 6.2.1. Sondeos preliminares. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 Poos a cielo abierto._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _3 Per!oraciones con posteadora " barrenos_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ # Método de lavado._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ # Método de penetración est$ndar._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ % Método de penetración cónica. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ % Métodos rotatorios para roca._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 6 6.2.2. Sondeos de!initivos. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ & Poos a cielo abierto con muestreo inalterado._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ & Muestreo con tubos de pared del'ada._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ( Métodos rotatorios para roca._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ) 6.2.3. Métodos 'eo!*sicos. 'eo!*sic os. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1+ Método s*smico._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1+ Método de resistividad eléctrica._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 11 Método ma'nético " 'ravimétrico._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 12 6.3. Muestreo " conservación de muestras. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 13 ,onsideraciones 'enerales._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 13 Procedimientos de muestreo en pro!undidad._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1# Suelos no alterados._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1% Suelos alterados._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1% Muestreo aleatorio estrati!icado estr ati!icado en pro!undidad._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 16 ,onservación de la muestra._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1&

-amao muestral._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1& ,onclusión. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1) /uentes de in!ormación. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2+

INTRODUCCIÓN 0n la presente investi'ación !ue desarrollada para saber por ué " en dónde es ue se realian los sondeos " muestreos para ué es ue nos a"udan o nos sirven estos di!erentes estudios del suelo en el $rea de la in'enier*a civil. ,uando un sondeo alcana una capa de roca m$s o menos !irme o cuando en el curso de la per!oración las erramientas asta au* descritas tropiean con un bloue 'rande de naturalea rocosa no es posible lo'rar penetración con los métodos estudiados " a de recurrirse a un procedimiento di!erente. 0n la rama de la mec$nica de suelos encar'ada del estudio en campo de los suelos se encuentran varios métodos ue consisten en la obtención de muestras alteradas inalteradas o simplemente no se obtienen muestras sólo caracter*sticas 'enerales como pro!undidad de los estratos tipo de suelo etc. 0n los métodos 'eo!*sicos ue se ver$n a continuación tienen el objetivo de saber  las raones de cambio de las caracter*sticas !*sicas del subsuelo. 0stos métodos son r$pidos " nos permiten investi'ar en $reas de 'ran tamao pero presentan la desventaja ue no nos dan su!iciente in!ormación sobre el suelo a di!erencia de los métodos anteriores donde podemos calcular la compresibilidad porosidad cantidad de a'ua entre otros. 0l diseo del muestreo consiste en proponer " aplicar en cada sitio el procedimiento m$s adecuado para obtener in!ormación apropiada sobre el contenido de sustancias contaminantes en el suelo.

OBJETIVO 0l alumno conocer$ los di!erentes métodos " técnicas para e4plorar " obtener  muestras alteradas o inalteradas de suelos as* mismo se dar$ cuenta de la importancia ue tiene esta actividad en la correcta interpretación de los datos obtenidos.

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6.1. MÉTODOS DE SONDEOS EN ROCAS.

,uando un sondeo alcana una capa de roca m$s o menos !irme o cuando en el curso de la per!oración las erramientas asta au* descritas tropiean con un bloue 'rande de naturalea rocosa no es posible lo'rar penetración con los métodos estudiados " a de recurrirse a un procedimiento

di!erente.

0n realidad se mencionó ue capas de 'rava pueden ser atravesadas con barretones o erramientas pesadas similares manejadas a percusión. Pero estos métodos no suelen dar un resultado conveniente en roca m$s o menos sana " adem$s tienen el inconveniente b$sico de no proporcionar muestras de los materiales e4plorados. ,uando un 'ran bloue o un estrato rocoso aparecan en la per!oración se ace indispensable recurrir al empleo de m$uinas per!oradoras a

rotación

con

broca

de

diamantes

o

del

tipo

c$li.

0n las primeras en el e4tremo de la tuber*a de per!oración va colocado un muestreador especial llamado de 5coraón en cu"o e4tremo in!erior se acopla una broca de acero duro con incrustaciones de diamante industrial ue !acilitan la per!oración. 0n las se'undas los muestreadores son de acero duro " la penetración se !acilita por medio de municiones de acero ue se ecan a través de la tuber*a ueca asta la per!oración " ue act7an como abrasivo.

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6.2. MÉTODOS DE SONDEOS EN SUELOS 0n la rama de la mec$nica de suelos encar'ada del estudio en campo de los

suelos

se

métodos

ue

obtención

de

inalteradas o

encuentran consisten muestras

varios en

la

alteradas

simplemente

no se

obtienen muestras sólo caracter*sticas 'enerales como pro!undidad de los estratos tipo de suelo etc. 8os métodos de e4ploración de los suelos ue obtiene muestras son los si'uientes9

6.2.1. SONDEOS PRELIMINARES. Pozos a ci!o a"i#$o

3

,uando este método se practicable debe consider$rsele como el m$s satis!actorio

para

conocer

las

condiciones del subsuelo "a ue consiste en e4cavar un poo de dimensiones su!icientes para ue un

técnico

pueda

directamente

bajar " e4aminar los di!erentes estratos de suelo en su estado natural as* como darse cuenta de las condiciones precisas re!erentes al a'ua contenida en el suelo. Su desventaja es ue no puede realiarse a 'randes pro!undidades debido a la ubicación del nivel !re$tico del a'ua. 8a e4cavación de poos a cielo abierto con el empleo del pico " la pala permiten recuperar buenas muestras representativas alteradas del subsuelo sin embar'o su aplicación principal es la obtención de muestras inalteradas de la m$s alta calidad " sólo esta aplicación justi!ica su costo.

P#%o#acio&s co& 'os$a(o#a ) "a##&os 8a barrena elicoidal " la pala postradora son adecuadas para auellos casos en los ue la pro!undidad de la e4ploración sea menor de unos 12m. ,on estas erramientas se obtienen muestras alteradas de arenas limos arcillas o meclas de estos ue no conten'an 'ravas cantos rodados o estén endurecidos por  cementación de sus part*culas. ,undo los suelos se encuentran arriba del nivel !re$tico las muestras obtenidas con estas erramientas son representativas.

M*$o(o ( !a+a(o

4

0ste método de sondeo es bastante económico " el tiempo en ue se realia es mu" r$pido. ,on este método se pueden presentar errores en la !rontera del terreno dico error puede ser asta de un metro al marcar la di!erencia entre estratos. 0ste método de puede usar en conjunto con otro método es decir  como un sondeo au4iliar preliminar "a ue es m$s r$pido ue los otros. 8as muestras ue se obtienen son bastante alteradas tanto ue no deber*an de considerarse como representativas para llevar al laboratorio.

0l euipo " material a utiliar son al i'ual ue en el método anterior un tr*pode con una polea la cual se usa para sostener el martinete este tiene un peso ue puede ir desde los (+ asta los 1%+ :ilo'ramos. 8o ue ace el martinete es incar en el suelo los ademes necesarios. 0l ademe utiliado debe tener un di$metro ma"or para de esta manera poder in"ectar el a'ua. 0l a'ua se impulsa mediante una bomba.

M*$o(o ( '&$#aci,& s$-&(a#  0ste método de e4ploración es el ue mejor resultados nos proporciona "a ue obtenernos m$s in!ormación acerca del subsuelo a di!erencia de los métodos anteriores en los cuales nos da 7nicamente una descripción. ;epender$ del tipo de suelo " nos dar$ di!erentes resultados por ejemplo si tenemos un suelo !riccional obtendremos la compacidad de los mantos si se presenta un suelo pl$stico sabremos la resistencia ue presenta a la compresión simple. 0ste método nos da muestras alteradas las cuales permiten su estudio.

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0l euipo para este método es un penetrometro est$ndar. parte de esto la remoción de la muestra del muestreador al lle'ar al laboratorio produce inevitablemente otro cambio en los es!ueros pues la !ase l*uida deber$ trabajar a tensión " la !ase sólida a compresión en la medida necesaria para ue se impida la e4pansión de la muestra ori'inalmente con!inada en el suelo " aora libre. en Mec$nica de Suelos se abla de muestras ?inalteradas? se debe entender en realidad un tipo de muestra obtenida por cierto procedimiento ue trata de acer m*nimos los cambios en las condiciones de la muestra 5in situ sin interpretar la palabra en su sentido 8

literal. Se debe a M. @. Avorsiev en un estudio e4austivo moderno ue condujo a procedimientos de muestreo con tubos de pared del'ada ue por lo menos en suelos coesivos se usan actualmente en !orma pr$cticamente 7nica. 0n la /i'. >B).a aparece uno de los tipos m$s comunes de muestreador de pared del'ada= en la parte b de dica !i'ura se muestra un tipo m$s elaborado de muestreador de pistón ue tiene por objeto eliminar o casi eliminar la tarea de limpia del !ondo del poo previa al muestreo necesaria en los muestreadores abiertos= al incar el muestreador con el pistón en su posición in!erior puede llevarse al nivel deseado sin ue el suelo alterado de niveles m$s altos en el !ondo del poo entre en él= una ve en el nivel de muestreo el pistón se eleva asta la parte superior " el muestreador se inca libremente Cpistón retr$ctilD o bien !ijado el pistón en el nivel de muestreo por un mecanismo super!icie

accionado se

inca

el

desde

la

muestreador 

relativamente al pistón asta ue se llena de suelo Cpistón !ijoD. 0l la /i'. >B).cse muestra un esuema de un dispositivo aplicador de presiones de incado ue puede usarse cuando no se dispon'a de una m$uina per!oradora ue apliue la presión mec$nicamente= un procedimiento alternativo al mostrado en la !i'ura ser$ car'ar la varilla de per!oración con peso muerto utiliando 'atos idr$ulicos. 8a in"ección de emulsiones as!$lticas o el con'elamiento de la ona de muestreo son métodos ue se an usado al'unas veces en el pasado. >!ortunadamente el problema no es de vital importancia en la pr$ctica de la Mec$nica de Suelos dado ue la prueba est$ndar de penetración al in!ormar sobre la compacidad de los mantos arenosos proporciona tomas 7til " 'eneralmente en !orma su!icientemente apro4imada de las caracter*sticas de los mismos.

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M*$o(os #o$a$o#ios 'a#a #oca ,uando un sondeo alcana una capa de roca m$s o menos !irme o cuando en el curso de la per!oración las erramientas asta au* descritas tropiean con un bloue 'rande de naturalea rocosa no es posible lo'rar penetración con los métodos estudiados " a de recurrirse a un procedimiento di!erente. 0n realidad se mencionó ue capas de boleo o 'rava pueden ser atravesadas con barretoneso erramientas pesadas similares manejadas a percusión. Pero estos métodos no suelen dar un resultado conveniente en roca m$s o menos sana " adem$s tienen el inconveniente b$sico de no proporcionar muestras de los materiales e4plorados. 0n roca mu" !racturada puede e4istir el peli'ro de ue las municiones se pierdan. Per!oradoras tipo c$li se an construido con di$metros mu" 'randes asta para acer per!oraciones de 3 m= en estos casos la m$uina penetra en el suelo con la misma broca. 8a colocación de los diamantes en las brocas depende del tipo de roca a atacar. 0n rocas duras es recomendable usar brocas con diamantes tanto en la corona como el interior para reducir el di$metro de la muestra " en el e4terior para a'randar la per!oración " permitir el paso del muestreador con !acilidad.

6.2.. M*$o(os o%3sicos 8os tres métodos ue se ver$n a continuación tienen el objetivo de saber las raones de cambio de las caracter*sticas !*sicas del subsuelo. 0stos métodos son r$pidos " nos permiten investi'ar en $reas de 'ran tamao pero presentan la desventaja ue no nos dan su!iciente in!ormación sobre el suelo a di!erencia de 10

los métodos anteriores donde podemos calcular la compresibilidad porosidad cantidad de a'ua entre otros. ,on estos métodos solamente realiamos estudios previos no se deben de utiliar para !ines de cimentación.

M*$o(o s3s/ico 0l sondeo s*smico tiene como base las propiedades de los materiales ue se encuentran

en

el

subsuelo

"

estos

materiales permiten la transmisión de ondas s*smicas conocidas como el$sticas. 8as ondas s*smicas obedecen a las le"es de re!racción las cuales est$n basadas en los principios de /ermat " Au"'ens. 8a teor*a de la elasticidad se basa en el estudio de las ondas s*smicas "a ue la velocidad de las mismas dependen de las constantes de los materiales como lo son9 el módulo de Eoun' el módulo de ri'ide " la relación de Poisson. 0l propósito de este método es el conocer la distribución en un determinado espacio el par$metro de la velocidad de propa'ación de ondas s*smicas de tal manera de poder indicar la división de un $rea 'eo'r$!ica espec*!ica de los materiales ue e4isten en el subsuelo de i'ual manera relacionar el par$metro " las condiciones 'eotécnicas tales como9 el !racturamiento la alteración " la compacidad. >un sabiendo ue los par$metros ue se obtienen con este método no son precisos pudiera ser ue el método s*smico no se relacione con la 'eolo'*a del lu'ar "a ue las capas del subsuelo no den una respuesta a cualuiera de las si'uientes condiciones9 la primera es la velocidad de propa'ación debe incrementar con la pro!undidad de las capas. E la se'unda es ue una de las capas debe de tener un 'ran espesor ma"or ue la lon'itud de onda para poder ser detectada.

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M*$o(o ( #sis$i+i(a( !*c$#ica 8os sondeos de resistividad eléctrica usan la electricidad con la cual conocen las caracter*sticas

ue

presentan

los

materiales ue se encuentran en el subsuelo en los métodos eléctricos encontramos la resistividad ue es la oposición de los materiales al paso de la corriente eléctrica " por otro lado tenemos la conductividad ue permite el paso de la corriente eléctrica a través de los materiales en el subsuelo estos conducen la corriente eléctrica en !orma iónica " electrónica= en el primer caso la conducción se realia a través de los !luidos contenidos en los poros de la roca " en el se'undo caso la conductividad se realia por medio de los minerales met$licos. 0l euipo usado para obtener los datos consta de un receptor un transmisor dos carretes con sus cables " unos electrodos de metal. 0l receptor es li'ero " tiene una pantalla en la cual se pueden ver las mediciones de los voltajes de las bater*as se observa el potencial natural " el voltaje primario. 0l transmisor 'enera corriente continua " manda las lecturas de corriente a una pantalla la cual tiene varias escalas de corriente con un sistema ue permite medir la resistencia del terreno para poder seleccionar de !orma adecuada las escalas de voltaje " la intensidad de corriente.

M*$o(o /a&*$ico ) #a+i/*$#ico 0n este método al i'ual ue los anteriores en cuanto a su propósito la di!erencia se encuentra en el euipo el este caso método ma'nético se utiliara un ma'netómetro con el cual podemos conocer el campo ma'nético ue se encuentre en la ona ue se delimita por las estaciones receptoras. 0n cuanto al método 'ravimétrico se mide el campo 'ravimétrico en di!erentes puntos del terreno. Para poder interpretar los resultados podemos establecer ue si los 12

valores del método ue usemos entre m$s alto sea el valor re'istrado uiere decir  ue e4iste un estrato rocoso en el $rea estudiada. Si no es as* uiere decir ue en el $rea e4isten masas li'eras o cavernas.  >un as* se reuiere la a"uda de un e4perto porue la interpretación de los resultados es mu" complicada.

6.. MUESTREO 4 CONSERVACIÓN DE MUESTRAS Co&si(#acio&s &#a!s5 0l muestreo de un sitio potencialmente contaminado por sustancias inor'$nicas e or'$nicas tiene como objetivo la obtención de in!ormación sobre la concentración de tales sustancias en el suelo de manera ue pueda establecerse una comparación con los niveles de re!erencia propuestos para la protección de la salud

umana

"

los

ecosistemas.

8a importancia del muestreo radica en ue la in!ormación sobre sustancias contaminantes a de ser si'ni!icativa " !iable de manera ue la toma de decisiones sobre el sitio potencialmente contaminado sea adecuada a su particular  problem$tica. 0n concreto la problem$tica de cada sitio ueda re!erida a los ries'os ue e4istan para la salud umana " la protección de los ecosistemas.

13

0l

diseo

consiste

del

en

muestreo

proponer

"

aplicar en cada sitio el procedimiento adecuado in!ormación sobre

el

sustancias

para

m$s obtener  apropiada

contenido

de

contaminantes

en el suelo. 0s un eco establecido ue m$s del %+F de todos los errores en an$lisis medioambiental se producen por un muestreo incorrecto.