Monografia de Geotecnia, Grupo 3

 

1 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

GEOTECNIA

Frank E. Eugenio Ramos y Luis A. Mansilla Trujillo Facultad de Ingeniería, Universidad de Huánuco Escuela Profesional de Ingeniería Civil Seminario de Taller de Investigación Dr. Tomas A. Menacho Mallqui Abril 20, 2020

 

2 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

Índice. GEOTECNIA......................................................................................................................1 1.

INT INTROD RODUCC UCCIÓN IÓN... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .......... .........5 ....5

2.

JUS JUSTIFI TIFICAC CACIÓN IÓN... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... .......... .........5 ....5

3.

OBJETIV OBJETIVOS... OS.......... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ....................... ...................5 ...5 3.1.. 3.1

Obj Objeti etivo vo gen general eral.... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ......... .......... .......... ......... .......5 ...5

3.2.. 3.2

Obj Objeti etivos vos espe específ cífico icos... s...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... ......5 .5

4.

HIP HIPÓTE ÓTESIS. SIS..... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... ......... ......... .......... .......... ......5 .5

5.

PRO PROBLE BLEMAS MAS BÁSI BÁSICOS COS EN GEOT GEOTECN ECNIA.. IA...... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ........ ......... .......... .......... .......... .......5 ..5

6.

GEO GEOTEC TECNIA NIA EN LA INGENIERÍ INGENIERÍA... A...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ......... .....55 6.1. Conocimientos Geotécnicos Requeridos Por El Ejercicio De La Ingeniería Civil...5

7.

SUE SUELO. LO.... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... .......... .......... .......... ..........5 .....5 7.1.. 7.1

La Geolog Geología. ía.... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ......... ......... ......... ..........5 .....5

7.2.. 7.2

Ori Origen gen De Los Sue Suelos los... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... .....5 .5

7.3.. 7.3

Face Facess De Un Suelo.. Suelo..... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... .......... .......... .........5 ....5

7.3.1. Erosión Erosión....... ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ................... ...........................5 ...............5 7.3.2. Transpor Transporte te y sedime sedimentació ntación...... n............. .............. ............. ............. .............. .............. ............... .............................5 .....................5 7.3.3. Procesos secunda secundarios.. rios......... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ...........5 ....5 7.4.. 7.4

Desc Descrip ripció ciónn Cua Cuanti ntitat tativa iva... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ......... .......... .......... ..........5 .....5

7.5.. 7.5

Desc Descrip ripció ciónn Del Estado Estado D Dee Un S Suel uelo... o...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... .......... ......... ......... .......... ........5 ...5

 

3 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 7.6.. 7.6

Prop Propied iedade adess De L Las as Pa Partí rtícul culas as Co Const nstitu ituyent yentes es De Dell Suelo Suelo... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ........ .......5 ...5

7.6.1. Granul Granulometrí ometría...... a............ ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ................... ...............................5 ...................5 7.6.2. Plasti Plasticidad. cidad. Límites Límites de Atterbe Atterberg.... rg........... .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............... ................5 ........5 8.

CLA CLASIFI SIFICAC CACION ION DE SUELOS SUELOS.... ........ ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... .......... .......... .......... ..........5 .....5

9.

TEN TENSIO SIONES NES EN LOS SUE SUELOS. LOS.... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ........ ....55

10.

EL AGUA EN EL SUELO. SUELO....... ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ....................5 .............5

11.

DEFOR DEFORMACION MACIONES ES DE SUELOS........ SUELOS.............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ....................5 ..............5

11.1. Consolidación.........................................................................................................5 12.

RESISTE RESISTENCIA NCIA AL CORTE....... CORTE.............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ................... ...............................5 ...................5

13.

EMPUJE EMPUJES S LATER LATERALES... ALES.......... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ..........................5 ...................5

13.1. 14.

Obras de contención... contención.......... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ...........................5 .....................5

PRUEBA PRUEBAS S DE CAMPO CAMPO....... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. ..................5 ...........5

14.1. 14. 1.

Ensa Ensayos yos De Cam Campo po Y Labor Laborato atorio rio En Obr Obras as Vía Vías... s...... ....... ....... ....... ......... .......... ......... ......... .......... ........5 ...5

14.2. 14. 2.

Ensa Ensayos yos De Cam Campo po Y Labor Laborato atorio rio En Obr Obras as Edi Edific ficaci aciones ones.... ........ ....... ...... ........ .......... .......... ......5 .5

14.3. 14. 3.

Ensa Ensayos yos De Ca Campo mpo Y La Labora borator torio io En Obr Obras as Saneam Saneamien iento.. to..... ...... ....... ........ ......... .......... ..........5 .....5

14.4. 14. 4.

Ensa Ensayos yos De Ca Campo mpo Y La Labora borator torio io En Obr Obras as Hidrául Hidráulica icas... s...... ....... ........ ......... .......... .......... .........5 ....5

15.

APLICAC APLICACIONES IONES DE LA GEOTECNIA..... GEOTECNIA............ .............. ............. ............. .............. .............. ............. ....................5 ..............5

15.1.

Estabi Estabilidad lidad En Talude Taludes...... s............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ....................5 .............5

15.1.1. Aspecto Aspectoss Práct Prácticos.. icos......... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ................... ................................5 ....................5 15.1.2. Evalua Evaluación ción De La Estabi Estabilidad. lidad....... ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............... ................5 ........5

 

4 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 15.1.3. Estudi Estudios os Geotécnicos.... Geotécnicos........... .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. ................ ..........................5 .................5 15.1.4. Recome Recomendacion ndaciones es Al Con Construir struir Sobre Sobre Taludes.... Taludes........... .............. ............. ............. .............. .............. .......55 15.2.

Geotec Geotecnia nia Y Cimentacio Cimentaciones..... nes............ ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ...........................5 ....................5

15.2.1. Estudi Estudioo geotécnico........ geotécnico............... .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. ................ ..........................5 .................5 15.2.2. Estudi Estudioo geotécnico geotécnico preliminar...... preliminar............ ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ............5 .....5 15.2.3. Estudi Estudioo geotécnico geotécnico definitivo..... definitivo............ .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............5 ......5 15.2.4. Estruct Estructuras uras de de con contenci tención...... ón............. ............. ............. .............. ............. ............. ...................... ...............................5 ................5 15.2.5. Explor Exploración ación por sondeos..... sondeos............ .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ....................5 .............5 15.3.

Geotec Geotecnia nia De Los Túnele Túneles..... s............ .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. .........5 ...5

15.3.1. Determ Determinaci inación ón de problemas problemas constru constructivos. ctivos....... ............. .............. .............. ........................ ......................5 .....5 15.3.2. Plani Planificaci ficación ón y fases del del recono reconocimie cimiento.... nto........... ............. ............. .............. .............. ............... ................5 ........5 15.3.3. Técnic Técnicas as de reconocimi reconocimiento... ento......... ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ..................5 ...........5 15.3.4. Método Métodoss geofísic geofísicos...... os............ ............. .............. ............. ............. .............. .............. .................... ..................................5 .....................5 16.

CONCLU CONCLUSIONES. SIONES........ .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ................ ...................5 ..........5

17.

REFERE REFERENCIAS NCIAS BIBLIOGRAFICA BIBLIOGRAFICAS...... S............. .............. .............. ............. ............. ..................... ..............................5 ................5

 

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1. IN INTR TRO ODU DUCC CCIÓ IÓN. N. La geotecnia es una rama de la geología que se encarga del estudio de suelos y rocas, así mismo, como de sus propiedades mecánicas, a través del método científico, con el propósito de ser utilizadas, en la ingeniería civil, en el campo de la construcción, como edificaciones, vías, entre otros. considerando al mismo tiempo todos los procesos geológicos que conlleva el medio ambiente como la erosión, la geodinámica, los sismos. La mecánica de suelos y la mecánica de rocas son ciencias relativamente jóvenes que se originan solo a mediados del siglo veinte. Son esencialmente ciencias experimentales, es decir, que se han desarrollado a partir de la observación, la medición, la comprensión de los fenómenos, la modelación y la definición de acciones cuyos resultados pueden ser observados, medidos y analizados. Similarmente a lo que ocurre en otras áreas de las ciencias, los mecánicos de suelos o de rocas no tienen acceso a una descripción perfecta de los materiales de los cuales deben ser capaces de predecir su comportamiento. En efecto, el suelo de un determinado lugar no es ni perfectamente homogéneo ni esta uniformemente distribuido en capas regulares. Por lo tanto, el ingeniero geotécnico debe ser capaz, en primer lugar, de reconstituir el contexto general del problema al que se ve enfrentado antes si quiera de comenzar a desarrollar una solución. Por otro lado, la demanda y el crecimiento de la población hacen que las autoridades se organicen para realizar proyectos, estos proyectos son realizados para obtener un crecimiento ordenado como país y sobre todo no centralista; para lo cual realizan creación de carreteras,  puentes, presas proyectos de saneamiento s aneamiento entre otros muchos proyectos. De esta manera los  proyectos permiten satisfacer dicha demanda, frente a la imposibilidad de poder realizarlo por medios propios de comunidades pequeñas y en plenas de crecimiento.

 

6 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Para dichos proyectos de gran envergadura, que ayudaran al crecimiento poblacional y a la satisfacción de muchas necesidades que tenemos como seres humanos, se tienen que tener muy en cuenta los estudios previos a la realización de las estructuras; nos referimos a los estudios previos de análisis geotécnico de los suelos. Dichos estudios geotécnicos nos darán como resultado la buena pro para poder seguir con la construcción de una estructura llámense de diferentes tipos como: viales, edificaciones, saneamiento, hidráulico, etc. Para ellos tenemos que tener en cuenta los tipos de suelos o rocas donde van estar dichos proyectos.

2. JU JUST STIF IFIC ICAC ACIÓ IÓN. N. En el presente trabajo monográfico, proponemos investigar la evolución de los conceptos teóricos en los que se basa la geotecnia a lo largo de su trayectoria como parte de la geología, debido a que la geotecnia es una parte fundamental al momento del desarrollo de una obra de construcción civil.

3. OBJE JET TIVOS. 3.1. Objeti Objetivo vo general Ampliar y profundizar los conceptos básicos sobre la geotecnia, definiendo sus bases teóricas, indicadores del comportamiento de los suelos y las metodologías necesarias para definir  el perfil geotécnico de las carreteras, puentes y túneles, así como identificar las problemáticas actuales

3.2. Objeti Objetivos vos espe específico cíficos. s.

 

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Definir las propiedades mecánicas de los suelos y su comportamiento al interactuar en distintos ambientes.



Determinar los problemas geotécnicos básicos de la actualidad

4. HIPÓ IPÓTESIS IS.. Este trabajo de monográfico, brindará al estudiante un mayor campo de conocimiento sobre geotecnia, así mismo, le permitirá aplicar estos conocimientos a la hora de un estudio de suelo para dar inicio a una construcción civil.

5. PRO PROBLE BLEMAS MAS BÁSICOS BÁSICOS EN GEO GEOTEC TECNIA. NIA. Los problemas más frecuentes en geotecnia son los problemas de fundaciones superficiales, que son aquellas que se ubican sobre la superficie del suelo a poca profundidad, o fundaciones profundas que es la parte del suelo donde se transmiten las cargas provenientes de edificios u obras de gran envergadura, a capas de suelo más profundas. Entre estos problemas geotécnicos tenemos los siguientes: 

El terreno como cimiento:  Todas las obras deben apoyarse en el terreno; debe  por tanto definirse la forma de este apoyo, apoy o, y la transmisión de cargas de la estructura al terreno, para lo que debe estudiarse la deformabilidad y resistencia de éste.



El terreno como productor de cargas: En ocasiones, para crear un desnivel, o con otro motivo, se construyen estructuras cuyo fin es contener el terreno (p. ej., muros de contención, revestimientos de túneles); para su dimensionamiento, debe calcularse la magnitud y distribución de los empujes ejercidos por el terreno.

 

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El terreno como propia estructura: Otras veces, para crear un desnivel no se construye una estructura de contención, sino que se deja al propio terreno en talud; debe en este caso estudiarse la inclinación que debe darse a este talud para



garantizar su estabilidad. El terreno como material:  En obras de tierra (rellenos, terraplenes, presas de materiales sueltos), el terreno es el material de construcción, por lo que deben conocerse sus propiedades, y la influencia que en ellas tiene el método de colocación (compactación).



Drenajes: Las estructuras hidráulicas son el soporte de la estabilidad de estructuras como vías, áreas urbanas, tratamientos de taludes, y su omisión o las fallas que se pueden presentar en una estructura hidráulica son causas de  problemas graves. De ahí que las soluciones s oluciones de geotecnia incluyen la determinación de los caudales de las aguas de escorrentía, el dimensionado de las estructuras hidráulicas y de los descoles.

6. GE GEOT OTEC ECNIA NIA E EN N LA IING NGEN ENIER IERÍA ÍA Los ingenieros geotécnicos, además de entender cabalmente los principios de la mecánica y de la hidráulica, necesitan un claro y adecuado dominio de los conceptos fundamentales de la geología y la geofísica, Es de especial importancia conocer las condiciones bajo las cuales determinadas rocas fueron creadas o depositadas así como su adecuada clasificación, su edad en millones de años, y los posteriores procesos estructurales o diagenéticos (procesos metamórficos, de sustitución, cristalización, plegamientos, fallas etc.) que han sufrido. La labor conjunta del

 

9 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO geólogo y el geotecnista reduce sustancialmente la incertidumbre geológica, ahorrando costos de obra con soluciones de ingeniería económicas y funcionales. Diseños para estructuras construidas por encima de la superficie incluyen cimentaciones superficiales (zapatas y losas), cimentaciones semiprofundas (losas y cajones), y cimentaciones  profundas (pilotes y pilas). Presas y diques son estructuras que pueden ser construidas de suelo o roca y que para su estabilidad y estanqueidad dependen en gran medida de los materiales sobre los que están asentados o de los cuales se encuentran rodeados.  Finalmente, los túneles son estructuras construidas a través del suelo o roca y cuyo método constructivo depende en gran medida de las características geológicas del terreno que se verá afectado (tipos y condiciones de litologías atravesadas, condiciones hidrogeológicas, condiciones tectónicas, etc.) lo que influye a su vez en la duración de la obra y en sus costes. Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las  propiedades y el ambiente de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas (procesos de remoción en masa), así como medidas para mitigar este riesgo, como diseños de estructuras de contención (anclajes y muros), control de aguas de infiltración y de escorrentía en el medio geológico (subdrenes, cunetas, filtros).

6.1. Conocimientos Geotécnicos Requeridos Por El Ejercicio De La Ingeniería Civil La geotecnia es requerida para una obra lineal, igualmente necesarias en una obra  puntual. Pensando, por ejemplo, en una depuradora depur adora fácilmente se puede ver su necesidad: se requerirán taludes y desmontes para adecuar el terreno natural a las explanadas necesarias para cimentar edificios y reactores. Las cimentaciones de éstos últimos serán especialmente críticas ya que asientos diferenciales en reactores cilíndricos pueden inutilizarlos completamente.

 

10 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Además, la situación de estas infraestructuras cerca de ríos y costas, hace muy probable la posibilidad de encontrar materiales heterogéneos y el nivel freático en superficie lo que requerirá el empleo de técnicas de mejora del terreno y drenaje. Finalmente, la urbanización del entorno y de los accesos requerirá conocimientos de compactación. Así simplemente pensando en dos ejemplos muy comunes han aparecido los temas de geotecnia que requieren conocer los ingenieros civiles de forma general, aparte deben considerarse otros necesarios por algunas especialidades como pueden ser el estudio de presas de tierras o la geotecnia específica de obras marítimas. Estos conocimientos geotécnicos necesarios en la mayoría de campos de la ingeniería civil y, por tanto, para la mayoría de ingenieros civiles son los siguientes: 

Taludes e inestabilidad de laderas.



Compactación de suelos.



Cimentaciones: superficiales, profundas, semiprofundas y especiales.



Estructuras de contención: rígidas y flexibles.



Mejora del terreno.



Estudio del flujo de agua.

Todos estos temas han aparecido en las conversaciones mantenidas, con ingenieros civiles dedicados a la construcción, la consultoría y la administración, para conocer sus necesidades de conocimientos geotécnicos. Los dedicados a la gestión a través de estas conversaciones han mostrado que no requieren conocimientos geotécnicos. Y con docentes e investigadores no se han mantenido entrevistas ya que, evidentemente, forman un grupo poco representativo a los efectos de este trabajo.

 

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7. SUELO. El suelo está ubicado en las capas superficiales de la corteza terrestre y es producto de la acción del clima y el tiempo sobre las rocas. En otras palabras, podemos decir que, el suelo es roca descompuesta por acción de las diferencias de temperatura, de corrientes de agua, de la gravedad, de la erosión por el viento y del ambiente. Sobre la roca, el suelo puede tener desde cero a cientos de metros de profundidad. En efecto, una de las grandes dificultades en geotecnia radica en la interacción entre la exploración del sitio y el cálculo/diseño de obras. En ese sentido, la calidad de un análisis dependerá fuertemente del grado conocimiento del terreno. Las  propiedades del suelo y su distribución en el terreno terren o dependen de forma importante de sus orígenes geológicos, por lo que el ingeniero geotécnico requiere algún grado de conocimiento en geología. Además, en mecánica de suelos es fundamental ser capaz de describir el material antes de pasar a un estudio de comportamiento mecánico o físico. En este capítulo abordaremos la  problemática de la descripción del suelo. Para ello, comenzaremos comenzar emos con ciertas nociones básicas de geología y continuaremos con una descripción cualitativa y finalmente cuantitativa de los  principales tipos de suelo.

7.1. La Geo Geolog logía ía La geología juega un rol esencial en la aplicación de la mecánica de suelos y rocas. Es una disciplina muy basta, que, si bien no es el objeto fundamental de este curso, es muy importante para la Geotecnia. La ingeniería civil interactúa superficialmente con el globo terrestre: algunos metros en el caso de fundaciones superficiales, algunas decenas de metros en el caso de fundaciones profundas, excavaciones profundas o túneles urbanos, algunas centenas de

 

12 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO metros en el caso de excavaciones en masivos rocosos, estas obras representan solo la parte superficial de una corteza terrestre, que a la vez corresponde a una ínfima parte del globo terrestre.

7.2. Orige Origen n De Los Suelo Suelos. s. Los suelos y las rocas son un agregado de partículas generalmente minerales, pero en ocasiones orgánicas, de tamaño y forma muy variables. En el caso de los suelos, las partículas están débilmente unidas entre ellas y pueden ser separadas por simple agitación o trituración bajo el agua. Los suelos tienen principalmente dos orígenes:

A. la meteorización de las rocas por alteración mecánica o físico-químico bajo los efectos de agentes naturales como: 

figuración debido descompresión, choques térmicos, ciclo hielo-deshielo, esfuerzos de origen tectónico.



acciones mecánicas (choque y desgaste) durante el proceso de transporte natural: gravitatorio, glaciar, fluvial, marino, eólico.



efectos químicos debido a cursos de agua.

B. La descomposición de organismos vivos: vegetales o animales Desde el punto de vista del origen, los suelos se clasifican como: 

residuales, que permanecen sobre la roca madre o de origen, y por lo tanto es un suelo que resulta mucho más duro y firme a mayor profundidad.

 

13 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 

Sedimentarios, que ha sido transportado desde su lugar de origen a otro lugar por efecto de los agentes externos ya mencionados, y que por lo tanto no son siempre mejores a mayor profundidad.



formaciones geológicas de rocas blandas.

7.3. Faces D Dee Un Suelo Los suelos provienen de las rocas a través de procesos de erosión. El proceso formativo  puede incluir las siguientes fases: 7.3 7.3.1. .1. Ero Erosión sión

Puede ser física o química, la erosión física consiste en la reducción de la roca a fragmentos progresivamente más pequeños, pero sin alterar su composición química. Puede ser  por acción del agua, aire, temperatura u otros factores, ya sea actuando solos o en combinación. Así se forman los suelos granulares (gravas, arenas, limos). Las acciones entre partículas son  puramente mecánicas. La erosión química consiste en procesos de hidratación, hidrólisis, oxidación o disolución, por los que se forma un suelo cuya composición química difiere de la de la roca original. El proceso más importante es la hidrólisis de los silicatos de las rocas para pasar a arcillas. Debido al proceso, las partículas tienen cargas eléctricas no compensadas (o no uniformemente distribuidas), por lo que aparecen fuerzas eléctricas de interacción entre sí y con el agua intersticial. Esto confiere a estos suelos propiedades particulares (plasticidad).

 

14 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 7.3.2. 7.3 .2. Tra Transp nspor orte te y sedimen sedimenta tació ción n

El suelo, una vez formado por la erosión, puede quedarse donde se formó o ser transportado y sedimentado en otros lugares. En función de ello se habla de: Suelos residuales, o eluviales. no han sufrido transporte. Por ello, suelen conservar algunos restos de la estructura de la roca a partir de la que se formaron (dirección de estratificación, anisotropía). Es frecuente que la zona de transición suelo-roca sea más permeable que la parte superior, de suelo, y que la inferior, de roca, lo que da lugar a filtración preferente de agua en dicho contacto. Suelos transportados y sedimentados. Puede ser mediante el agua de ríos (suelos aluviales), mar, lagos, glaciares, o del viento (dunas, depósitos eólicos), o por gravedad en laderas (suelos coluviales). El medio de transporte (que actúa a la vez como agente de erosión y medio de sedimentación), tiene una gran influencia en las propiedades del suelo resultante: distribución de tamaños de partículas, y forma y textura de las mismas. Así, los suelos eólicos suelen ser muy uniformes, mientras que los aluviales presentan un mayor grado de mezcla de tamaños, y los glaciares aún más.

7.3.3. 7.3 .3. Pro Proce cesos sos secun secunda dario rioss

Ocurren una vez formado y sedimentado el suelo. Los más importantes son:

Consolidación por el peso de sedimentos. Cuando el suelo se deposita, está sometido a una tensión nula, y está por tanto con una consistencia muy floja. Al continuar depositándose sedimentos encima, va consolidándose, aumentando su compacidad y consistencia.

 

15 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Si un suelo ha estado sometido en su historia a una presión mayor de la que tiene actualmente, se dice que está sobre consolidado; en caso contrario, normalmente consolidado. La causa más obvia de sobre consolidación es la erosión de material representada en la figura, pero también puede deberse a desecaciones asociadas a ascensos y descensos del nivel freático. Como resultado, sólo los suelos muy recientes (fangos costeros, de marisma o aluviales) están normalmente consolidados, y todos los suelos de consistencia media han sido sobre consolidados por alguno de los procesos citados.

Cementación entre partículas, que se presenta en algunas ocasiones: caliches y costras, suelos cementados por sulfatos o carbonatos, etc.

7.4. Descri Descripción pción Cuant Cuantitativ itativa. a. Identificar un suelo consiste en determinar el conjunto de propiedades físicas, mecánicas o químicas que permiten caracterizarlo. Estas propiedades son determinadas a través de ensayos simples y rápidos conocidos como ensayos de identificación. Estos ensayos, proveen de una descripción cuantitativa y no solo una descripción del suelo. Esta caracterización cuantitativa es necesaria, ya que suelos cualitativamente similares pueden presentar comportamientos mecánicos muy distintos. Los ensayos de identificación sirven de base a los múltiples sistemas de clasificación de suelos. Al mismo tiempo, permiten estimar a través de correlaciones los órdenes de magnitud de ciertas propiedades mecánicas especialmente ´útiles en las etapas de diseño preliminares. En términos generales, existen dos grandes categorías de ensayes de identificación: 

Ensayos que caracterizan la disposición y distribución de las tres fases del suelo.

 

16 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 

Ensayos que caracterizan las propiedades de las partículas y sus vínculos con las fases liquida.

7.5. Descri Descripción pción Del Esta Estado do De Un Suelo. La disposición de las partículas sólidas, del agua y de la fase gaseosa al interior de un suelo es muy compleja para ser descrita en forma detallada. En ese sentido, resulta más practico describir el estado del suelo en términos de una distribución global de las proporciones de las fases sólida, liquida y gaseosa. La siguiente figura representa los volúmenes, V, de materia sólida y huecos (parcialmente rellenos de agua en el caso más general). Los pesos respectivos, W, se relacionan con ellos a través de los pesos específicos respectivos.

Si W son los pesos y V los volúmenes de las fases s, w y a (sólido, líquido y aire), respectivamente, es posible definir: 

Porosidad, n: cociente entre volúmenes de huecos y total: n = Vh/Vt

 

17 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 

Índice de huecos o de poros, e: cociente entre volúmenes de huecos y de sólidos: e= Vh/Vs



Humedad, w: cociente de pesos de agua y sólidos (suele expresarse en %):



w=Ww/Ws Grado de saturación, Sr: fracción de poros llenos de agua (suele expresarse en %): Sr=Vw/Vh



Peso específico aparente total: γt = W [FL −3] / V



Peso específico aparente seco: γd = Ws [FL −3] / V



Contenido de humedad: w = Ww / Ws [-] o [ %]





Contenido de humedad volumétrico: θ = Vw / V [-] ´o [ %]  Volumen de vacíos: Vv = Va + Vw [L3]



Grado de saturación: S ´o Sr = Vw/Vv [-] ´o [ %]

7.6. Propie Propiedades dades De Las Partículas Consti Constituyentes tuyentes Del Suelo Las herramientas usuales para clasificar un suelo dentro de un determinado sistema son el análisis granulométrico y los límites de consistencia o de Atterberg. Ambos análisis se pueden efectuar sobre probetas intactas o remodeladas. 7.6. 7.6.1. 1. Gran Granul ulom omet etrí ría a

La granulometría se define como la repartición en promedio de las dimensiones de las  partículas constituyentes del suelo, expresada en términos del porcentaje del peso total del material. Como la variación del peso de las partículas es en general baja, la distribución de los tamaños en función de peso o volumen son prácticamente equivalentes en la práctica.

 

18 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO La granulometría se representa a través de una curva granulométrica trazada en una escala semi-logarítmica en donde: 



Las abscisas representan el diámetro medio de las partículas D las ordenadas corresponden al porcentaje en peso del material total que posee un diámetro inferior al de la abscisa correspondiente (porcentaje acumulado pasando en peso).

Si Dp corresponde al diámetro de ordenada p %, se define: 

Tamaño efectivo: D10



Coeficiente de uniformidad o de Hazen: CU = D 60 / D10



Coeficiente de curvatura: CC = (D 30) 2/D10 D60

En suelos granulares como gravas y arenas se habla de suelos bien y mal graduados. Un material se considera bien graduado si tiene bien repartido todos los tamaños de partículas. Se

 

19 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO considera mal graduado si faltan partículas de cierto diámetro. Los coeficientes de uniformidad y curvatura de un suelo bien graduado se indican en la siguiente tabla: El análisis granulométrico se puede realizar hasta aproximadamente 80[µm] de diámetro en seco o en agua. Para la fracción más gruesa del material se emplean las mallas ASTM de 3′′, 2*1/2 ′′, 2′′, 1*1/2 ′′, 1 ′′, 3/4 ′′ y 1 /2 ′′ de abertura. Para la fracción más fina se utilizan las mallas  N°4, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100 10 0 y 200, donde el número indica la cantidad veces qque ue cabe la abertura de la malla en una pulgada, descontado el diámetro del alambre.

7.6.2.. Plastic 7.6.2 Plasticidad idad.. Límite Límitess de de Atte Atterber rberg. g.

En un suelo granular seco, si se añade agua progresivamente, ésta va rellenando los poros hasta saturar el suelo; a partir de este momento, el suelo no admite más agua, y si se sigue añadiendo, el suelo queda en el fondo del recipiente y por encima de él, agua limpia. En cambio, en arcillas, y en cierta medida en los limos, las partículas, merced a su actividad eléctrica, admiten agua de forma progresiva, separándose unas de otras hasta llegar a formar una suspensión cada vez más diluida. Presentan así todos los estados de consistencia, desde un sólido frágil, pasando por un sólido plástico amasable, hasta un líquido. A esta propiedad se le denomina plasticidad, y se emplea para la identificación de suelos arcillosos y limosos. Se cuantifica mediante los llamados límites de Atterberg, que se definen como la humedad (cociente en tanto por ciento entre peso de agua y de suelo seco) para la cual la arcilla presenta una determinada consistencia.

a. Lími Límite te p plá lásti stico co (wP (wP o LP): LP): Es la humedad para la cual el suelo pasa de ser un sólido frágil a plástico, es decir, que  puede moldearse sin agrietarse. Se determina mediante ensayo normalizado (Norma ASTM

 

20 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO D423). Se amasa la arcilla entre la palma de la mano y una superficie lisa, formando un pequeño cilindro hasta la aparición de grietas. Cuando el agrietamiento comienza a producirse para un diámetro del cilindro de arcilla de unos 3 mm, se dice que la arcilla tiene la humedad correspondiente al límite plástico

b. Lími Límite te llíq íqui uido do ((wL wL o L LL) L):: Es la humedad para la cual el suelo pasa de ser un sólido plástico a un líquido viscoso y se determina mediante ensayo normalizado (Norma ASTM D423) con la cuchara de Casagrande (Figura 1.6). En él se amasan unos 100 g de suelo con la humedad aproximada del límite líquido, y se rellena con él la parte inferior del cuenco metálico (cuchara). Luego se hace un surco con un acanalador normalizado y se dan golpes a la cuchara dejándola caer sobre la base desde una altura determinada (para esto el aparato lleva un mecanismo regulador). Se dice que la arcilla tiene la humedad del límite líquido cuando, tras dar 25 golpes, el surco se cierra en una longitud aproximada de 12 mm (media pulgada).

Se han hecho numerosas determinaciones de la resistencia de los suelos amasados y se ha obtenido que en general, la resistencia al corte para la humedad del límite líquido es del orden de 0,5-5 kPa (media de 1-2 kPa), y para el límite plástico unas 100 veces superior, es decir, de 50500 kPa (media 100-200 kPa).

c. Índ Índic icee de pla plasti stici cidad dad (IP (IP): ): Es la diferencia entre las humedades de los límites líquido y plástico: IP = LL – LP

 

21 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Indica el tamaño del rango de humedades en el que el suelo se comporta como un sólido  plástico.

d. Ca Cart rtaa de C Cas asag agra rand ndee Los parámetros anteriores se emplean para identificar los suelos arcillosos y limosos, mediante el gráfico denominado Carta de Plasticidad de Casagrande. Consiste en un diagrama LL-IP (Figura siguiente). El área del gráfico queda dividida en cuatro zonas, separadas por dos líneas: 

La línea LL=50%, que separa los suelos de alta plasticidad (símbolo H) de los de  baja plasticidad (símbolo L)



La línea A, de ecuación: IP = ,0 73(LL − 20) (1.12)

Esta línea separa las arcillas (símbolo C), que caen por encima de ella, de los limos (símbolo M) y los suelos orgánicos (símbolo O), que caen por debajo. Cuando se ensayan muestras de un determinado suelo, suele haber diferencias entre ellas, al variar el contenido de finos; los puntos correspondientes suelen quedar agrupados en zonas alargadas, sensiblemente paralelas a la línea A.

 

22 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

e. Ín Índi dice ce de fl flui uide dezz Como se ha visto, la consistencia de un suelo con características plásticas, depende del valor de su humedad natural y de la relación entre este valor y sus límites líquido y plástico. Si la humedad está por encima del valor del límite líquido la consistencia de este suelo es de líquido viscoso, mientras que tendrá una consistencia de sólido plástico si la humedad se encuentra entre ambos límites, y una de sólido frágil si dicha humedad se encuentra por debajo del límite  plástico. Una forma de indicar directamente la consistencia de un suelo es mediante el parámetro denominado índice de fluidez, que se define por la siguiente expresión: IF=W-Wp / IP 

Si el suelo tiene la humedad natural inferior al límite plástico (comportamiento como sólido frágil), el índice de fluidez es negativo I F < 0



Si el suelo tiene la humedad natural entre el límite plástico y el líquido (comportamiento como sólido plástico), el índice de fluidez resulta ser 0 < I F < 1



Si el suelo tiene la humedad natural superior al límite líquido (comportamiento como fluido viscoso), el índice de fluidez es I F >1

 

23 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

8. CL CLAS ASIFI IFICA CACI CION ON D DE E SUEL SUELOS OS.. Los sistemas de clasificación de suelos tienen por objetivo ordenar los suelos en familias de similares características geotécnicas. Por ejemplo, permiten agrupar todas las muestras tomadas durante una campaña de exploración de un terreno y construir perfiles geotécnicos del sitio. Dicha información complementa los datos geológicos, ya que suelos de un mismo origen geológico pueden tener características muy distintas desde un punto de vista geotécnico. Existen diversos sistemas de clasificación de suelos: 

Basados en la aptitud de un suelo para ser utilizado con alguna finalidad en ingeniería civil.



Basados en ensayos de identificación.

El primer tipo de sistema tiene la limitante de solo ser útil para la aplicación para la cual fueron creados. Dentro del segundo tipo de sistema, muchos sólo emplean las características granulométricas del material y difieren entre sí por los límites establecidos para las diferentes categorías. Los otros emplean la granulometría y las características plásticas del material. En geotecnia no vial, se emplea el método de clasificación USCS (Unified Soil Classification System). En vialidad, se emplea el metodo AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). El método USCS está basado en ensayos clásicos de identificación de suelos: 

Criterios granulométricos: Porcentaje de gravas, arenas y partículas finas y forma de la curva granulométrica: coeficientes de uniformidad C U y de curvatura CC.





Características de plasticidad WL e Ip (carta de Casagrande).  Contenido de materia orgánica.

 

24 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

9. TE TENS NSIO IONE NES SE EN NL LOS OS SU SUEL ELOS OS La descripción del comportamiento de depósitos de suelo depende del grado de fragmentación de la fase sólida del material a la escala del análisis. En mecánica de suelos, se trabaja en términos generales bajo la hipótesis de medios continuos deformables. En dichas condiciones, las características del comportamiento macroscópico pueden ser estimadas a partir de curvas de esfuerzo y deformación obtenidas de ensayos mecánicos. La mecánica de medios continuos es la herramienta fundamental para la descripción del comportamiento de suelos. Comenzaremos por un repaso de elementos fundamentales ´útiles al estudio de comportamientos de suelos. En seguida, presentaremos las adaptaciones a la teoría general útiles a la mecánica de suelos. Luego, estudiaremos el caso particular más importante en geotecnia, la distribución de esfuerzos al interior del suelo bajo una superficie horizontal conocida como distribución geostática de esfuerzos. En dicha sección, definiremos el coeficiente lateral de empuje geoestática o coeficiente de empuje en reposo K0.

10. EL AG AGUA UA EN EL SUE SUELO LO El agua se puede encontrar en distintos estados al interior del suelo: 

Agua constituyente de las partículas minerales que componen el suelo.



Agua ligada o adsorbida adherida a las partículas de tamaño más fino.



Agua libre que circula entre los poros bajo el efecto de las fuerzas de gravedad.



Agua capilar retenida en los conductos capilares de un suelo en estado  parcialmente saturado.

 

25 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Dichos estados dependen de la naturaleza mineralógica del suelo y del tamaño de las  partículas. En el caso de suelos arcillosos, el agua se puede encontrar en cualquiera de los cuatro estados descritos y la franja capilar puede ser de decenas de metros por sobre el nivel freático. En arenas, en general no existe agua constituyente y la franja capilar es de sólo unos pocos centímetros. El agua por sobre el nivel de la franja capilar está en estado discontinuo y tiene un efecto muy menor sobre el comportamiento mecánico del suelo. Las presiones y el flujo del agua al interior del suelo interactúan con las deformaciones y afectan la estabilidad de ciertas obras geotécnicas.

11. DEFOR DEFORMACION MACIONES ES DE SUELO SUELOS. S. El suelo, como cualquier otro material, se deforma bajo la acción de las cargas. En el caso de los suelos saturados, las deformaciones están ligadas a las variaciones de los esfuerzos efectivos, es decir, a la diferencia entre los esfuerzos totales y la presión de poros. Los esfuerzos totales dependen fundamentalmente de la gravedad y de las cargas aplicadas, mientras que, la  presión de poros puede variar independientemente por ejemplo por cambios en el nivel de la napa freática. En el caso de suelos secos, las deformaciones están directamente relacionadas con las cargas, mientras que, en el caso parcialmente saturado, dependen fundamentalmente de variaciones en el grado de saturación. En el caso general, los desplazamientos de la fase sólida de un suelo son tridimensionales. En particular, los desplazamientos verticales se conocen como asentamientos. La amplitud de dichos desplazamientos depende de múltiples factores como: características del suelo, condiciones de drenaje, tiempo, carga aplicada, geometría, entre otros.

 

26 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO El cálculo de las deformaciones en suelos es viable si se conoce las características del suelo y la carga, así como el comportamiento del material. Sin embargo, los modelos de comportamiento de suelos son en general complejos y en la práctica se prefiere emplear métodos aproximados. En dichos métodos, se calculan primero las variaciones de los esfuerzos efectivos y luego las deformaciones. Por supuesto, en la práctica ambos aspectos del problema son simultáneos y su separación no es necesariamente realista. En buena parte de los problemas en geotecnia, la superficie del suelo es prácticamente horizontal y las cargas aplicadas son verticales. En dichas condiciones, los asentamientos suelen controlar el problema. Si en forma adicional, las cargas sobre la superficie son aproximadamente uniformes, o bien la superficie de carga es mucho más grande que el espesor de la capa (2 a 3 veces), las deformaciones cerca de la región central de carga son preponderantemente verticales. Tal es el caso de un semi-espacio infinito sometido a una carga uniforme en superficie. En esas condiciones, la componente horizontal del desplazamiento es nula y el problema es unidimensional. Dicha situación se reproduce en laboratorio mediante el ensayo edometrico. Veremos que la curva de compresibilidad obtenida a través de este ensayo es la herramienta  básica para el cálculo de los asentamientos. En el caso de suelos finos saturados, cuya permeabilidad es demasiado baja para que el agua pueda desplazarse rápidamente, los asentamientos no son instantáneos con respecto a la aplicación de la carga. En efecto, la carga es soportada en primer lugar por la fase liquida. En seguida, se produce el fenómeno de consolidación, en el cual la carga es progresivamente transferida desde la fase liquida al esqueleto sólido. Veremos que un análisis de consolidación  permite calcular las amplitudes y velocidades de los asentamientos en suelos finos.

 

27 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

11.1. Consolidación. Se le conoce como consolidación de suelos finos al fenómeno a través del cual las  presiones de poros se disipan y el volumen disminuye en función del tiempo bajo la acción de las cargas aplicadas. En efecto, la aplicación de una carga rápida superficial sobre un terreno origina un incremento de las presiones intersticiales con respecto al valor de equilibrio hidrostático.

12. RESIST RESISTENCIA ENCIA AL CORT CORTE. E. Cuando hablamos sobre la resistencia al corte en suelos, estamos hablando básicamente sobre el esfuerzo de corte máximo que el material puede soportar justo antes de que ocurra la falla en el suelo. Estas fallas o rupturas de suelos pueden ser muy desastrosas y pueden ocasionar  accidentes considerables con respecto a edificaciones, asimismo si la falla o ruptura se produce en forma frágil, o de manera dúctil por acumulación de grandes deformaciones plásticas, estas  pueden ser muy catastróficas. Pero por lo general las fallas están asociadas a la acumulación de grandes deformaciones  plásticas, sin perder su resistencia completa. Si bien es cierto, el comportamiento de los suelos desde el estado inicial a la ruptura es muy compleja, en mecánica de suelos, se ha optado por definir los modos de ruptura a partir de las observaciones experimentales del suelo. Existen dos modos de rupturas principales y son las siguientes: 

La ruptura por deslizamiento sobre una superficie



La ruptura por plastificación del suelo

La representación de la resistencia al corte de los suelos en función de un esfuerzo tangencial τ y un esfuerzo normal corresponde al primer modo de ruptura.

 

28 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Veremos que el ensayo de corte directo, pone de manifiesto experimentalmente este mecanismo de ruptura. El análisis de la ruptura por plastificación del suelo es mucho más difícil de analizar. Si no existen superficies de falla preexistentes, la ruptura en suelos comienza por una  plastificación en una región limitada del material que se extiende progresivamente formando ya sea una zona de plastificación importante, o bien una superficie de falla.

13. EMPUJ EMPUJES ES LA LATERAL TERALES. ES.  Poniendo de ejemplo un muro de contención rígido, fuera del peso propio W, existen tres fuerzas que actúan sobre el muro: 

Del costado derecho del muro, el suelo ejerce una fuerza Fa que tiende a volcar el muro o a desplazarlo horizontalmente. La componente principal de esta fuerza es la horizontal. Veremos que esta fuerza se conoce como empuje activo.



Del costado izquierdo del muro, aparecen fuerzas Fp que tienden a retener los desplazamientos del elemento. La componente principal de esta fuerza también es horizontal. La resultante Fp se conoce como empuje pasivo.



Por debajo del muro, el suelo ejerce una reacción que se puede descomponer en una fuerza horizontal que se relaciona con la fricción y una fuerza vertical que tiene que ver con la resistencia del suelo.

Los resultados experimentales han mostrado que los valores de los empujes activos y  pasivos están directamente relacionados con los desplazamientos horizontales de la obra. Supongamos que se hunde ligeramente dentro del suelo una pantalla vertical perfectamente lisa. Luego, se rellena lentamente el costado derecho de esta pantalla delgada, durante el  proceso de relleno, habrá que imponer una fuerza horizontal Fp, de for forma ma de sostener el suelo y

 

29 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO mantener un desplazamiento horizontal nulo. Si no existe ningún tipo de fricción entre el suelo y la pantalla, Fp es una fuerza perfectamente horizontal. Supongamos en seguida que se impone un desplazamiento horizontal de la pantalla hacia la derecha. La fuerza horizontal crecerá con el desplazamiento hasta alcanzar un máximo Fp, asociado a un desplazamiento. En este punto, se ha desarrollado completamente el empuje pasivo del suelo.

13.1.

Obras de contención.

Como definición podemos decir que una obra de contención se ejecuta aparta contener cortes o rellenos de suelo. En algunos casos los muros de contención se realizan para prevenir la erosión ya que el suelo es capaz de sostenerse por sí solo. De todas maneras, en la mayor parte de los casos en general, el rol de los murtos de contención es resistir los esfuerzos generados por el suelo contenido. Fundamentalmente estas fuerzas son resistidas de tres formas: 

Gracias al peso de la obra de contención: llamados muros gravitatorios.



Mediante el comportamiento parcial de la obra de contención: llamados muros cantiléver de hormigón armado, paredes moldeadas y muros de cortina.



Empleando sistemas de anclaje mecánicos: llamados muros anclados o atirantados.

Junto con el sistema empleado para contener los empujes del suelo, la flexibilidad del muro juega un rol sumamente importante en el funcionamiento mecánico de la obra. Los muros gravitatorios más comunes por lo general son de hormigón en masa o de albañilería de piedra. De manera general, son estructuras muy rígidas que tiene poca resistencia a los asentamientos diferenciales, pese a ello existen muros gravitatorios mucho más flexibles como

 

30 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO los muros en tierra armada, en lo cual los suelos son reforzados a través de inclusiones rígidas resistentes a la tracción. Cabe mencionar que existen otras variantes basadas en el mismo principio: gaviones, cribas, etc. Dentro de los tipos de muros de contención, que funcionan sobre la base del empotramiento de la obra, los más clásicos son los muros cantiléver de hormigón, el cual consiste en dotar al muro de una base alargada que se ubica parcialmente por debajo del suelo a soportar, de esta forma, parte del peso del relleno colabora directamente con la estabilidad del muro.

14. PRUEBA PRUEBAS S DE CAMPO Son aquellas que se realizan in situ para medir directamente propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo, las principales son: deformabilidad, permeabilidad y resistencia al esfuerzo cortante. Entre las primeras están las pruebas de placa en suelos y rocas y prueba con gato plano en rocas. Para la determinación de la permeabilidad in situ en suelos, se recurre a las pruebas  Nasberg y Lefranc y a pruebas prueba s de absorción en suelos re requerimiento querimiento que se solicita en los estudios de sistemas de infiltración en las obras complementarias.

14.1 14.1..

Ensay nsayoos De De Camp Campoo Y La Labo bora rato tori rioo En En Ob Obra rass V Víías

Para la exploración de los caminos existentes, se realiza un reconocimiento geotécnico de los caminos, tomando como base la geología regional y la observación de cortes y deslaves, que  proporcionan información geotécnica de su comportamiento. En los caminos existentes se toman calas volumétricas a cada 250m; las pruebas que se realizan, son: 

Límites de consistencia.

 

31 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 

Granulometría.



Por ciento de finos.



Compactación Proctor SARH. ó Porter 



Peso volumétrico

14.2 14.2..

En Ensa sayo yoss De De C Cam ampo po Y La Labo bora rato tori rioo En En Obr Obras as Ed Edif ific icac acio ione nes. s.

Considerando los resultados del reconocimiento geotécnico se debe proponer el sitio apropiado para realizar la exploración de Pozos a cielo abierto y los sondeos con máquina. Los Pozos a cielo abierto se deben excavar y muestrear de acuerdo a los lineamientos establecidos en las secciones. Los ensayos de laboratorio correspondientes se efectúan de acuerdo con la sección:

14.3 14.3..



Cimentaciones superficiales.



Cimentaciones profundas.



Excavaciones en suelo o roca.



Estructuras de retención.

En Ensa sayo yoss De Ca Camp mpoo Y La Labo bora rato tori rioo En Obra Obrass Sane Saneam amie ient nto. o.

Para llevar a cabo el estudio geotécnico de las estructuras que forman parte de un sistema de agua potable y alcantarillado, es necesario realizar la interpretación de los resultados de los ensayes de laboratorio y de las exploraciones efectuadas, así como de los análisis teóricos correspondientes, considerando las características propias de cada estructura.

14.4 14.4..

En Ensa sayo yoss De Ca Camp mpoo Y La Labo bora rato tori rioo En Obra Obrass Hidr Hidráu áuli lica cas. s.

 

32 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO En cada sitio o estructura donde se hayan realizado sondeos, se debe elaborar el estudio Geotécnico, que muestre los resultados de la exploración de campo, ensayes de laboratorio y la estratigrafía correspondiente. Debe contener el análisis de los resultados de los ensayes de laboratorio para ser aplicados en el diseño de las cimentaciones y en los análisis de estabilidad de masas de suelo o de roca. En caso de requerirse también debe aparecer junto a la estratigrafía la clasificación para excavación. De obras que se requiere pruebas de calidad de materiales en muestras alteradas.

15. APLICA APLICACIONES CIONES DE LA G GEOTEC EOTECNIA NIA 15.1.

Estabilidad En En T Taaludes.

Definimos un deslizamiento de suelo como un movimiento de una gran masa de materia que afecta a un talud, ya sea natural o artificial. Estos deslizamientos pueden producir daños importantes en la parte estructural, tener gran impacto económico o incluso causar muertes. Asimismo, puede ser consecuencia del mismo hombre. Por lo general el estudio de la estabilidad de taludes se ve en un área de trabajo común entre la geología aplicada y la ingeniería geotécnica. Desde el punto de vista del origen de los movimientos, se pueden clasificar como: 

Deslizamientos en suelos móviles, caracterizados por la aparición de una superficie de falla a través de la cual se originan los desplazamientos.



Desprendimientos en terrenos rocosos.



Aludes, asimilables a un fluido viscoso de elementos de tamaño variable que  puede llegar a recorrer distancias importantes.

 

33 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Desde un punto de vista mecánico, un deslizamiento ocurre cuando los esfuerzos de corte, son originados por las fuerzas motrices que superan la resistencia del suelo sobre una superficie de falla. Por lo general, los terrenos involucrados en dichas fallas de taludes suelen tener una fuerte componente arcillosa, pero es posible encontrar deslizamientos en suelos arenosos o en rocas muy alteradas y fracturadas. El ingeniero geotécnico puede ser solicitado en distintas circunstancias: 

Si se trata de un talud natural inestable experimentando movimientos lentos, el objetivo del ingeniero será de prever el movimiento del suelo y proponer un plan de estabilización del talud



Si se trata de talud que ya ha fallado, el ingeniero deberá proponer un plan de estabilización del terreno, identificar los daños sobre las obras existentes y  proponer las soluciones necesarias necesar ias y precisas.



Si el objetivo es crear un talud artificial, el ingeniero tendrá que diseñar el talud y definir los procedimientos de ejecución de la obra.



Si se trata de una intervención sobre taludes existentes, el objetivo será de establecer las medidas a tomar para no exponer la estabilidad del terreno.

15.1.1. Aspectos Prácticos. Prácticos.

Al momento de realizar un estudio de estabilidad, lo primero que se debe considerar a realizar el estudio geológico del lugar, es decir de la naturaleza del terreno, espesor de las formaciones superficiales, identificar fallas, etc.

 

34 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Cabe mencionar que es importante que este estudio se debe extender más allá de la zona  precisa donde se ubica el talud. El objetivo de esto es identificar indicios de deslizamientos antiguos o activos como: grietas superficiales, daños en estructuras vecinas, etc. Por último, por tratarse de un movimiento de terreno, la estimación de la cinemática del deslizamiento es fundamental, ya que la idea consiste en delimitar en planta y en profundidad el volumen de suelo que puede estar involucrado en el movimiento. Existen instrumentos que incluso permiten determinar la profundidad de la superficie de falla, pero para el caso de grandes deslizamientos, el monitoreo permite definir el orden de magnitud de la velocidad del movimiento, asimismo estudiar la sensibilidad frente a los factores externos o controlar la eficacia de una estabilización. 15.1.2. Evaluación Evaluación De La Estabilida Estabilidad  d 

Como primer criterio o paso a considerar en la evaluación de la estabilidad de un talud consiste en desarrollar un modelo geotécnico que integre la información disponible: como la topografía, estratificación del suelo, condiciones hidráulicas, etc. Como ya se mencionó, la evaluación de la distribución de las presiones intersticiales, son básicamente para la evaluación de la estabilidad de un talud. De manera práctica se puede suponer una posición de la capa freática en términos de la información disponible o estimar el flujo estacionario del agua de acuerdo a lo mencionado anterior mente.

 

35 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 15.1.3. Estudios Geotécnicos Geotécnicos

Además del análisis de estabilidad, el estudio geotécnico deberá incluir en su caso una  justificación detallada de las técnicas de estabilización y protección de los cortes propuestos p ropuestos y del procedimiento constructivo especificado. En los casos que se requiera el uso de entibados, los empujes a los que se encuentran sometidos los anclajes o puntales se estimarán a partir de una envolvente de distribución de  presiones determinada por modelaciones analíticas o numéricas nu méricas y de la experiencia local debidamente sustentada. En arcillas, la distribución de presiones se debe definir en función del tipo de arcilla, de su grado de fisuramiento y de su reducción de resistencia con el tiempo. Cuando el nivel freático exista a poca profundidad, los empujes considerados sobre los entibados serán por lo menos iguales a los producidos por el agua. En el diseño de los entibados también se deben tomar en cuenta el efecto de las sobrecargas debidas al tráfico en la vía pública, al equipo de construcción a las estructuras adyacentes y a cualquier otra carga que deban soportar las paredes de la excavación durante el  período de construcción. En el caso de anclajes precargados, se tomará en cuenta que la precarga aplicada inicialmente puede variar considerablemente con el tiempo por relajación y por efecto de variaciones de temperatura. Los elementos de soporte deberán diseñarse estructuralmente para resistir las acciones de los empujes y las reacciones de los anclajes o puntales y de su apoyo en el suelo bajo el fondo de la excavación.

 

36 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 15.1.4. Recomendaciones Recomendaciones Al Construir Construir Sobre Taludes. Taludes. 

 No construir sobre taludes que permanecen pe rmanecen saturados de agua.



 No construir sobre taludes con un relleno suelto, atención a esto, ya que muchas urbanizaciones lo hacen de esta manera sin ningún control de parte de los entes encargados.

15.2.



Tomar mucha atención a suelos blandos al realizar un talud.



Evitar hacer edificaciones sobre rellenos que fueron mal estabilizados

Geotecnia Y Cimentaciones

15.2.1. Estudio geotécnico geotécnico

Actividades que comprenden los reconocimientos de campo, la investigación del subsuelo, los análisis y recomendaciones de ingeniería necesarios para el diseño y construcción de las obras en contacto con el suelo, de tal forma que se garantice un comportamiento adecuado de las estructuras (superestructura y subestructura) para edificaciones, puentes, torres, silos y demás obras, que preserve la vida humana, así como también evite la afectación o daño a construcciones vecinas.

15.2.2. Estudio geotécni geotécnico co preliminar  preliminar 

Las actividades necesarias para aproximarse a las características geotécnicas de un terreno, con el fin de establecer las condiciones que limitan su aprovechamiento, los problemas  potenciales que puedan presentarse, los criterios geotécnicos y parámetros generales gener ales para la elaboración de un proyecto.

 

37 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO 15.2.3. Estudio geotécni geotécnico co definitivo definitivo

Consiste en un estudio geotécnico definitivo, con las actividades necesarias para saber con certeza a las características geotécnicas de un terreno, a través de una exploración de campo, ensayos y sondeos. A base de esto se puede establecer las recomendaciones y los parámetros necesarios para el diseño de obras ingenieriles de suelo, que sean cimentaciones, excavaciones o sistemas de contención.

15.2.4. Estructuras Estructuras de contenci contención ón

Las estructuras de contención proporcionan soporte lateral, temporal o permanente, a taludes verticales o cuasi verticales de suelo, enrocado o macizos rocosos muy fracturados o con discontinuidades desfavorables.

15.2.5. Exploración Exploración por por sondeos. sondeos.

Un ensayo de campo empleado en el estudio geotécnico definitivo, donde se determina  propiedades de resistencia del suelo.

15.3.

Geotecnia D Dee L Loos T Tú úneles

La construcción de túneles subterráneos depende en gran medida de las características de los materiales (arcillas, roca, etcétera) a través de los cuales van a ser perforados, para definir el sistema de construcción, la duración de la obra y los costos. Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las propiedades y los previsibles fenómenos naturales o ambientales (movimientos sísmicos, porosidad del terreno ante las lluvias, etcétera),

 

38 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO así como los fenómenos que previsiblemente pueden provocar la actividad humana, tales como los deslizamientos o hundimientos del terreno, los, flujos de lodo y la caída de rocas. La resolución de una cuestión constructiva que implique un problema geotécnico, ya sea en fase de diseño, construcción o explotación, tiene mucho de artesanía: como tal requiere conjugar, en las dosis adecuadas, la aplicación de la experiencia, de unas técnicas más o menos aceptadas y ciertas dosis de inspiración: pues casi ningún problema tiene la misma solución que el anterior, o incluso un mismo problema puede ser abordado (y con frecuencia así sucede) mediante soluciones diferentes, al ser analizado por diferentes técnicos. Casi ningún problema tiene la misma solución que el anterior e incluso, un mismo  problema suele ser abordado por técnicos diferentes con soluciones diferentes. Aunque esto no quiere decir que no existan unas reglas y principios básicos: el planteamiento para la resolución de un problema geotécnico debe sustentarse sobre tres pilares ineludibles:



La experiencia previa del técnico; necesaria para la identificación del medio geológico, para plantear las posibles alternativas de fallo, para proponer el estudio adecuado del terreno, seleccionar el método de cálculo adecuado e interpretar los resultados del mismo.



La calidad en la realización de los trabajos a desarrollar; éstos pueden ser el alcance y objeto del reconocimiento, la obtención de parámetros, el ajuste del método y la puesta en obra de la solución adecuada.



La seguridad proporcionada en dicha solución; debe garantizar su eficacia, y asimismo debe basarse más que en un simple coeficiente final, en un aseguramiento de todas y cada una de las fases de trabajo desarrolladas.

 

39 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO El reconocimiento geotécnico, las cargas generadas por cimentaciones, excavaciones y rellenos, o las cargas soportadas por estructuras de contención, no produzcan situaciones de inestabilidad o movimientos excesivos de las propias estructuras o del terreno, que haga peligrar la obra estructural, o funcionalmente.

15.3.1. Determinación Determinación de problemas constructivo constructivoss

El estudio geotécnico debe determinar el volumen, la localización y el tipo de materiales que han de ser excavados, así como la forma y maquinaria adecuada para llevar a cabo dicha excavación. También debe determinar la localización y caracterización de los materiales para  préstamos; los problemas relacionados con el agua (profundidad del nivel freático, riesgos debidos a filtraciones, arrastres, erosiones internas, sifonamiento, acción de la helada, etcétera); y la influencia del agua en la estabilidad y asiento de las estructuras.

15.3.2. Planificación Planificación y fases del reconocimie reconocimiento nto

Las actividades y los objetivos de un reconocimiento geotécnico, así como su extensión y nivel de información resultante, dependen directamente del proyecto u obra a realizar, y de las características del terreno donde se sitúa. Como este último dato es el resultado de la campaña, el desarrollo de un reconocimiento geotécnico debería ser un proceso dinámico, no dimensionado rígidamente a priori sino, más bien, mediante una serie de aproximaciones sucesivas donde la necesidad y extensión de cada etapa fuera consecuencia de la extensión y resultados de las realizadas previamente. Sin embargo, casi siempre es necesario definir inicialmente y de una vez la campaña de reconocimiento, aunque es frecuente que se varíen tanto la ubicación como el tipo de

 

40 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO reconocimiento ya con los trabajos en marcha, o incluso muy avanzados. Un ejemplo prototípico son los estudios geotécnicos que se están llevando en Barcelona acerca del trazado subterráneo de la línea de Alta Velocidad (AVE), y que pueden, quizá, determinar un cambio de recorrido del mismo, a pesar de lo avanzado de la obra. Es prácticamente imposible dar reglas universales para el diseño y desarrollo de una campaña de reconocimiento, puesto que la casuística es variable y extensa. El grado de libertad con que se cuenta, unido a la variedad de procedimientos para la investigación del terreno, hace que el diseño de la campaña responda a un equilibrio entre la inversión económica, el plazo de ejecución del reconocimiento, la importancia de la obra, y las consecuencias de un fallo de diseño o construcción.

La amplitud y detalle del reconocimiento depende del nivel de conocimiento requerido: así, no tendrá la misma entidad una campaña realizada para un análisis de viabilidad o de manejo de soluciones, que otras establecidas para el proyecto, momento de la construcción, o investigación de fenómenos de patología. Antes de proceder al diseño de una campaña, se ha de tener una idea lo más aproximada  posible, de lo que se ha de encontrar en e n el reconocimiento, para saber buscarlo, buscar lo, y de los  problemas que se pueden plantear en proyectos p royectos o en obra. Por eso, eso , la primera fase ha de consistir  en un estudio preliminar y una recopilación de la información disponible. El estudio geotécnico debe determinar el volumen, la localización y el tipo de materiales que han de ser excavados.

 

41 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Una vez obtenida y procesada esta información, se define la cantidad, extensión y tipología de los reconocimientos para lograr el fin buscado. Durante su ejecución, esta definición es susceptible de experimentar modificaciones. Este estudio finaliza con la redacción del informe geotécnico. En este documento se  plasman los resultados de la campaña geotécnica realizada, su interpretación y las conclusiones que se derivan de su análisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto o para la construcción de la obra.

15.3.3. Técnicas de reconocimie reconocimiento nto

Para el reconocimiento geotécnico del terreno pueden utilizarse desde la básica inspección visual (una técnica no por primitiva y evidente menos necesaria ni menos utilizada) hasta técnicas de campo o laboratorio más o menos sofisticadas. Dentro de estas últimas, se  puede establecer la siguiente clasificación: Prospecciones manuales o mecánicas, con o sin obtención de muestras: calicatas, sondeos (manuales o mecánicos), ensayos de laboratorio sobre las muestras obtenidas, ensayos in situ, y pruebas de penetración.

15.3.4. Métodos geofísicos geofísicos

Tanto los métodos geofísicos como las pruebas de penetración pueden considerarse como subgrupos de los ensayos in situ, si bien el amplio contenido de ambos campos puede aconsejar su estudio por separado.

 

42 UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

16. CON CONCLU CLUSIO SIONES NES 

Toda explanada a utilizar en un proyecto o estructura, de nuevo diseño o a rehabilitar, debe de tener su correspondiente estudio geológico-geotécnico, que  permita al proyectista definir conjuntamente los parámetros necesarios neces arios para el cálculo justificativo de cada una de las unidades del proyecto.



La docencia de la geotecnia en la mayoría de escuelas de ingeniería civil se adapta a las necesidades de los profesionales, aprovechando los créditos que se destinan a ella, y la excepción son aquellas en el que el número de créditos no es suficiente  para impartir todos los contenidos necesarios.



Las características geológicas del talud corresponden desde la parte superior hasta la parte inferior en ignimbritas (ceniza volcánica con una composición de  partículas de roca y fenocristales en e n una matriz de fragmentos vítreos), producto de un flujo volcánico de erupciones violentas en el área. En el levantamiento de campo se identificaron los movimientos de remoción en masa presentes, pequeños deslizamientos traslacionales y caídas de rocas con fragmentos de diámetro entre 2 y 3 m.

17. REFER REFERENCIAS ENCIAS BIBLIOG BIBLIOGRAFICA RAFICAS. S. 

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