1 CARACTERIZACIÓN DE LOS DEPÓSITOS DE SUELOS
1.2 EXPLORACIÓN Y MUESTREO DE SUELOS 33
1.2.5 Técnicas de exploración 66
1.2.5.3 Determinación del tipo, número, espaciamiento, la localización y
1.2.5.3.2 Determinación de la profundidad del sondeo 78
proyectada, así como del incremento de esfuerzos en el suelo causado por las cargas de cimentación.
Por otra parte, el espaciamiento dependerá de la variabilidad del suelo, de las condiciones del sitio, del tipo de proyecto, de los requerimientos de ejecución, experiencia y juicio. Por lo tanto, se hace necesario realizar un mayor número de sondeos cuando existe una baja correlación estratigráfica o reducir el espaciamiento de los mismos para sitios que no han sido explorados anteriormente.
Los sondeos a realizar en el sitio de estudio, se llevarán a una profundidad que penetre la zona del suelo o de la roca afectada, por los cambios causados por la estructura o futura construcción. El diseño de un plan de exploración adecuado, dependerá finalmente del criterio del ingeniero geotecnista, apoyado en los criterios técnicos que se encuentran en la literatura, los cuales se enumeran a continuación.
1. Para investigar si la estructura a construir no sufrirá asentamientos excesivos, es preciso efectuar por lo menos, un sondeo hasta una profundidad mayor que 1.5 veces el ancho de la superficie rectangular cargada. La teoría de Boussinesq demuestra que a tal profundidad los esfuerzos netos normales inducidos en el suelo son del orden de 0.1 veces la sobrecarga impuesta.
2. Si la superficie cargada es irregular, resulta apropiado determinar la distribución de incrementos de esfuerzos verticales inducidos por la carga, a lo largo de una vertical que pase por el centro del área cargada. Tal incremento, a la profundidad máxima de exploración, no debe sobrepasar el 10 por ciento del esfuerzo vertical inicial a esta misma profundidad, figura B.32.
3. Otro criterio que se podría utilizar, es llevar el sondeo a una profundidad tal que el incremento del esfuerzo neto del suelo, bajo el peso de la estructura sea menor del 10% de la carga aplicada, o menos del 5% del esfuerzo efectivo del suelo a esa profundidad. Una reducción en la profundidad del sondeo se podría considerar si se encuentra roca o suelo duro a menor profundidad que la mínima, teniendo en cuenta una penetración en el estrato competente de al menos 3.0 m.
4. La profundidad mínima del sondeo no debe ser menor de 6m, a menos que se localicé un estrato rocoso o material denso superficial. En el caso de localizar un estrato de roca o boleos, se deberá penetrar 3 m o más para confirmar la continuidad de dicho estrato.
5. No todos los sondeos deben estar a la misma profundidad desde la superficie. Los sondeos intermedios pueden proveer información adecuada para cimentaciones ligeramente cargadas.
6. En proyectos en donde el mecanismo potencial de falla sea un deslizamiento por cortante de los materiales, se recomienda llevar los sondeos hasta una profundidad mayor de aquella donde ocurren los máximos esfuerzos cortantes. Tal profundidad es igual a 1.25 L para cortes y L para presas de tierra, siendo L la proyección horizontal del talud, figura B.33.
7. En el caso de excavaciones profundas, la estabilidad de los cortes es el factor predominante. Por este motivo, se recomienda llevar los sondeos hasta una
profundidad igual al ancho del fondo de la excavación, medida a partir de dicho fondo, figura B.34.
8. Si se trata de túneles, la profundidad de exploración deberá alcanzar por lo menos el nivel de la parrilla del túnel. En casos de topografía muy accidentada en el que diversas condiciones impidan o hagan impracticable la ejecución de perforaciones desde la superficie del terreno, es aconsejable realizar perforaciones desde el frente de ataque del túnel, a fin de conocer de antemano las condiciones de las rocas que van a ser excavadas; en ocasiones estas perforaciones se hacen en abanico.
9. La permeabilidad de los materiales del subsuelo también puede ser un factor decisivo, como en el caso de las presas. Se recomienda entonces seguir el criterio de Lugeon: para presas mayores de 30 m, se prolongarán los sondeos hasta encontrar materiales de permeabilidad inferior a una unidad Lugeon (unidad Lugeon es la permeabilidad que permite la admisión de 1 litro de agua por minuto y por metro lineal de sondeo, a una presión de 1 kPa (10 kg/cm²)). Tratándose de roca sana, se recomienda que las perforaciones penetren en ella por lo menos 5 m.
Si en un caso particular pueden aplicarse varios criterios debe preferirse el más exigente. Los sondeos se orientarán, por lo general, según la vertical. Se recomienda utilizar sondeos horizontales o inclinados, para explorar valles sepultados, las zonas de falla o el subsuelo de estructuras existentes (CFE, 1979).
En la tabla B.38, se muestran los requerimientos sugeridos para escoger la profundidad del sondeo.
h
0.1xσz=10% del esfuerzo vertical inicial en el suelo
h
Plano de cimentación Corte A-A'
Superficie del terreno
Incremento de esfuerzos verticales
Δσz=incremento de esfuerzos verticales inducidos por la carga de la estructura
Profundidad en m Profun didad mínima de exploración, D, en m . A A'
Tabla B.38. Lineamientos para definir la profundidad del sondeo (U.S. Army Corp, 1986).
Profundidad igual a la mitad del ancho de la base de la presa de tierra o 1-1/2 veces la altura mínima de la presa de concreto, en cimentaciones relativamente homogéneas. Los sondeos pueden terminarse después de penetrar 3.0 a 6.0 m dentro de estratos resistentes o impenetrables o antes si la continuidad de estos estratos es conocida. Terraplenes altos. La extensión de la profundidad entre 1/2 y 1-1/4 veces la
longitud horizontal del lado de talúd en cimentaciones relativamente homogéneas.
Cortes profundos. Profundidad entre 3/4 y 1 vez la dimensión de labase del corte angosto. Donde el corte está por encima del nivel de aguas freáticas de materiales estables, a profundidades de 1.21 y 2.44 m bajo la base.
Llevar el sondeo hasta una elevación debajo de la falla activa o potencial en la superficie y dentro del estrato duro, o a una profundidad tal que intercepte la superficie posible de falla.
Estabilidad del talud.
Profundidad debajo de la línea de dragado: entre 3/4 y 1-1/2 veces la altura del muro. Donde la estratificación indique la posible profundidad de estabilidad del problema, el sondeo seleccionado deberá alcanzar el estrato resistente. Muros de contensión y muros para
muelles.
La profundidad hasta donde el esfuerzo vertical sea de 10% de la presión de la carga superficial. Generalmente todos los sondeos deben extenderse no menos de 9.2 m debajo de la cimentación a menos que se localicé roca a una profundidad superficial.
La profundidad del sondeo donde el incremento de esfuerzo vertical para la combinación de cimentación es menor del 10% de esfuerzo efectivo de la sobrecarga .
PROFUNDIDAD DEL SONDEO. ÁREAS POR INVETIGAR
Estructuras largas con cimientos estrechamamente espaciados.
Cimentaciones aisladas rígidas.
Presas y estructuras de retención de agua.
Figura B.33. Profundidad mínima de exploración para cortes, rellenos y presas de tierra.