Fundaciones Y Muros : EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO Y CARACTERIZACIÓN GEOTECNICA DEL TERRENO

EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO Y CARACTERIZACIÓN GEOTECNICA DEL TERRENO

Introducción

Todo proyecto de ingeniería, incluidas las acciones y obras de estabilización de laderas y taludes, debe contar con una evaluación geotécnica del terreno donde se ha propuesto su ejecución. El alcance de dicha evaluación depende de las condiciones del terreno como tal y de las características del proyecto, y de la etapa de desarrollo que se trate. En cada caso deberá combinarse en diferente medida la información general y de conjunto, donde puede jugar un papel importante la experiencia y el conocimiento previo del área por parte del especialista, con la información puntual generada en los sondeos y ensayos de campo y de laboratorio. El resultado final de la evaluación geotécnica integral de un terreno permite hacer una apreciación general sobre su aptitud y limitaciones para el desarrollo de un proyecto en particular y presentar la caracterización geotécnica del terreno.

Aunque la caracterización geotécnica de un terreno forma parte de todo estudio geotécnico, sea éste preliminar o definitivo, debe diferenciarse, en todo caso, entre la caracterización geotécnica y las recomendaciones de diseño. Este capítulo, basado en las normas ASTM D 420 e INV 101, en el Titulo H del Código Sismorresistente Colombiano, en los procedimientos recomendados en la guía Exploration and Sampling de la ASCE, y en la práctica aceptada de la consultoría geotécnica, es una guía para la selección y uso de las normas y prácticas aplicables a la investigación de suelos, rocas y aguas subterráneas en proyectos de construcción, sean ellos superficiales o subterráneos, o de recuperación de terrenos degradados por la erosión en masa. Los ensayos de laboratorio pertinentes son objeto de normas propias que están enunciadas en uno de el anexo 1 este texto.

Las condiciones del subsuelo en un terreno dado son el resultado de una combinación de procesos naturales en los que intervienen factores topográficos, geológicos, climáticos y antrópicos. Un programa de investigación geotécnica, adecuado y consistente, permitirá la evaluación de los resultados de estos procesos y la determinación de los valores de las propiedades de los suelos y de las rocas requeridos para la evaluación de las condiciones generales del terreno y para la preparación de los diseños geotécnicos. El objetivo de la investigación del subsuelo es identificar, localizar y delimitar, tanto horizontal como verticalmente, los diferentes tipos de suelos y rocas en un área dada, relevantes para un proyecto determinado, y caracterizar sus condiciones de ocurrencia, con el objeto de definir las propiedades geotécnicas de los materiales en el subsuelo por muestreo y ensayos de campo y de laboratorio.

Un estudio adecuado del subsuelo debe generar la información pertinente sobre los siguientes puntos.

• Localización tanto vertical como horizontal de la obra propuesta.

• Localización y evaluación de canteras y zonas de préstamo, o para la protección de taludes.

• Propuestas de tratamiento o drenaje de la subrasante o de la fundación de estructuras.

• Propuestas de investigaciones detalladas del subsuelo para el diseño y construcción de estructuras particulares.

• Investigaciones de estabilidad de laderas y taludes en cortes y terraplenes.

• Identificación de áreas que requieren tratamientos y precauciones especiales de protección del medio ambiente.

• Identificación de problemas de diseño y construcción que requieran de soluciones geotécnicas especiales.

• Propuestas de técnicas especiales para las excavaciones y los drenajes requeridos en el proyecto.

Desde las primeras etapas de investigación se hará todos los esfuerzos por generar información cuantitativa y cuantificable, y, en la medida de lo posible, se evitará el uso de estimaciones cuando se pueda contar con mediciones. En la descripción del terreno y de los materiales se debe privilegiar el uso de elementos cuantitativos sobre los cualitativos.

1. Reconocimiento del área del proyecto

1.1. Antes de iniciar cualquier programa de campo, se debe recopilar y evaluar toda la documentación técnica disponible: mapas topográficos, fotografías aéreas, mapas geológicos, fuentes de minerales, generales o locales, mapas geotécnicos, e informes que cubran el área del proyecto. Igualmente deben estudiarse, cuando los haya, informes de investigaciones del subsuelo de proyectos adyacentes o cercanos. Es necesario tener en cuenta que aún cuando los mapas e informes anteriores sean obsoletos y de valor limitado a la luz del conocimiento presente, una comparación de lo viejo con lo nuevo, a menudo revela información valiosa e inesperada. En esta etapa de reconocimiento es necesario hacer énfasis en la descripción de los rasgos y procesos que se observan más que en su interpretación.

1.2. Los mapas agrológicos y edafológicos, y los informes edafológicos de fecha reciente, pueden ayudar al ingeniero para establecer de manera general las características geotécnicas del suelo hasta 1.5 m de profundidad.

1.3. Los mapas geomorfológicos son de gran ayuda en la delimitación de los diferentes tipos de suelos. Las unidades geomorfológicas usualmente están asociadas con formaciones superficiales que corresponden a tipos particulares de suelos. Cada formación superficial está asociada a una unidad geomorfológica y tiene un perfil de suelo que lo distingue debido al material de origen, al relieve, a las condiciones climáticas y a la vegetación. Estas variables pueden ayudar a identificar y correlacionar los diferentes tipos de suelos, cada uno de los cuales pueden requerir análisis y tratamiento especifico. A menudo se encuentran propiedades geotécnicas similares para determinadas unidades geomorfológicas y las correspondientes formaciones superficiales y perfiles de suelos. Los cambios en el material de origen o en el relieve, normalmente están asociados a cambios en las propiedades del suelo, y estos pueden ocurrir en distancias cortas.

1.3.1. Algunas formaciones superficiales comunes son:

o Escarpes rocosos: Este tipo de unidad geomorfológica está caracterizada por la ocurrencia de extensos afloramientos de roca y pendiente abrupta del terreno, usualmente superior a 45%. En condiciones tropicales es posible que en ella se desarrolle vegetación arbórea y matorrales que enmascaren los afloramientos rocosos, en cuyo caso las pendientes fuertes deben ser consideradas como un indicio fuerte de su ocurrencia que debe ser verificada con una inspección de campo.

o Colinas saprolíticas: forman conjuntos extensos de colinas con un relieve local bajo, entre 40 y 100 m, con drenaje dendrítico, a menos que haya un fuerte control estructural. Esta unidad es característica de las penillanuras y de los altiplanos. El espesor del regolito en esta unidad puede ser excepcionalmente grande, y superar el centenar de metros.

o Laderas en suelos residuales: Las laderas modeladas en suelos residuales presentan un regolito relativamente delgado, que puede encontrarse en el intervalo de metros a un par de decenas de metros y que usualmente está en relación con su posición en la ladera y con la pendiente del terreno. En general puede afirmarse que existe una relación inversa entre la pendiente del terreno y el espesor del suelo residual. En ocasiones es difícil diferenciar entre laderas modeladas en suelos residuales y los depósitos de ladera, a menos que se haga una cuidadosa observación de campo.

o Vegas y llanuras aluviales: Los suelos de las llanuras aluviales y terrazas aluviales están formados normalmente por una acumulación de gravas, arenas y limos, y ocasionalmente lentes de arcilla. Las arenas y gravas corresponden normalmente a depósitos del lecho del río, en tanto que las arenas finas y los limos se depositaron en la faja más o menos amplia que es inundada periódicamente y forma la vega o llanura aluvial; donde predominan las arcillas probablemente la sedimentación tuvo lugar en tramos de cauce abandonados conocidos como madreviejas. Este tipo de suelos es común en el fondo de los valles amplios, aunque también pueden presentarse e estrechas vegas a lo largo de las corrientes ó en cauces abandonados. En general conviene tratar de discriminar entre vegas y llanuras aluviales con base en la extensión de la unidad geomorfológica que se esté describiendo.

o Terrazas aluviales. Si el terreno formado por un depósito aluvial se encuentra elevado varios metros por encima del curso del río y hay una discontinuidad vertical entre él y la llanura o vega aluvial, de tal modo que no está sujeta a inundaciones, el depósito forma una terraza aluvial. La naturaleza de los materiales que forman las terrazas aluviales es similar a los depósitos de la llanura aluvial.

o Abanicos aluviales: están formados por una acumulación de bloques, cantos, gravas y arenas; ocasionalmente pueden encontrarse limos. Los conos o abanicos aluviales se forman donde los ríos de montaña abandonan el cauce encañonando y encuentran un valle amplio y de pendiente suave. La súbita pérdida de velocidad de las corrientes da lugar a la acumulación de los sedimentos que ellas transportan. La forma en planta más corriente de estos depósitos semeja un abanico, de donde procede su nombre. Son conocidos también como conos aluviales o conos de deyección.

o Depósitos torrenciales: acumulación desordenada de sedimentos gruesos cuyo tamaño comprende desde arena hasta bloques de varios metros de diámetro. Este tipo de suelos es depositado

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