Estudio-de-mecanica-de-rocas-para-la-construccion-de-un-edificio-de-catorce-niveles-y-dos-sotanos-en-zona-petrea-de-la-Cd -de-Mexico

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE 
MÉXICO 
 
 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN 
 
 
 
 
ESTUDIO DE MECÁNICA DE ROCAS 
PARA LA CIMENTACIÓN DE UN 
EDIFICIO DE 14 NIVELES Y DOS 
SÓTANOS EN ZONA PÉTREA DE LA 
CD. DE MÉXICO 
 
 
 
 
T E S I S 
 
PARA OBTENER EL GRADO DE 
 
Ingeniero Civil 
 
P R E S E N T A: 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA 
 
 
 
 
 
ASESOR: ING. GABRIEL ÁLVAREZ BAUTISTA 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
II 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
Comienzo con una palabra que todos los hombres, desde que el hombre es 
hombre, han proferido: gracias. Es una palabra que tiene equivalentes en todas 
las lenguas. Y en todas es rica la gama de significados. Gracia es perdón, 
indulto, favor, beneficio, nombre, inspiración, felicidad en el estilo de hablar o 
de pintar, ademán que revela las buenas maneras y, en fin, acto que expresa 
bondad de alma. La gracia es gratuita, es un don. 
Y es lo que hago con estas palabras, representar mi gratitud y mi emoción al 
manifestárselo a todos ustedes. 
 
Al Ingeniero Gabriel Álvarez Bautista por su gran ayuda en la elaboración de 
este trabajo con el cual se cerrara el ciclo de mi carrera universitaria y por 
todos los consejos y enseñanzas de él y de todos aquellos profesores que en 
algún momento me expresaron. 
 
Y a mi madre, hermanos y hermanas, por todo el apoyo, paciencia y cariño 
brindado. 
 
Igualmente para aquellos compañeros, aunque pocos, se convirtieron en 
grandes amigos muy queridos. 
 
A todos ellos, que me han ayudado a crecer, no solo profesionalmente, si no 
también como persona. 
 
 
 
 
¡GRACIAS! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III 
 
 
 
 
DEDICATORIA 
 
 
 
A MI MADRE JUANITA POR SU INFINITO AMOR, PACIENCIA Y 
TOLERANCIA 
 
 
 
A MI PADRE JUAN EL CUAL HE TENIDO PRESENTE A PESAR DE QUE 
ESTA YA EN OTRO SITIO 
 
 
 
A MIS HERMANAS: HILDA POR EL GRAN APOYO QUE FUISTE EN LO 
QUE DURO LA ESCUELA Y POR EL TIEMPO COMPARTIDO QUE ESO 
TRAJO CONSIGO; A EVELYN POR QUE ME DISTE LO QUE ESTUVO A TU 
ALCANCE; A ELVIA Y VERO POR EL APOYO QUE ME DIERON A SU 
MANERA Y EL ANIMO BRINDADO. 
 
 
 
A HERMANOS: FYLY POR QUE YO SE QUE SIEMPRE ESTARÁS 
ORGULLOSO DE MI Y POR TU GRAN APOYO DE HERMANO MAYOR Y DE 
AMIGO, ASÍ TAMBIÉN A SERGIO, RIGO Y GIL A TODOS USTEDES POR 
SU GRAN APOYO MORAL Y DE OTROS TIPOS, QUE ME DIERON EL 
ANIMO PARA CONTINUAR, POR EL CARIÑO QUE SIENTO POR ELLOS Y 
EL ORGULLO QUE SIENTEN POR MI 
 
 
 
A MIS GRANDES AMIGOS 
 
 
 
A MIS PROFESORES DE LA FACULTAD 
 
 
 
Y A MIS MAESTROS DE LA VIDA 
 
 
 
ESTE LOGRO QUE TAMBIÉN ES DE Y PARA USTEDES 
 
 
 
ÍNDICE 
 
Pág. 
Agradecimientos II 
Dedicatoria III 
Introducción 1 
1. ANTECEDENTES 3 
 1.1 Localización 5 
 1.2 Topografía del terreno 12 
2. EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA 14 
 2.1 Generalidades 14 
 2.2 Recuperación de la muestra 16 
 2.3 Exploración del subsuelo 18 
 2.4 Determinación del espaciamiento, 
numero, localización, profundidad y tipo 
de sondeo 
21 
 2.5 Sondeos 28 
 2.6 Sondeos a rotación 29 
 2.7 Equipo y métodos geofísicos 31 
 2.8 Sondeos neumáticos 32 
 2.9 Martillo neumático de fondo 35 
3. PRUEBAS DE LABORATORIO 52 
 3.1 Propiedades índice 52 
 3.2 Propiedades mecánicas 54 
4. DESCRIPCIÓN ESTRATIGRÁFICA 59 
 4.1 Levantamiento geológico superficial 59 
 4.2 Zonificación estratigráfica 62 
 4.3 Descripción estratigráfica del macizo 
rocoso 
66 
 4.4 Estratigrafía del sitio 69 
5. ANÁLISIS GEOTÉCNICO 75 
 5.1 Criterios generales 76 
 5.2 Clasificación de las cimentaciones 76 
 5.3 Análisis de cimentación 78 
6. PROCESO CONSTRUCTIVO 87 
 6.1 Procedimiento constructivo 88 
7. INSTRUMENTACIÓN 93 
 7.1 Desplazamientos entre puntos próximos 93 
 7.2 Desplazamientos entre puntos situados 
en superficie 
94 
 7.3 Desplazamientos profundos 95 
 7.4 Medida de presiones intersticiales 96 
 7.5 Medida de presiones 97 
 7.6 Referencias superficiales 98 
8. CONCLUSIONES 
 
101 
Bibliografía 103 
 
 
 
 
Introducción 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 1 - 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Debido al incremento y concentración de la población en la ciudad de 
México la demanda de vivienda y servicios ha ido aumentando con el paso del 
tiempo. Por esta causa la construcción ha adquirido un papel importante. Se 
requiere construir con seguridad y economía, además de satisfacer las 
necesidades de los demandantes. 
 
Los datos para la exploración y muestreo, deberá proporcionar información 
sobre las condiciones del sitio y consiste en tres fases. La primera, estudios 
preliminares, deberá permitir la definición tentativa de los problemas 
geotécnicos del sitio; la segunda, la recopilación de información, lo que servirá 
para fundamentar la tercera etapa de investigación de detalle; que incluye la 
realización de sondeos y pruebas de campo y laboratorio. 
 
El comportamiento de una estructura depende en muchos aspectos de las 
propiedades mecánicas del suelo o roca en la que se cimentara. 
 
Una roca es un conjunto de minerales en estado solidó o semisólido y 
están clasificadas geológicamente de acuerdo a su origen como ígneas, 
sedimentarias y metamórficas y de acuerdo a su composición mineralógica 
depende su resistencia. 
 
La inestabilidad de las formaciones geológicas del sitio puede ocasionar 
problemas durante la vida útil de la obra y reducir su estado de servicio. 
 
Aunque pudiera pensarse que en un macizo rocoso no es de preocuparse 
la estabilidad, hay que tomar en cuenta una característica importante de las 
rocas su carácter discontinuo donde se incluyen las fisuras, planos de 
debilidad, fracturas, fallas, planos de estratificación, oquedades, etc. Un 
análisis adecuado en campo y en laboratorio en donde podemos conocer sus 
propiedades físicas y mecánicas es indispensable para lograr un diseño seguro 
y económico 
 
Por mencionar algunas propiedades que se consideran en el diseño de 
una cimentación en roca son: el peso volumétrico, permeabilidad del agua, 
resistencia estática y dinámica (compresión, tensión, flexión, cortante, torsión), 
cohesión, resistencia al impacto, relación de vacíos, contenido de agua, 
alterabilidad, durabilidad, grado de saturación, porosidad, etc. 
 
 
En un caso real es de suma importancia realizar los estudios adecuados 
para efectuar un diseño seguro, rápido y económico, el cual puede ahorrar 
inconvenientes durante el proceso de construcción así como dinero de esta 
manera garantizar la vida útil de la estructura. 
 
 
 
Introducción 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 2 - 
 
 
 
 
 
Debido al interés por mi parte en el área de geotecnia; en la presentación 
de este trabajo se desarrollo un caso práctico, en el cual conoceremos la 
importancia que tienen los estudios de mecánica de suelos para elegir y 
diseñar la cimentación la cual transmitirá las cargas al suelo o al manto rocoso. 
 
En el estudio de mecánica de rocas para desplantar la cimentación de este 
caso que es un edificio de 14 niveles y dos sótanos se tomaron en cuenta los 
siguientes aspectos que se resumen adelante: 
 
Los antecedentes dispuestos analizan la información existente en 
recolección de mapas, zonificación e identificación de lazona. Describen 
principalmente la ubicación del predio y descripción de la obra que se llevara a 
cabo. El objetivo principal de la exploración geotécnica requiere determinar 
las propiedades distintivas del suelo, para ello se establecieron los trabajos 
preliminares para el reconocimiento del sitio y por lo tanto del tipo de suelo o 
roca que se presente en el lugar de la obra. Y en donde se obtendrán los 
especímenes necesarios para su identificación y clasificación para así proceder 
a las pruebas de laboratorio, en donde se podrán obtener las clasificaciones 
del tipo de roca que se encuentran en el sitio y definir sus propiedades 
mecánicas e hidráulicas que nos dará paso a adquirir un criterio y a decidir 
sobre el tipo de cimentación que se requiera para ese lugar especifico y este 
caso en particular. 
 
La descripción estratigráfica, dependerá de la zonificación geotécnica del 
Valle de México y de conocer la continuidad de las capas del subsuelo. El 
análisis geotécnico, en donde se requirieron de los temas mencionados para 
llevarlo a cabo ya que de esto depende una de las decisiones más importantes 
para la estructura la cimentación y después de ella el proceso constructivo, en 
el cual se presentan las técnicas utilizadas para la construcción de la 
cimentación. 
 
Finalmente el uso de los instrumentos de control se ha hecho necesario 
debido a aquellos fenómenos como los asentamientos por citar alguno, la 
colocación de dispositivos indicadores del comportamiento del suelo, y la 
tendencia es integrarlos como parte de la vigilancia de la construcción, 
además de las conclusiones y recomendaciones que se mencionan en este 
proyecto. 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 3 - 
 
 
 
CAPITULO 1 
ANTECEDENTES 
 
 
El estudio de mecánica de rocas deberá proporcionar información sobre las 
condiciones estratigráficas del sitio en estudio, permitirá la definición tentativa 
de los problemas geotécnicos. 
 
Los estudios preliminares consisten esencialmente en analizar la información 
existente de las áreas del proyecto incluye visitas de reconocimiento del sitio, a 
fin de contar con las observaciones y datos que permitan definir los lugares 
más adecuados para la construcción de la obra, con base en las condiciones 
geológicas y geotécnicas de la zona. 
 
A continuación se enlistan algunos puntos que usualmente se desarrollan en la 
investigación preliminar: 
 
- Recopilación de información geológica y geotécnica del sitio en estudio, 
planos topográficos y planos del proyecto preliminar. 
- Inspección del sitio por el especialista en geotecnia encargado del 
estudio acompañado del ingeniero geólogo asesor, para verificar o 
ampliar la información disponible. 
- Planteamiento del programa de trabajos de campo necesarios para 
definir: 
 Estratigrafía general del sitio. 
 Clasificación geológica y geotécnica de cada estrato de suelo o de 
roca. 
 En rocas, las características de las discontinuidades naturales 
relativas a: orientación e inclinación de planos de estratificación o 
de flujo; orientación e inclinación de planos de fisuramiento; 
dimensiones de las rocas, presencia de las fallas geológicas, de 
zonas de contacto entre deformaciones rocosas, de zonas de 
alteración de las rocas y cavernas naturales o artificiales. 
- Ejecución de trabajos exploratorios de campo. 
- Presentación de un informe técnico que debe contener: 
 La descripción detallada de los trabajos realizados. 
 El análisis de la información geológica y geotécnica obtenida. 
 Las conclusiones de los análisis referentes a las características 
geológicas y geotécnicas del sitio estudiado. 
 La identificación de los problemas de diseño y construcción 
previsibles en función del análisis preliminar de la información 
geotécnica. 
 El programa de estudios adicionales, de campo y laboratorio, 
necesarios para medir, con precisión adecuada, las propiedades 
mecánicas e hidráulicas de los distintos suelos y rocas que serán 
afectados por la cimentación. 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 4 - 
 
 
 
 
Es necesario obtener la mayor cantidad de información, derivada de estudios 
desarrollados en el área o cercana a ella; ésta debe ser analizada y sintetizada 
para obtener datos generales y problemas geotécnicos característicos de la 
región. 
 
El estudio geotécnico se inicia con la recopilación de la información 
disponible sobre topografía, geología y comportamiento de estructuras 
construidas en predios y zonas cercanas a las del proyecto. Conviene reunir 
planos topográficos, geológicos y edafológicos, cartas de uso potencial del 
subsuelo, así como datos de la estratigrafía y características estructurales de la 
región. La información que se reúna se estudiará para identificar, de manera 
preliminar, las condiciones geológicas y geotécnicas que prevalecen en el sitio 
de estudio. 
 
El reconocimiento es la inspección del sitio que permite evaluar la 
información recopilada previamente. Deberá proporcionar información acerca 
de la accesibilidad, recursos humanos y materiales del sitio, permitir conocer el 
ambiente geológico general, identificar las estructuras geológicas (localizar 
fallas, fracturas, fisuras y rellenos) y clasificar a los suelos superficiales, 
conocer la geomorfología, los procesos erosivos actuales en el sitio, el tipo de 
drenaje superficial y subterráneo y el espesor del suelo. 
 
 
En este trabajo se realizo un recorrido por el área de estudio en el cual se 
recopiló información, además de fotografiar el entorno identificando 
principalmente construcciones predominantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 5 - 
 
 
 
 
1.1 LOCALIZACIÓN 
 
 Se proyecta la construcción de un edificio constituido por catorce niveles y 
dos sótanos, en el predio ubicado en Periférico Sur No. 5000, en la colonia 
Pedregal de Carrasco, Delegación Coyoacan, México D.F. 
 
El predio de interés tiene forma rectangular la superficie del terreno es abrupta 
y con desniveles hasta de 4.0 m, en el predio se encuentra actualmente baldío. 
La localización del sitio de interés se muestra en la siguiente figura (1.1). 
 
 
LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE INTERÉS 
 
 FIGURA 1.1 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 6 - 
 
 
 
 
Inicialmente el proyecto arquitectónico plantea el sembrado de un Edificio 
de catorce niveles y dos sótanos, estructurados con columnas, muros de carga 
y estructura metálica, y que de acuerdo a la carga estimada que transmitirá la 
estructura al subsuelo, será de 18 ton/m2 que incluye el peso de la cimentación. 
 
En la figura 1.2 y 1.3 se presentan las plantas del sótano y planta baja. 
 
 
 
FIGURA 1.2 PLANTA SÓTANO 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 7 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1.3 PLANTA BAJA 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 8 - 
 
 
 
 
En la figura 1.4 se presenta un corte esquemático del proyecto arquitectónico 
 
 
 
 
 
FIGURA 1.4 CORTE ESQUEMÁTICO 
 
 
 
 
 Es necesario conocer las condiciones reales del macizo rocoso y definir el 
comportamiento que tendrán las estructuras bajo las solicitaciones 
proyectadas, para ello será necesario conocer las características físicas y 
mecánicas del macizo rocoso así como la continuidad del mismo en el sitio de 
interés. En la figura 1.5 se muestra el sembrado de la estructura proyectada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 9 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1.5 SEMBRADO DE LA ESTRUCTURA PROYECTADA 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 10 - 
 
 
 
 
 
 De acuerdo a la topografía del lugar que se observa en el reporte 
fotográfico, se tienen depresiones variables entre 2 y 4 m aproximadamente, lo 
anterior es estimado dado que no se cuenta con un planotopográfico del sitio, 
y para lo cual será necesario en algunas zonas realizar un corte al terreno 
sobre el macizo rocoso existente, previamente deberá realizarse una limpieza 
general de la superficie para retirar todos los elementos de rellenos y efectuar 
un deshierbe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TOPOGRAFÍA DEL TERRENO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 11 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMBIOS ABRUPTOS EN EL TERRENO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TOPOGRAFÍA DEL TERRENO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 12 - 
 
 
 
1.2 TOPOGRAFÍA DEL TERRENO 
 
 Las colindancias que tiene el terreno de acuerdo al levantamiento realizado 
es el siguiente: al norte con un lote baldío, hacia el poniente con la Calle Alba y 
al oriente con la calle Ocaso y finalmente al sur con el Anillo Periférico. Como 
se muestra en la figura 1.6. 
 
 
 
FIGURA. 1.6 COLINDANCIAS DEL SITIO DE INTERES 
 
 
 
 
 
 
 
 
Antecedentes 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 13 - 
 
 
 
De acuerdo a la zonificación de la zona Metropolitana de la Ciudad de 
México, el sitio de interés se ubica en la Zona I denominada Pétrea, que se 
caracteriza básicamente por tener depósitos pétreos de alta resistencia y baja 
deformabilidad, y de acuerdo a los resultados obtenidos de la exploración se 
dictaminará el desplante de la cimentación más adecuado que garantice su 
estabilidad. 
 
 En el sitio de interés, con el objeto de conocer las características 
estratigráficas del macizo rocoso, la calidad de la roca y su continuidad hasta la 
profundidad en la que son significativos los esfuerzos producidos por las cargas 
que transmitirán las estructuras que se proyectan construir, se realizaron dentro 
del predio cinco sondeos profundos de tipo neumático a una profundidad media 
de 18 m. 
 
 El objeto del estudio es determinar la continuidad de la estratigrafía del 
subsuelo en el sitio de interés, y el RQD de la roca, para establecer la 
alternativa de cimentación que se juzga más adecuada para la construcción del 
inmueble que garantice su estabilidad, proporcionando las recomendaciones 
necesarias para su diseño tales como la capacidad de carga, asentamientos 
máximos esperados, estos últimos en función de las cargas que transmitirá la 
estructura a la cimentación, realizando su revisión con los criterios establecidos 
por el Reglamento de Construcciones, asimismo se establece el procedimiento 
constructivo más adecuado para la cimentación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 14 - 
 
 
 
CAPITULO 2 
 EXPLORACIÓN GEOTÉCNICA 
 
 
2.1 GENERALIDADES 
 
 
La investigación del subsuelo tiene como finalidad averiguar el estado 
natural de un suelo de cimentación antes de la asignación a un predio de un 
tipo determinado de estructura o de un arreglo de ellas. 
 
 Con base en los planteamientos de las alternativas preliminares se puede 
definir la información de campo y laboratorio adicional, necesarias para 
determinar las propiedades mecánicas de cada estrato, que serán la base del 
análisis cualitativo del diseño óptimo. 
 
Esta información adicional podrá requerir la obtención de las muestras 
inalteradas del subsuelo y/o la ejecución de pruebas de campo, como parte de 
la etapa final de los estudios de campo. 
 
Para verificar y complementar los resultados de la etapa preliminar del 
estudio geotécnico es necesario obtener muestras representativas de cada 
estrato de roca o suelo, con las cuales se podrá definir la estructura y 
consistencia o capacidad naturales de sus materiales constitutivos. 
 
Debido a lo heterogéneo y complejo del suelo se han ideado pruebas de 
campo y laboratorio que permiten obtener en forma aproximada valores y 
propiedades índice y mecánicas de los suelos. Estos datos permiten tener 
elementos de cálculo para conocer la capacidad de carga del suelo y el 
asentamiento que se producirá con lo que podrá dictaminarse la 
recomendación de la cimentación a emplear. 
 
Antes de iniciar los trabajos el ingeniero supervisor debe de informarse 
sobre el tipo de estructura que se construirá, las condiciones geológicas y 
probables tipos de suelos que encontrará en el sitio, debe conocer las 
condiciones de trabajo que le impondrían a los suelos. Lo anterior le permitirá 
juzgar si la información que está obteniendo es la adecuada; en caso contrario, 
deberá proponer modificaciones a las técnicas de muestreo y programa de 
trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 15 - 
 
 
 
El ingeniero supervisor es el responsable de verificar que con la 
exploración se obtengan las muestras adecuadas y la información geotécnica 
necesaria para resolver el problema. 
 
A continuación se resumen las actividades en la supervisión de campo: 
 
a) Decidir qué tipo de muestreador debe utilizarse en cada etapa de un sondeo. 
b) Definir la frecuencia con que se deben tomar las muestras. En general el 
muestreo debe ser casi continuo en los primeros metros y en los estratos poco 
uniformes que además se consideren problemáticos. Se reducirá el número de 
muestras en estratos más uniformes y más profundos. 
c) Supervisar y revisar la calidad del lodo de perforación, si se requiere. 
d) Clasificar los suelos y rocas de acuerdo a tablas, manuales o en base a la 
experiencia. 
e) Elaborar el perfil estratigráfico preliminar del sondeo con base en la 
clasificación de las muestras de acuerdo a la técnica de perforación empleada. 
f) Controlar cuidadosamente, el manejo, protección y conservación de las 
muestras. 
g) Recopilar toda la información generada durante los trabajos de campo. 
h) El ingeniero supervisor será el responsable de verificar que la calidad de las 
muestras que se obtengan sea aceptable; debe también recopilar la 
información de los sondeos y llenar los registros de campo. Finalmente, debe 
presentarse la localización de los sondeos en un plano que incluya las trazas 
de las estructuras que se construirán, las cargas que transmiten y los 
asentamientos permisibles. 
 
La exploración del suelo en campo puede realizarse de dos maneras: 
exploración directa y exploración indirecta: 
 
En la a) Exploración Directa se obtienen muestras de suelo alteradas o 
inalteradas de las cuales se llevarán al laboratorio para su ensaye, mientras 
que en la b) Exploración Indirecta se obtienen las propiedades físicas del suelo 
a través de la propagación de ondas sísmicas, conducción de corriente 
eléctrica, propagación de ondas sónicas. 
 
La Exploración Directa se recomienda para estudios del suelo donde se 
requiere únicamente tener un criterio general del suelo en el que se cimentara, 
o bien cuando las construcciones sean de importancia, los sondeos a realizar 
en esta zona no se requieren a profundidades considerables. Ahora bien, si se 
cimentara en zonas minadas, con oquedades por su misma formación 
geológica o que contengan grandes capas de rellenos ya sean naturales o 
artificiales, se considerará conveniente utilizar los métodos de Exploración 
Indirecta, ya que estos nos permitirían conocer una porción más amplia del 
terreno. 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 16 - 
 
 
 
 
2.2 RECUPERACIÓN DE LA MUESTRA 
 
 
Las muestras que se pueden extraer en campo, por métodos manuales o 
mecánicos, pueden ser alteradas o inalteradas. 
 
Los procedimientos de muestreo son las técnicas que se aplican para 
obtener especímenes alterados o inalterados de diferentes profundidades del 
subsuelo, con los que posteriormente se realizan pruebas de laboratorio para 
conocer sus propiedades índice y mecánicas. 
 
Las muestras de roca pueden obtenerse intactas durante la percusión por 
medio de un barril o tuno muestreador especial. 
 
Las brocas para perforacióndeben estar diseñadas para la perforación 
rápida y se eligen de acuerdo a la estratigrafía del sitio. Las brocas perforan 
barrenos de más de 2” o de menor diámetro, dependiendo de la dureza del 
material. Se eligen de acuerdo con la dureza de los materiales que deban 
perforarse. 
 
Puede cambiarse la broca ordinaria en la perforación rotatoria por una 
broca de diamantes que va sujeta al extremo de inferior de un barril muestreo. 
Los elementos cortantes pueden ser diamantes, municiones enfriadas 
bruscamente, insertos de carburo de tungsteno o trocitos de acero. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TIPOS DE BROCAS 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 17 - 
 
 
 
 
 Broca tríconica 
 
 
La broca tricónica, consta de tres conos giratorios embalerados que tienen 
dientes de abrasión de forma esférica para rocas duras, y de prismas agudos 
para rocas blandas. Se fabrican en muy diversos diámetros (2 7/8”, 4”, 5” y 6” 
7.3 cm, 10cm, 12.5 cm y 15 cm, respectivamente) y para enfriar la broca y 
arrastrar el material cortando a la superficie se utiliza un fluido de perforación 
(lodo, agua o aire) que sale del centro de la broca. Esta broca puede perforar 
desde rocas duras hasta suelos duros. Es inadecuada para perforar suelos 
blandos, porque los conos difícilmente giran e incluso se atascan, el chiflón no 
limpia eficientemente los dientes de corte. 
 
El uso de estas brocas queda restringido a los basaltos y rocas, aclarando 
que en los basaltos, los martillos neumáticos que cortan a roto-percusión son 
más eficientes y reducen significativamente los costos de perforación. De 
manera similar la broca “Drag” es más eficiente que la tricónica para perforar 
las tobas duras. La tricónica no debe usarse para perforar pozos de bombeo y 
sondeos, porque remoldea por amasado al suelo, reduciendo su permeabilidad 
y alterando su estructura. 
 
 
 Broca Drag 
 
 
La broca Drag, es una pieza sólida que tiene tres planos radiales de corte, 
protegidos con pastillas de carburo de tungsteno. Se fabrica desde 2“(5 cm) de 
diámetro. Para enfriar la broca y arrastrar el material cortando a la superficie se 
utiliza un fluido de perforación (lodo, agua o aire), que sale del centro de la 
broca. Su aplicabilidad abarca desde las rocas blandas a los suelos duros y no 
debe utilizarse para la ejecución de sondeos en suelos blandos, porque el 
chiflón de lodo o agua erosiona hasta 50 cm (1.6 pies) por debajo de la broca. 
 
Los barriles de muestreo pueden ser de tubo sencillo o tubo doble. 
 
Cuando la roca original está cubierta por una capa de tierra, la perforación 
debe llevarse hasta un mínimo de 5 pies dentro de la roca para recuperar por lo 
menos 35 % de muestra. 
 
Respecto al propósito con el que se toman las muestras, estas se dividen 
en muestras de inspección y muestras para el laboratorio. De las muestras de 
inspección sólo se requiere que sean representativas. En cambio, las muestras 
destinadas a estudios de laboratorio deben llenar una serie de requisitos con 
respecto al tamaño, método de obtención, embarque, etc. 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 18 - 
 
 
 
 
Tanto las muestras de inspección como las de laboratorio pueden ser 
inalteradas, cuando se toman todas las precauciones para procurar que la 
muestra esté en las mismas condiciones en que se encuentra en el terreno de 
donde procede y alteradas cuando se modifica básicamente su estructura sin 
cambios químicos. 
 
 
 Las muestras de suelo alteradas pueden ser: 
 
a) Representativas: cuando han modificado su estructura, conservando sus 
componentes. 
 
b) No representativas: cuando además de haber modificado su estructura, 
han perdido alguno de sus componentes. 
 
 Para nuestro propósito, la Exploración Directa con cualquiera de los 
métodos expuestos es recomendable, por la rapidez en la obtención de las 
muestras y que requiere de equipo menos sofisticado, lo cual implica que sea 
más económico el estudio y se obtienen buenos resultados. 
 
 
2.3 EXPLORACIÓN DEL SUBSUELO 
 
 
De acuerdo con el RCDF: la investigación del subsuelo del sitio mediante 
exploración de campo y pruebas de laboratorio se apoyara e el conocimiento 
geológico general y local que se tenga de la zona de interés y deberá ser 
suficiente para definir de manera confiable los parámetros de diseño de 
cimentación y la variación de los mismos en el predio. Además deberá permitir 
obtener información suficiente sobre los aspectos siguientes: 
 
En las zonas II y III, se averiguara la historia de carga del predio y la 
existencia de cimentaciones antiguas, restos arqueológicos, rellenos 
superficiales antiguos o recientes, variaciones fuertes de estratigrafía, suelos 
inestables o colapsables, o cualquier otro factor que pueda originar 
asentamientos diferenciales de importancia, de modo que todo ello pueda 
tomarse en cuenta en el diseño. 
 
Asimismo, en estas zonas se deberá investigar la existencia de grietas en 
el terreno, principalmente en las áreas de transición abrupta entre las zonas I y 
III. En la zona II, la exploración del subsuelo se planeara tomando en cuenta 
que suele haber irregularidades en el contacto entre las diversas formaciones 
así como mantos de agua colgada y variaciones importantes en el espesor de 
los suelos compresibles. 
 
 
 
 
 
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Las investigaciones mínimas del subsuelo a realizar serán las que indica la 
tabla 1 según el RCDF: 
 
TABLA 1 REQUISITOS MÍNIMOS PARA LA INVESTIGACIÓN DEL SUBSUELO. 
 
a) Construcciones ligeras o medianas de poca extensión y con 
excavaciones someras 
 
Son de esta categoría las edificaciones que cumplen con los siguientes tres 
requisitos: 
 
Peso unitario medio de la estructura w ≤ 40 kPa (4 t/m²) 
Perímetro de la construcción: 
P ≤ 80 m en las zonas I y II; o 
P ≤ 120 m en la zona III 
Profundidad de desplante Df ≤ 2.5 m 
 
ZONA I 
 
1) Detección por procedimientos directos, eventualmente apoyados en métodos 
indirectos, de rellenos sueltos, galerías de minas, grietas y otras 
irregularidades. 
2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los 
materiales y definir la profundidad de desplante. 
3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de 
presión mayor de 80 kPa (8 t/m²), el valor recomendado deberá justificarse a 
partir de los resultados de las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. 
 
ZONA II 
 
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio 
para detección de rellenos sueltos y grietas. 
2) Pozos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y propiedades de los 
materiales y definir la profundidad de desplante. 
3) En caso de considerarse en el diseño del cimiento un incremento neto de 
presión mayor de 50 kPa (5 t/m²), bajo zapatas o de 20 kPa (2 t/m²), bajo losa 
general, el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de 
las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. 
 
ZONA III 
 
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio 
para detección de rellenos sueltos y grietas. 
2) Pozos a cielo abierto complementados con exploraciones más profundas, 
por ejemplo con posteadora, para determinar la estratigrafía y propiedades de 
los materiales y definir la profundidad de desplante. 
 
 
 
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3) En caso de considerarse en el diseño de cimiento un incremento neto de 
presión mayor de 40 kPa (4 t/m²), bajo zapatas o de 15 kPa (1.5 t/m²) bajo losa 
general, el valor recomendado deberá justificarse a partir de los resultados de 
las pruebas de laboratorio o de campo realizadas. 
 
 
b) Construcciones pesadas, extensas o con excavaciones profundas 
 
Son de esta categoría las edificaciones que tienen al menos una de las 
siguientes características: 
Pesounitario medio de la estructura w > 40 kPa (4 t/m²) 
Perímetro de la construcción: 
P > 80 m en las Zonas I y II; o 
P > 120 m en la Zona III 
Profundidad de desplante Df > 2.5 m 
 
ZONA I 
 
1) Detección, por procedimientos directos, eventualmente apoyados en 
métodos indirectos, de rellenos sueltos, galerías de minas, grietas y otras 
oquedades. 
2) Sondeos o pozos profundos a cielo abierto para determinar la estratigrafía y 
propiedades de los materiales y definir la profundidad de desplante. La 
profundidad de la exploración con respecto al nivel de desplante será al menos 
igual al ancho en planta del elemento de cimentación, pero deberá abarcar 
todos los estratos sueltos o compresibles que puedan afectar el 
comportamiento de la cimentación del edificio. 
 
ZONA II 
 
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del predio 
para detección de rellenos sueltos y grietas. 
2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas 
de los materiales del subsuelo y definir la profundidad de desplante mediante 
muestreo y/o pruebas de campo. En por lo menos uno de los sondeos, se 
obtendrá un perfil estratigráfico continuo con la clasificación de los materiales 
encontrados y su contenido de agua. Además, se obtendrán muestras 
inalteradas de los estratos que puedan afectar el comportamiento de la 
cimentación. Los sondeos deberán realizarse en número suficiente para 
verificar si el subsuelo del predio es uniforme o definir sus variaciones dentro 
del área estudiada. 
3) En caso de cimentaciones profundas, investigación de la tendencia de los 
movimientos del subsuelo debidos a consolidación regional y determinación de 
las condiciones de presión del agua en el subsuelo, incluyendo detección de 
mantos acuíferos colgados. 
 
 
 
 
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ZONA III 
 
1) Inspección superficial detallada después de limpieza y despalme del medio 
para detección de rellenos sueltos y grietas. 
2) Sondeos para determinar la estratigrafía y propiedades índice y mecánicas 
de los materiales y definir la profundidad de desplante mediante muestreo y/o 
pruebas de campo. En por lo menos uno de los sondeos se obtendrá un perfil 
estratigráfico continuo con la clasificación de los materiales encontrados y su 
contenido de agua. Además, se obtendrán muestras inalteradas de los estratos 
que puedan afectar el comportamiento de la cimentación. Los sondeos deberán 
realizarse en número suficiente para verificar si el subsuelo del predio es 
uniforme o definir sus variaciones dentro del área estudiada. 
3) En caso de cimentaciones profundas, investigación de la tendencia de los 
movimientos del subsuelo debidos a consolidación regional y determinación de 
las condiciones de presión del agua en el subsuelo, incluyendo detección de 
mantos acuíferos colgados. 
 
 
2.4 DETERMINACIÓN DEL ESPACIAMIENTO, NÚMERO, LOCALIZACIÓN, 
PROFUNDIDAD Y TIPO DE SONDEO 
 
 
No hay regla que permita definir exactamente el número de sondeos, pues 
este depende de las características del sitio por investigar. Es decir el tipo de 
suelo, nivel de aguas freáticas así como de la magnitud, el costo y el tipo de 
obra. 
 
Los sondeos se localizan de acuerdo con el conocimiento previo de las 
condiciones geológicas, para lo cual se puede recurrir a los métodos indirectos 
y los levantamientos geológicos superficiales. Los sondeos estarán ligados 
siempre al sistema de referencias topográficas del lugar. 
 
En la exploración de zonas estrechas y alargadas (torres de transmisión, 
presas, túneles, vías terrestres y canales), se realizarán sondeos a lo largo del 
eje longitudinal propuesto. La selección del número, espaciamiento y 
profundidad de sondeos depende del carácter de la exploración que se esté 
llevando a cabo. Así, los sondeos pueden ser: de factibilidad, preliminares, de 
investigación de detalle y finalmente, de verificación. 
 
Normalmente en el estudio de factibilidad se hace un número reducido de 
sondeos distribuidos en zonas o con una separación relativamente grande. El 
número de ellos aumenta cuando se trata de estudios preliminares o de detalle. 
Su número se reduce en los trabajos de verificación. 
 
 
 
 
 
 
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NÚMERO Y ESPACIAMIENTO DE SONDEOS 
 
 
El número de sondeos dependerá de las características del terreno 
(uniforme o errático), de la longitud de las cargas impuestas por la estructura al 
terreno y de las características y funciones de las obras proyectadas 
(susceptibilidad a los asentamientos diferenciales, por ejemplo). 
 
Si de los estudios geológicos previos se puede suponer que el subsuelo es 
uniforme, se separarán los sondeos de 100 a 150 metros para áreas de 
mediana extensión localizando los iníciales en las esquinas y los siguientes 
hacia el centro. En el caso de boquillas de las presas, la distancia entre 
sondeos puede variar de 20 a 100 metros. 
 
Cuando a raíz de los estudios geológicos previstos o de los primeros 
resultados de sondeos, se infiere que el subsuelo presenta condiciones muy 
erráticas, la distancia entre sondeos deberá reducirse (CFE, 1979). 
 
No hay regla que permita definir exactamente el número de sondeos, pues 
este depende de las características del sitio por investigar. Es decir el tipo de 
suelo, nivel de aguas freáticas así como de la magnitud, el costo, el tipo de 
obra. 
 
Inicialmente se deben realizar sondeos de factibilidad los cuales permiten 
definir las condiciones geotécnicas generales del lugar. Los sondeos 
preliminares, son aquellos que inicialmente permiten definir las características, 
la profundidad del nivel freático y las condiciones preliminares del suelo. 
 
Cuántos sondeos se deben de realizar en la investigación de detalle. Este 
tipo de sondeos suelen localizarse en las partes más importante de la obra o 
las áreas donde se concentran las cargas, o bien, en las esquinas o vértice del 
área de estudio. 
 
Finalmente, los sondeos de verificación son aquellos que permiten validar 
las condiciones estratigráficas o de diseño. Usualmente el número de sondeos 
está en función del área o del perímetro por estudiar, sin embargo; esta 
recomendación es aplicable únicamente para el caso de áreas pequeñas. En 
obras de gran magnitud rigen la topografía y la geología. 
 
La distancia entre sondeos puede ser sumamente variable en el caso de 
obras de gran extensión, por ejemplo, si las condiciones geológicas son muy 
favorables en una línea de transmisión basta con un sondeo para cada torre de 
ataque. 
 
 
 
 
 
 
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Sin embargo; en condiciones desfavorables, puede ser necesario estudiar 
con atención zonas reducidas en donde se conozca la ocurrencia de 
derrumbes, deslizamientos, creep. 
 
Actualmente se puede recurrir a la geoestadística para reducir el número 
de sondeos en sitios donde anteriormente se ejecutaron estudios. Si el sitio por 
investigar se localiza cercano al área donde se tiene información geológica y 
geotécnica, se puede hacer uso de esta técnica. Sin embargo, no es válido 
consideraría a como un sustituto para la realización de sondeos. En todo caso, 
la geoestadística puede usarse para orientar y en algunos casos, precisar y 
definir, la magnitud de un programa de exploraciones geotécnicas y sus 
alcances. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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TABLA 2 CRITERIOS GENERALES PARA DEFINIR EL NUMERO, ESPACIAMIENTO Y 
PROFUNDIDAD DE SONDEO (U.S. Army Corp, 2001). 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
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DETERMINACIÓN DE LA PROFUNDIDAD DEL SONDEO 
 
 
La profundidad de los sondeos dependerá de la función y características de 
la obra proyectada, así como del incremento de esfuerzos en el suelocausado 
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. 
 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
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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. 
 
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. 
 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Para este caso se realizaron cinco sondeos profundos de tipo neumático y 
se obtuvieron algunos núcleos de roca con barril NX. 
 
Los sondeos neumáticos realizados en el sitio de interés se indican en la 
figura 7, en donde se presenta un croquis del terreno ubicándolos dentro del 
mismo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 2.7 LOCALIZACIÓN DE SONDEOS 
 
 
Se efectuó además un reconocimiento de detalle de la superficie del manto 
basáltico, para determinar las características superficiales de la roca, 
fracturamiento, oquedades, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.5 SONDEOS 
 
 
Al elegir el procedimiento de perforación en un sondeo se deben tomar en 
cuenta las condiciones del subsuelo que pueden variar entre dos extremos: los 
suelos blandos (zonas de lago en la Ciudad de México) con nivel freático 
superficial, y los suelos duros (zona de lomas o pétrea de la Ciudad de México) 
en los que el nivel freático puede ser profundo y los suelos secos pero muy 
resistentes aunque debe determinarse su continuidad por la posible existencia 
de cavidades. 
 
Para la investigación en roca el equipo puede consistir en perforadoras de 
largo alcance que recuperen muestra o testigo de las formaciones rocosas o en 
aparatos geofísicos. 
 
Las perforadoras pueden ser unidades integrales montadas en un camión o 
simplemente pueden ser equipos del tipo de tripie, montados en trineos. Tales 
equipos de perforación pueden instalarse para perforación por percusión o para 
perforación rotatoria. 
 
El método de la perforación rotatoria es el más rápido para barrenar 
materiales de alta resistencia. En este, una broca de rotación rápida corta 
muele el material en el fondo del barreno, en pequeñas partículas. Este 
material se extraer del barreno por agua o fluido de perforación circulantes. Si 
el barreno tiende a derrumbarse, se emplea un fluido tixotrópico o un lodo. 
 
Los sondeos de percusión o con equipo tricónico o sondeos con variables 
de perforación controladas, es decir sondeos con registros continuos de la 
presión en las tuberías o mangueras de la máquina de perforar, de la velocidad 
de avance, de la torsión aplicada, serán aceptables para identificar tipos de 
material o descubrir oquedades. 
 
 
Este lodo o lechada, conocido como lodo de perforación, reviste y soporta 
las paredes del barreno sellando los estratos permeables. Si se interrumpe la 
perforación, el lodo se gelatinizan (propiedad tixotrópica) y mantiene a las 
grietas en suspensión para que no se acumulen y atoren la broca en el fondo 
del barreno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.6 SONDEOS A ROTACIÓN 
 
 
Los sondeos a rotación pueden perforar cualquier tipo de suelo o roca 
hasta profundidades muy elevadas y con distintas inclinaciones. La profundidad 
habitual no excede los 100 m y pueden alcanzarse los 1000 m la extracción de 
muestras es continua y el porcentaje de recuperación de la muestra con 
respecto a la longitud perforada puede ser muy alto. Algunos tipos de 
materiales son muy difíciles de perforar a rotación, como las gravas y los 
boleos o las arenas finas bajo el nivel freático, debido al arrastre del propio 
fluido de perforación. 
 
El sistema de perforación consta de los siguientes elementos integrados 
en las baterías: cabeza, tubo muestreador, extractor, manguito muestreador y 
corona de corte. 
 
La cabeza es la pieza de unión entre eltubo muestreador, donde se recoge 
la muestra que se extrae de la perforación. El manguito porta-extractor aloja un 
muelle (extractor) que sirve para cortar la muestra al sacarlo y no dejar que se 
deslice durante la extracción. La corona es el elemento perforador que se 
emplea en el sondeo y dispone de unos útiles de corte que pueden ser de widia 
(carburo de wolframio) o de diamantes. 
 
La perforación a rotación se puede efectuar con circulación de agua, o lodo 
bentonítico, o en seco, aunque haya presencia de agua o lodo en el taladro. 
 
Existen distintos tipos de diámetros de peroración y de mustreadores, 
siendo el diámetro de perforación más habitual el NX o superior. 
 
 
 
Tabla 3 de dimensiones de las brocas 
Broca Diámetro exterior 
del ademe 
Diámetro exterior 
de la broca 
Diámetro interior 
de la broca 
- mm pgl mm pgl mm pgl 
Ex 46 1 13/16 37.5 1 15/32 20.5 27/32 
Ax 57 2 1/4 47.5 1 7/8 20.5 13/16 
Bx 73 2 7/8 51.5 2 11/32 42 1 21/32 
Nx 89 3 1/2 75.5 2 61/64 55 2 5/32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EQUIPO DE PERFORACIÓN A ROTACIÓN 
 
a) Máquina perforadora, b) Muestreador para broca de diamante c) Muestreador tipo cáliz, d) Algunos tipos de 
brocas 
 
 
 
 
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 COMPRESORES DE AIRE 
 
 
Se utilizan los compresores de aire para impulsar las perforadoras 
rotatorias, las perforadoras neumáticas, los martinetes de estacado. 
 
La capacidad de la instalación debe rebasar, por lo menos en un 30 %, a la 
cantidad de aire necesario para accionar las herramientas neumáticas. Cuando 
se tiene un volumen mayor al necesario, se tiene menor variación en la presión 
de descarga y, teniendo un recipiente de aire en línea. Los componentes de 
aire pueden tener una variedad de funciones secundarias, tales como 
proporcionar la energía que requieren las bombas neumáticas y otras 
herramientas diversas. 
 
 
2.7 EQUIPO Y MÉTODOS GEOFÍSICOS 
 
 
Lo adecuado para determinar que es un sitio para construcción se emplean 
métodos geofísicos para determinar las características de la roca, tales como 
resistividad eléctrica, el campo gravitacional o magnético, o la conductividad del 
sonido o de las ondas de choque. 
 
 
a) El método sísmico utiliza pequeñas cargas generadas en la superficie 
para producir ondas de sonido o de choque, que se registran y meden 
en cuanto al tiempo, intervalos de distancia desde el punto de explosión. 
 
Se forma una serie de ondas primarias a consecuencia del disparo. 
Cada onda viaja por la capa de tierra superficial, y cuando encuentra 
material nuevo (roca), parte de la onda se refracta a la superficie. 
 
 
b) Método de la resistividad eléctrica se emplea equipo eléctrico para 
predecir el perfil del subsuelo. Se basa en la medición y registro de los 
cambios que sufre la conductancia eléctrica de los diversos suelos. 
Clavando en el terreno se logran las mediciones en el terreno y 
generando un campo eléctrico. 
 
El paso de una corriente eléctrica continua desde un acumulador situado 
entre los electrodos un miliamperímetro registra esta corriente en 
miliamperes. Los electrodos intermedios están situados a distancias 
iguales y la caída de potencial se mide el volts. 
 
 
 
 
 
 
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2.8 SONDEOS NEUMÁTICOS 
 
 
 Herramientas neumáticas 
 
 
Las herramientas neumáticas varían en tamaño y necesidades de aire, 
desde la perforadora ligera, hasta las perforadoras múltiples de vagoneta. 
 
Las perforadoras montadas en tractor o en vagoneta han demostrado ser 
muy robustas. Estas perforadoras tienen sobrada potencia y velocidad para 
perforar cualquier tamaño de barreno. Están construidas para perforar barrenos 
inclinados, barrenos para voladuras y barrenos en línea, en las áreas 
anteriormente consideradas como inaccesibles para el equipo estándar. La 
perforadora montada en orugas o en tractor es un caballo de trabajo para todos 
los tipos de cimentaciones en roca. La barra de la perforadora es la parte del 
equipo la que sufre más uso porque entrega la potencia de la maquina a los 
subestratos de roca. Una barra debe ser simple para su manejo, y la broca 
debe ser lo suficiente tenaz para moler la roca. 
 
 Cuando se perfora en suelos duros arriba del nivel freático la perforación 
debe hacerse sin agua o lodo, porque son susceptibles a sufrir cambios en sus 
propiedades mecánicas como consecuencia del hundimiento que se les puede 
inducir. 
 
 
 
 
 
 
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 Esta limitación obliga elegir entre hacer la perforación con barrenas 
helicoidales o con aire a presión; sólo podrá usarse lodo si se admite cierto 
nivel de alteración en las muestras que se requieran. 
 
 
Cuando se decide hacerlo con aire a presión se puede utilizar en dos 
formas diferentes: a) con equipo y herramienta convencionales de la 
perforación a rotación, recurriendo al aire como fluido de perforación para 
enfriar la broca y transportar los detritus de perforación a la superficie, y b) 
mediante martillos neumáticos de fondo. En el segundo caso, la máquina de 
perforación podría ser también de operación neumática; sin embargo, se puede 
también operar con una máquina rotatoria convencional, el martillo neumático 
Stenuick que se muestra esquemáticamente en la fotografía. Estos martillos 
generan el impacto en el fondo de la perforación cuando el aire acciona el 
percutor y éste a la broca. 
 
 
 Equipo de perforación 
 
 
Este método nos permite tomar datos de las características del sondeo 
para que después puedan ser interpretados y tomarlos como resultados de 
sondeo y muestreo del subsuelo; así la perforación con martillo neumático de 
fondo adquiere la calidad de sondeo y muestreo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARTILLO NEUMÁTICO 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
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OPERACIÓN DEL MARTILLO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BROCA PARA LA PERFORACIÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.9 MARTILLO NEUMÁTICO DE FONDO 
 
 
Trabajando con un martillo neumático normal, el impacto en el fondo se va 
amortiguando cada vez más según la longitud del agujero. Las varillas 
absorben parte del choque. 
 
Para seguir teniendo la misma energía de choque sería necesario ir 
aumentando el tamaño del martillo y, como consecuencia, el diámetro de la 
barra de empalme. Se llegaría a un equipo excesivamente voluminoso. 
 
Una solución Ingeniosa consiste en hacer un martillo de un tamaño más 
pequeño que los anteriores y meterlo por el agujero que va haciendo. En estas 
condiciones el diámetro de la cabeza del trépano que golpea el fondo del 
agujero es mayor que el diámetro de martillo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
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Descripción. 
 
El martillo se rosca a una barra movida y empujada por la sonda, que 
cuando sólo sirve para este tipo de trabajo se llama carro perforador. A través 
de esta barra llega el aire comprimido, que hará golpear el martillo sobre el 
terreno. El aire de escape servirá para sacar al exterior los detritus. 
 
A la vez que va golpeando sobre el terreno, va penetrando en él. Cuando 
ha avanzado la longitud que una varilla, se rosca otra en el exterior y se 
continúa así. 
 
 A cada golpe van girando un poco las barras para que el martillo golpee en 
distinta posición. La velocidad de rotación viene a ser de 10 a 30 revoluciones 
por minuto.Aproximadamente las revoluciones son un 50% más que el avance 
en centímetro por minuto. Por ejemplo, si el martillo avanza 16 cm/min deberá 
girar a unas 24 pm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 37 - 
 
 
 
Estas máquinas están concebidas para que puedan ser maniobradas por 
un solo operador, roscándose las barras unas a otras automáticamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 38 - 
 
 
 
 Las barras o varillas tienen un diámetro próximo al del agujero para que la 
velocidad de salida del aire sea grande y la limpieza del agujero buena. En la 
perforación a percusión el polvo producido es muy fino, por lo que la velocidad 
de subida de aire basta que se de 4000 pies/minuto = 1219 metros/min. 
 
 También, por golpear el martillo directamente en el fondo del agujero, los 
sondeos se desvían menos. El ruido que se produce es también menor que en 
un sondeo con el martillo en el exterior. La cantidad de aire necesario es 
aproximadamente la tercera parte. 
 
 El martillo normal tiene ventaja sobre el de fondo en sondeos cortos (15m) 
y con diámetros pequeños (menor de 50 mm), ya que por estar en el exterior 
puede ser más voluminoso y, por lo tanto, más potente que el fondo, que con 
un diámetro pequeño no tiene espacio para ser potente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
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Los martillos de fondo, como todos los procedimientos de percusión, tienen 
su principal empleo en rocas duras. Si se perforan rocas blandas que sean 
arcillosas, el martillo avanza muy poco. 
 
Conviene tener una broca en forma de trialeta para pasar las formaciones 
arcillosas. Basta quitar el martillo de fondo y poner la trialeta. Se aumentará el 
número de revoluciones y habremos pasado de forma sencilla a la rotación con 
aire. Desde luego que el trepano del martillo y la trialeta deben tener el mismo 
diámetro, así como la rosca de ésta y la de barras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
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Funcionamiento. 
 
 
Exteriormente el martillo de fondo tiene una forma cilíndrica, terminado en 
un trépano, sobre el que golpea un pistón accionado por el aire comprimido. 
Para que el pistón golpee sobre el trépano, es necesario que el martillo esté en 
compresión, es decir, apoyado sobre el fondo y con un cierto peso encima. El 
que funcione así es muy importante, pues permite, el elevar el martillo unos 
centímetros del fondo, que todo el aire suministrado sea empleado para barrido 
de los detritus y limpieza del agujero, lo cual conviene hacer de vez en cuando. 
 
El peso que es necesario ejercer sobre el martillo varía de acuerdo con su 
diseño, influyendo considerablemente la presión del compresor (si es de 7 ó de 
17 kg/cm² - 100 ó 250 p.s.i.). El peso mínimo es el necesario para que el 
martillo comience a funcionar. El máximo es aquel que no conviene 
sobrepasar, pues obtendremos un desgaste excesivo del trépano. Al comenzar 
a perforar se empezará con el mínimo de peso y se irá aumentando hasta que 
se consiga un avance adecuado que no ponga en peligro el que se acuñe el 
trépano en el fondo. 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 41 - 
 
 
 
Durante la perforación conviene, de vez en cuando, elevar el martillo 15 ó 
20 cm del fondo y durante un minuto estar soplando aire. Esto debe hacerse 
especialmente cuando afluye mucha agua al agujero. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En cambio, cuando afluye algo de agua al agujero, éste tiene tendencia a 
cegarse por formarse un lodo espeso que puede llegar a bloquear el martillo. 
En este caso es conveniente inyectar agua a la vez que aire. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 42 - 
 
 
 
Aproximadamente con la adición de 7.5 a 15 litros por minuto de agua será 
suficiente. Si la sonda no está preparada para inyectar agua, para el aire 
comprimido, levantar el martillo unos 20 cm del fondo y añadir agua desde la 
superficie por el exterior de las varillas. Así se formará un lodo más ligero. 
 
Después soplar aire durante unos minutos y continuar nuevamente 
perforando. De esta forma evitaremos muchos atascos. 
 
Es muy importante que cuando paremos de perforar, por la causa que sea, 
levantemos el martillo unos 20 cm del fondo y soplemos aire durante un minuto 
para limpiar bien el agujero. Si además en este hay agua o lodo no conviene 
dejar el martillo dentro del agujero sin perforar o soplar aire más de media hora. 
 
La velocidad de rotación variará de 10 a 30 rps. Si la roca es dura 
emplearemos velocidades bajas, y las altas para roca más blanda. No conviene 
sobrepasar esas revoluciones, pues no se obtiene una mayor velocidad de 
avance que compense el desgaste que sufrirá el trépano. 
 
 
Lubricación. 
 
 
a) Las brocas roscas del varillaje: grasa 
b) El interior del martillo: aceite. 
 
a) Las brocas roscas deben limpiarse con un cepillo de alambre y 
engrasarse con una grasa especial que contenga por lo menos una adición de 
un 40% de zinc, o grasa base de plomo. 
 
No hay que usar productos selladores que se emplean en tuberías de 
producción o revestimiento en sondeo petrolíferos o de agua. Cualquier 
producto que se emplee debe tener un coeficiente de rozamiento inferior al 
0.08. 
 
Engrasar solamente las brocas roscas machos no las hembras, pues la 
grasa caería encima del martillo. 
 
Si es malo no engrasar las roscas, es peor engrasarlas y dejarlas a la 
intemperie para que cojan polvo. Hay que ponerles siempre cubre roscas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 43 - 
 
 
 
 
b) La parte interior del martillo hay que engrasarla con aceite especial para 
este tipo de trabajo. La cantidad de aceite consumido será de 1 a 2 litros por 
hora. El aceite se introduce por el interior de las varillas cada vez que se añade 
una. 
 
 La mayor parte de las casa fabricantes de aceites suministran tres grados de 
aceites 10, 20 y 30, cuyo números se relacionan aproximadamente con las 
viscosidades S.A.E. El empleo de un grado u otro está relacionado con la 
temperatura del medio ambiente. Si se perfora con inyección de agua, emplear 
el aceite de grado inferior más próximo. 
 
 
Afilado. 
 
 
 A parte de que se elija la broca de dureza y forma adecuada a la roca a 
perforar, influye mucho en el rendimiento de ella el que se afile en el momento 
oportuno. Se nota que esto ha llegado por varias causas: 
 
- Por una observación visual del estado de corte. 
- Porque la broca avanza más despacio. 
- Porque salen menos detritus (polvo) al exterior. 
- Porque se oyen chirridos. 
- Porque da la sensación de avanzar a saltos. 
 
En cualquiera de estos casos conviene para la perforación y examinar el 
estado de la roca. 
 
La casa suministradora del martillo habrá dado unas instrucciones sobre la 
forma de afilar la broca, a las cuales conviene atenerse. 
 
Igualmente habrá dado una plantilla con la cual se comprobará el perfil 
después del afilado. 
 
El continuar empleando una broca que está gastada sin afilarla contribuye 
a destruirla rápidamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Exploración geotécnica 
 
 
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Comentarios. 
 
 
En las fotografías se muestra la manera de instalar este equipo del detalledel ciclón de recuperación de los detritus de la perforación, que permiten la 
identificación precisa de los materiales que corta la broca o martillo con que se 
perfore. Como el tiempo que transcurre entre el corte del material y su traslado 
a la bolsa de polietileno resulta muy breve, se puede admitir que los materiales 
que se van depositando corresponden exactamente a la profundidad a la que 
se localiza la broca. 
 
Al aplicar esta técnica de perforación se debe registrar la velocidad de 
penetración y la presión aplicada a la broca o martillo, porque son parámetros 
muy sensibles para inferir las condiciones estratigráficas de un sitio; 
adicionalmente, la vibración, y el nivel de ruido de perforación son también 
buenos indicadores. 
 
Esto último es particularmente útil cuando estamos realizando el sondeo 
para la detección de cavernas, aplicando la acción del martillo con una presión 
de 5 kg/cm² y velocidades de rotación de 45 rpm. 
 
 El procedimiento para identificar una caverna consiste en observar el 
cambio de intensidad del ruido durante la perforación y la ausencia de retorno 
de aire; cuando esto ocurre se debe suspender la inyección de aire y operar 
únicamente con el mecanismo elevador para determinar la altura de la cavidad. 
 
 
En la figura 2.8 se muestran los registros de los sondeos realizados y a los 
cuales se les denominaron SN-1, SN-2, SN-3, SN-4 y SN-5. 
 
En la figura 2.9 se presentan en forma gráfica los sondeos realizados 
donde se observa la continuidad de la roca y el tipo de roca de acuerdo a su 
fracturamiento. 
 
Los sondeos neumáticos consistieron en perforar con martillo neumático la 
roca a presión y rotación midiendo el tiempo que tarda en atravesar la 
herramienta cada 20 cm, observando su continuidad. 
 
De acuerdo a los sondeos realizados no hay cavidades subterráneas en el 
terreno analizado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 46 - 
 
 
 
FIGURA 2.8 REGISTROS DE CAMPO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
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Exploración geotécnica 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 48 - 
 
 
 
 
FIGURA. 2.9 GRAFICAS DE LOS SONDEOS NEUMATICOS REALIZADOS 
 
 
 
Exploración geotécnica 
 
 
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Exploración geotécnica 
 
 
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Exploración geotécnica 
 
 
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Pruebas de Laboratorio 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 52 - 
 
 
 
 
CAPITULO 3 
 PRUEBAS DE LABORATORIO 
 
 
El objetivo de las pruebas de laboratorio es clasificar cuidadosamente los 
suelos encontrados y obtener sus parámetros de resistencia y deformabilidad 
para el diseño de la cimentación, para lograr estos propósitos, se realizan 
pruebas índice y mecánicas. 
 
La característica principal de un macizo rocoso es su fisuración, su carácter 
discontinuo. Ciertas discontinuidades de la masa son visibles directamente 
(diaclasas, fisuras, fallas). 
 
Las propiedades mecánicas de las rocas son numerosas que pueden ser 
interpretadas con base en la existencia de discontinuidades microscópicas o 
macroscópicas. En el laboratorio, la anisotropía, la influencia del agua en la 
resistencia, la compresibilidad, la variación de la permeabilidad hidráulica al 
aire y de la velocidad de trasmisión de ondas, en función el estado de 
esfuerzos aplicados. 
 
 
 
3.1 PROPIEDADES ÍNDICE 
 
 
Las rocas son materiales porosos. La forma de las discontinuidades de la 
matriz rocosa es variable las rocas muy porosas tienen oquedades 
equidimensionales, aproximadamente esféricas, que provienen de 
desprendimientos de gases durante el enfriamiento de la roca ígnea; las rocas 
de porosidad reducida están surcadas por discontinuidades alargadas en forma 
de grietas, producto de los esfuerzos internos, por efecto de la dilatación 
térmica diferencial de los minerales y, también, por efecto de los esfuerzos 
tectónicos. 
 
Distinguiendo entre la porosidad ocasionada por las inclusiones y la debida 
a la presencia de grietas, se definen la porosidad absoluta y la de fisuración. 
La primera se determina a partir de la medición del peso volumétrico de la 
muestra y de la densidad de sólidos. Para determinar la porosidad de fisuración 
se utiliza un porosímetro que permite medir el volumen de aire que llenan las 
grietas matriciales interconectadas. 
 
La porosidad de fisuración está directamente ligada con la resistencia a la 
compresión simple de la roca y al modulo de deformabilidad inicial tangente. 
 
 
 
 
Pruebas de Laboratorio 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 53 - 
 
 
 
 
RQD o Índice de Calidad de la Roca, basado indirectamente en el número 
de fracturas observadas en los corazones provenientes de un muestreo. Se 
procede a valorar el coeficiente de la longitud que resulta de sumar únicamente 
los trozos de roca mayores a 10 centímetros y la longitud de avance del 
sondeo. 
 
Las rocas, al ser sometidas a la acción agresiva del ambiente, sufren 
modificaciones en su estructura y composición mineralógica, es decir, se 
alteran. Su alteración y su alterabilidad. El grado de alteración de una roca es 
un parámetro con el que se trata de definir el estado presente de la roca; la 
alterabilidad es la capacidad de una roca para alterarse en el futuro, bajo las 
condiciones ambientales reinantes ene le sitio. 
 
El grado de alteración se relaciona con la resistencia y deformabilidad de la 
roca: a mayor grado de alteración, menor resistencia y mayor deformabilidad 
del material. La alterabilidad de una roca depende de su grado de fisuración, 
inherente o provocado, y de la alterabilidad especifica de sus minerales. 
 
El concepto de sensitividad de una muestra de roca se establece 
analizando la variación de su permeabilidad al agua, en función del estado de 
esfuerzos aplicado. 
 
Las pruebas de permeabilidad se efectúan provocando un flujo radial de 
agua a través de la muestra, flujo que puede ser convergente o divergente. 
 
La permeabilidad de la roca, a pequeña o gran escala, es variable en 
función del estado de esfuerzos aplicados por su efecto en el ancho de las 
fisuras tanto microscópicas como macroscópicas. 
 
Una característica de los medios fracturados o discontinuos; se da en los 
resultados numéricos de las pruebas de resistencia realizadas con muestras 
cilíndricas de igual relación de esbeltez, varían con el volumen de las probetas 
ensayadas. A mayor grado de fisuración de la roca, mayor efecto de escala y 
mayor dispersión. La resistencia a la compresión simple de un pilar de una 
mina puede ser notablemente inferior a la de corazones de tamaño reducido, si 
la roca se encuentra muy fisurada. 
 
El factor de escala disminuye al aumentar la presión confinante que actúa 
sobre la muestra, pues induce el cierre de las fisuras preexistentes y, por tanto, 
pierde importancia el carácter discontinuo de la roca. 
 
Una vez obtenidas las muestras, se emplearon para obtener las 
propiedades índice y mecánicas del suelo. En el siguiente cuadro se relacionan 
las pruebas de laboratorio que se realizaron en las muestras obtenidas, de 
acuerdo al tipo de muestra: 
 
 
 
 
Pruebas de Laboratorio 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 54 - 
 
 
 
 
1. Muestras alteradas 
 
A las muestras representativas alteradas se les efectuaron las siguientes 
pruebas de laboratorio: 
 
 Propiedades Índice 
 
 a) Clasificación Visual y al Tacto 
 b) Contenido de Humedad 
 
3.2 PROPIEDADES MECÁNICAS 
 
 
2. Muestras inalteradas 
 
Además de las pruebas anteriores a las muestras inalteradas obtenidasde 
la roca se les realizaron las siguientes pruebas: 
 
 
1.- Resistencia al Esfuerzo Cortante 
 
 
Todas las muestras obtenidas se clasificaron en forma visual y al tacto, en 
estado húmedo y seco mediante pruebas del Sistema Unificado de 
Clasificación de Suelos (SUCS), se determinó también su contenido natural de 
agua. 
 
Para conocer los parámetros de resistencia del suelo, se efectuaron en 
muestras inalteradas ensayes de compresión axial no confinada. 
 
 
 Ensayes de corte 
 
Esta prueba consiste en provocar una falla por corte a través del material 
intacto en un plano seleccionado previamente o a través de un plano de 
debilidad preexistente. La muestra se prepara con una ranura o cementándola 
en un molde. 
 
Las pruebas de corte simple o directo se efectúan aplicando al espécimen 
una carga normal constante, N, y una carga tangencial, T, que se incrementa 
desde cero hasta un valor máximo. Durante el ensaye se miden los 
desplazamientos vertical y horizontal de la parte superior del espécimen con 
respeto a la inferior. Las graficas esfuerzo-deformación resultantes. 
 
 
 
 
 
Pruebas de Laboratorio 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 55 - 
 
 
 
 
Al aumentar la carga tangencial, T, manteniendo constante la carga normal, 
N, se incrementan los esfuerzos cortantes, T, hasta llegar a un máximo, máx, 
en el cual se fractura el espécimen y aparece una grieta horizontal. La parte 
superior del espécimen posee mayor libertad para desplazarse y las 
deformaciones horizontales se incrementan más rápidamente. El esfuerzo 
tangencial decrece hasta un valor constante, útil, que representa las fuerzas de 
fricción entre las dos partes del espécimen. Los desplazamientos horizontales 
aumentan enormemente y los verticales alcanzan un valor constante. 
 
El esfuerzo máx, corresponde a la resistencia de la roca al cortante; el 
esfuerzo útil, representa la fuerza de fricción dentro del espécimen y permite el 
ángulo de fricción. 
 
Al efectuar los ensayes de diferentes especímenes de una misma roca, 
variando la carga normal para cada prueba, se construye el diagrama esfuerzo 
cortante-esfuerzo normal. 
 
La prueba de punzonado o penetración consiste en perforar un disco de 
roca por medio de un pistón. 
 
 
2.- Compresión simple. 
 
 
Estos ensayes permiten determinar la resistencia y deformabilidad de un 
macizo rocoso siempre y cuando la fisuración del espécimen sea 
representativa de la del macizo. Los resultados de estos ensayes se emplean 
en el diseño de cimentaciones de estructuras pesadas. 
La resistencia a la compresión simple y triaxial interviene, junto con otros 
parámetros, en los sistemas de clasificación ingenieril de las masas rocosas. 
Es el ensaye de laboratorio, que consiste en aplicar a los especimenes de 
roca cargas axiales sin confinamiento. 
Los especímenes son generalmente cilindros de 2.5 a 7.5 cm de diámetro y 
altura igual a dos diámetros. 
La resistencia del espécimen es el valor del esfuerzo bajo el cual el 
material falla. Dicho esfuerzo se calcula comúnmente en mega pascales, MPa 
o kilo pascales, Kpa (1 MPa = 1000Kpa = 10 bares = 10.197 kg/cm2). 
El intervalo de variación de la resistencia a la compresión simple en rocas 
es usualmente de 5 a 400 MPa. Dentro de este gran intervalo han surgido 
varias propuestas de subdivisión que no son enteramente satisfactorias, pero 
pueden resumirse. 
 
 
 
 
Pruebas de Laboratorio 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 56 - 
 
 
 
 
En las pruebas de deformación bajo carga constante (Creep) se requiere 
adaptar al marco de carga un sistema de control de resortes, hidroneumático, 
electro neumático, o electrónico para mantener la carga constante durante la 
deformación del espécimen. 
Las pruebas de compresión simple se ejecutan aplicando cargas axiales 
sin confinamiento a los especimenes de roca. Para cada incremento de carga 
se mide la deformación longitudinal del espécimen. 
 
3.- Compresión Triaxial. 
 
El comportamiento de las rocas sometidas a pruebas de compresión triaxial 
varía en función del tipo de roca y del nivel de esfuerzos confinantes aplicados. 
 
Las rocas densas-duras (granitos inalterados, cuarcitas y calizas 
competentes) se tornan plásticas para valores del esfuerzo confinante 
superiores a 1000 kg/cm2. Las rocas que se tornan dúctiles a niveles de 
esfuerzos confinantes comunes son las más blandas y porosas (calizas 
recientes, margas, silvinitas, etc.). 
 
Los ensayes de compresión triaxial simulan los esfuerzos que soporta la 
muestra de roca en la naturaleza. El confinamiento que tienen las rocas en la 
naturaleza puede definirse como un estado de esfuerzos que es factible 
representar con los esfuerzos normales denominados principales (1, 2, 3), 
que actúan en direcciones ortogonales. En la cámara triaxial, por simplicidad 
los esfuerzos principales laterales permanecen iguales durante la prueba (2 = 
3). 
La cámara triaxial cuenta con un dispositivo para medir la presión 
intersticial, denominada también presión de poro. 
La mayoría de los laboratorios emplean aparatos capaces de ensayar 
muestras cilíndricas de roca de 5 a 7.5 cm de diámetro con carga axial de 100 
a 200 ton y confinamiento de 300 a 600 kg/cm2. la cámara triaxial del Bureau 
of Reclamación es capaz de ensayar núcleos de 15 cm de diámetro y 30 de 
altura y alcanzar 3600 ton de carga axial y 9000 kg/cm2 de presión confinante. 
 
Hasta 1963, los ensayes triaxiales se efectuaban sin drenaje ni medición de 
la presión de poro. Observaciones posteriores contemplaron la necesidad de 
medir la presión de poro a fin de obtener una información más realista acerca 
de la resistencia de la roca. 
 
 
 
 
 
Pruebas de Laboratorio 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 57 - 
 
 
 
 
a) Pruebas triaxiales no drenadas con medición de presión de poro. 
 
La cámara de compresión triaxial diseñada para medir la presión de poro 
consiste en una base, cabeza, mangueras, deformometros, manómetros y 
accesorios. La base y la cabeza tienen varios orificios a través de los cuales la 
presión de poro penetra en el espécimen. También puede controlarse 
automáticamente con un regulador de presión. 
Lleva conectado un tubo pequeño de plástico enrollado al espécimen, que 
sirve de dren durante el llenado de la cámara del fluido confinante (agua o 
aceite). La deformación axial durante la prueba se mide con un celda eléctrica. 
En cada medición de desplazamiento del espécimen se resta el efecto de la 
deformación elástica del aparato. 
Al comienzo de los ensayes se saturan el sistema de medición de poro y el 
espécimen que queda protegido con una membrana de hule. Se aplica una 
pequeña carga axial, y la presión confinante se incrementa gradualmente hasta 
su nivel de trabajo; entonces la presión de poro se mide en ambos extremos. El 
sistema de contrapresión se cierra y el espécimen se carga progresivamente 
con una velocidad de aplicación de carga que debe quedar entre 5 y 10 kg/cm2. 
Durante las pruebas, la presión de poro debe mantenerse menor que la 
presión confinante, de tal manera que el incremento de presión durante la 
carga deje siempre la presión confinante efectiva, 3, con valor positivo. Una 
disminución de la presión de poro, es señal de expansión del espécimen y 
ocurre frecuentemente durante una etapa avanzada de deformación. 
 
b) Pruebas drenadas. 
 
En estas pruebas la instalación del sistema de contrapresión se mantiene 
abierto, de tal manera que, durante la aplicación de la carga axial, cualquier 
incremento de la presión de poro de disipa por los extremos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pruebas de Laboratorio 
 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 58 - 
 
 
 
 
EQUIPO DE LABORATORIO 
 
 
 
 
Descripción Estratigráfica 
 
HAYDEE JANETH HERNÁNDEZ MEDINA - 59 - 
 
 
 
 
CAPITULO 4 
 DESCRIPCIÓN ESTRATIGRÁFICA 
 
 
4.1 LEVANTAMIENTO GEOLÓGICO SUPERFICIAL 
 
 
La condición geológica estructural que se puede encontrar