Ingeniería Geotécnica - Aspectos sobre mecanica de suelos

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INTRODUCCION
ASPECTOS BASICOS SOBRE MECÁNICA DE 
SUELOS (REPASO)
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
Por: Ing. José Luis Carrasco Gutiérrez
Msc. Ingeniería Civil
Especialista en geotecnia
CURSO: INGENIERÍA GEOTÉCNICA
Propiedades físicas de los suelos
Propiedades físicas de los suelos
Clasificación de los suelos: (SUCS y AASHTO)
Investigaciones geotécnicas
Programa de investigación del subsuelo
Técnicas de prospección y ensayos de campo
Ensayos de campo y correlaciones empíricas
Ensayos de laboratorio
Delegar trabajo para casa (Repasar teorías de:)
• Principio de las tensiones efectivas
• Esfuerzo al corte y círculo de Mohr
• Teóría de la consolidación unididmensional de los suelos
CONTENIDO:
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
Definiciones y relaciones de fase:
• Suelo: Conjunto de partículas
• Vacíos llenos de agua
• Vacíos llenos de aire
Esquema del esqueleto del suelo conteniendo 
partículas sólidas y vacíos con aire y agua
Suelo
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos Wt Peso total
Wv Peso de vacíos
Ws Peso de sólidos
Ww Peso del agua
Vt Volumen total
Vv Volumen de vacíos
Vs Volumen de sólidos
Vw Volumen de agua
Vv=Vw+Va
Vt=Vv+Vs
Vt=Vw+Va+Vs
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
Dr = (emax – e) / (emax – emin) >>>>>> (Suelto) 0 =< Dr =< 1 (Compacto)
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
e max = 0.91 > n = 47.6%
e min = 0.35 > n = 26%
Braja Das
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Origen y tipos de depósitos de suelos:
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Origen y tipos de depósitos de suelos:
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Origen y tipos de depósitos de suelos:
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Origen y tipos de depósitos de suelos:
Suelos finos: Limos y Arcillas
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
Granulometría
1. Propiedades físicas de los suelos
1.3 Propiedades físicas de los suelos
Límites de consistencia
1. Propiedades físicas de los suelos
1.4 Clasificación de los suelos - SUCS
1. Propiedades físicas de los suelos
1.4 Clasificación-AASHTO
Para suelos A-2-6 y A-2-7 usar:
IG= 0.01(F200-15)(IP-10)
IG= (F200-35)(0.2+0.005(LL-40))+0.01(F200-15)(IP-10)
LL:Límite líquido
IP=Índice plástico
F200: % que pasa la malla 200
Si:
Si IP<= LL-30, es un A-7-5
Si IP>= LL-30, es un A-7-6
Índice de grupo (IG)
2. Investigaciones geotécnicas
2.1 Programa de investigación del sub
suelo
2.2 Técnicas de prospección
2.3 Ensayos de campo y correlaciones
empíricas
2.4 Ensayos de laboratorio
2. Investigaciones geotécnicas
2.1 Programa de investigación del sub suelo
Orientado a la obtención de los parámetros necesarios para la
determinación de la capacidad de carga del terreno.
2.1.1 Recolección de información existente
2.1.2.- Reconocimiento del lugar
2.1.3.- Hipótesis del terreno
2. Investigaciones geotécnicas
2.1.1 Recolección de información existente
• Identificar el tipo de estructura a construir y
su uso general (importancia).
• Cargas de servicio a transmitir al terreno.
• Espaciamiento de columnas, distribución de
cargas.
• Estudios previos, geología, topografía, fotos
aéreas, sismicidad, etc.
2. Investigaciones geotécnicas
2.1.2.- Reconocimiento del lugar
• Topografía.- Evaluación de evidencias de deslizamientos
ocurridos, grietas, derrumbes, rellenos, filtraciones de agua,
tipos de edificaciones vecinas y sus estados, etc.)
• Observación de los perfiles del subsuelo en trincheras naturales
o excavaciones adyacentes, usual en obras lineales como
carreteras.
• Evaluación de los procesos geodinámicos externos en el sector.
2. Investigaciones geotécnicas
2.1.3.- Hipótesis del terreno (sub suelo)
Luego de reconocer el lugar, se debe plantear una hipótesis del perfil del
terreno.
Esta hipótesis será la base para la elección del método de exploración y de
muestreo, orientados a la obtención de los parámetros necesarios para la
estimación de la capacidad de carga del terreno.
2. Investigaciones geotécnicas
2.1.4.- Técnicas de prospección
Exploraciones con pozos abiertos o posteadora
• Calicatas y/o trincheras a cielo abierto.
• Perforaciones profundas con recuperación muestras.
• Exploración con barra posteadora.
• Ensayos in situ en sondeos (SPT, Cono Peck, DPL, etc.)
• Cono holandés
Ensayos especiales “in situ”
• Ensayos de carga
• Corte directo.
• Estaciones geomecánicas (en macizos rocosos)
Ensayos geofísicos (Refracción sísmica, Masw, otros)
2.2.- Técnicas de prospección
CALICATAS Y/O TRINCHERAS
Constituye una de las técnicas más eficaces
para la exploración directa del subsuelo y
permite la obtención de muestras con fines
de investigación.
Pueden ser ejecutadas manualmente o con
maquinaria.
En caso sea necesario, se deberán entibar
las paredes.
2. Investigaciones geotécnicas
Calicatas y/o trincheras
OJO:
Es importante hacer un buen 
registro de calicatas 
Calicatas y/o trincheras
2.2.- Técnicas de prospección
AUSCULTACIONES CON BARRA POSTEADORA (NTP
339.161 / ASTM D1452)
Este equipo consiste en una cuchara de 10” de
longitud por 2” de diámetro, unido a una tubería de
F°G° de 1” de diámetro y 40” de longitud, que van
añadiéndose según necesidad; en la parte superior
lleva una manivela con la finalidad de cortar y
extraer muestra del suelo. Este método reemplaza a
la calicata en suelos donde el nivel de agua es alto
sin alterar el medio donde se realiza el ensayo.
La profundidad alcanzada será la que se permita o
sea indicada en campo y dependerá de los tipos de
suelo (por lo general se aplica sólo para suelos
cohesivos normalmente consolidados).
2. Investigaciones geotécnicas
Auscultaciones con barra posteadora
Es importante realizar un 
buen muestreo
2. Investigaciones geotécnicas
Cuando se requieren, pueden
obtenerse muestras continuas a lo
largo de la perforación.
Normalmente, las perforaciones
se acompañan con ensayos de
SPT, cono de Peck, veleta.
Existen diversas técnicas de
perforación cuya elección depende
del diámetro, de la profundidad de
exploración y tipo de terreno.
2.2 Técnicas de prospección
PERFORACIONES PROFUNDAS
2.3 Ensayos de campo y correlaciones empíricas
ENSAYO DE SPT
• Método de ensayo dinámico común en Perú.
• Consiste en introducir un toma muestras en el
interior de un sondeo realizado previamente,
determinando la resistencia del suelo a la
penetración, al tiempo que permite obtener una
muestra para su identificación.
• Tener cuidado de interpretar resultados en
suelos gravosos.
2. Investigaciones geotécnicas
Muestreador del SPT
Ensayo estándar de SPT
ENSAYO DE SPT
Muchos países han
establecido sus
propias correlaciones
empíricas para sus
suelos
CORRELACIONES A PARTIR DEL ENSAYO DE N SPT
2. Investigaciones geotécnicas
Terzaghi Peck, (1948) 
2. Investigaciones geotécnicas
2.3 Ensayos de campo y correlaciones empíricas
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA LIGERA
DPL – (NTP 339.159 / DIN 4094)
• Consiste en el hincado continuo en tramos de 10
cm de una punta cónica de 60º utilizando la
energía de un martillo de 10 kg de peso, que cae
libremente desde una altura de 50 cm.
• Este ensayo nos permite obtener un registro
continuo de la resistencia del terreno a la
penetración, existiendo correlaciones para
encontrar el valor “n” de resistencia a la
penetración estándar en función del tipo de suelo,
para cada 10 cm de hincado. (ver gráfico adjunto).
2. Investigaciones geotécnicas
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
0 10 20 30 40 50
1.00
1.40
2.00
3.00
3.404.00
4.50
ML
CH
SC
ENSAYO DE DPL
2. Investigaciones geotécnicas
2.2.- Técnicas de prospección
ENSAYO DE REFRACCIÓN SÍSMICA
Método indirecto más usual para estimar
el perfil estratigráfico del subsuelo.
Permiten cubrir grandes extensiones
siendo relativamente económicos.
DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE TENDIDO
L
h L > 4h - 3h
Ubicación del ensayo de refracción sísmica
ENSAYO DE REFRACCIÓN SÍSMICA
2.2.- Técnicas de prospección
ENSAYO DE REFRACCIÓN SÍSMICA
2.2.- Técnicas de prospección
ENSAYO DE RESISTIVIDAD ELÉCTRICA VERTICAL - SEV
2.2.- Técnicas de prospección - métodos indirectos
Valores representativos de la resistividad
(Tomado de Braja Das, quinta edición 2006)
2. Investigaciones geotécnicas
2.4 Ensayos de laboratorio
Granulometría
Límites de consistencia
Límite líquido
Límite plástico
2. Investigaciones geotécnicas
2.4 Ensayos de laboratorio
Ensayo de consolidación
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
ENSAYO TRIAXIAL
2. Investigaciones geotécnicas
2.4 Ensayos de laboratorio
Compactación CBR
3. Consideraciones finales
• Porqué son importantes las investigaciones geotécnicas, que
finalidad persigue?
• Cuál es el objetivo de las investigaciones geotécnicas
• Porqué debo comprender las propiedades índice de los suelos,
cuál es la aplicación practica?
• Porque debo conocer, entre las principals, las teorías de: esfuerzo
al corte, tensiones efectivas y consolidación. Cuáles son las
aplicaciones?
• Porque es importante dominar los fundamentos de la mecánica de
suelos?