46711207

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Ingeniería
ISSN: 1665-529X
emoreno@uady.mx
Universidad Autónoma de Yucatán
México
Cabrera Castro, P. M.; Beira Fontaine, E.
Caracterización geotécnica del campo experimental de ingeniería civil de la Universidad de Oriente
Ingeniería, vol. 11, núm. 2, mayo-agosto, 2007, pp. 57-66
Universidad Autónoma de Yucatán
Mérida, México
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Artículo de Divulgación Cabrera C. y Beira F. / Ingeniería 11-2 (2007) 57-66 
Caracterización geotécnica del campo 
experimental de ingeniería civil de la 
Universidad de Oriente. 
 
Cabrera Castro, P. M.1 y Beira Fontaine, E.2
 
Recibido: 30 de enero de 2007 – Aceptado: 20 de julio de 2007 
RESUMEN 
En este trabajo se propone la creación de un campo experimental de ingeniería civil en los terrenos de la Universidad 
de Oriente, con vistas a evaluar el comportamiento de cimentaciones superficiales y profundas, además de 
estructuras de pavimentos flexibles de carreteras, experiencia con la que se darían los primeros pasos en nuestra 
región. El trabajo presenta el perfil de suelo típico del área de estudio a través del estudio detallado de los suelos con 
la profundidad. Para ello se realizaron ensayos de penetración estándar (SPT) en 3 sondeos hasta una profundidad 
promedio de 10 m y 3 pozos a cielo abierto con 1.5 m de profundidad; obteniendo de esta forma muestras alteradas e 
inalteradas, estas últimas con el empleo de tubos Shelbys. Estas muestras fueron analizadas en el laboratorio 
determinando sus parámetros físico–mecánicos característicos, aplicando las normas cubanas vigentes. Se realizaron 
además estudios geofísicos con el georadar (GPR). Los resultados obtenidos fueron procesados estadísticamente por 
cada metro de profundidad y por cada estrato encontrado, presentando con ello el perfil ingeniero geológico del área 
escogida, así como el comportamiento de las propiedades geotécnicas más importantes con la profundidad. A partir 
de los resultados obtenidos con este trabajo, podrán acometerse investigaciones relacionadas con el comportamiento 
real de cimentaciones superficiales y profundas, de obras viales sometidas a repetición de cargas y la aplicación de 
ensayos especiales de campo para estimar propiedades de suelos, permitiendo la aplicación directa de sus resultados 
en el diseño de cimentaciones superficiales y profundas. 
 
Palabras claves: Campo experimental; propiedades físicas y mecánicas; perfil geotécnico del suelo. 
 
Geotechnical characterization of the 
experimental field at the civil engineering from 
the University of Oriente 
 
ABSTRACT 
A study of the soil properties and profile with the intention to create an experimental field at the civil engineering 
department from the University of Oriente is presented in this paper. Three standard penetration tests (SPT) were 
carried out with an average depth of 10 m and three were made at open sky wells with 1.5 m of depth. Non 
destructive samples were taken for its evaluation to the laboratory using a Shelby tube. These samples were analyzed 
in the laboratory, to determine the physical-mechanics parameters, using the Cuban standard. The results obtained 
were statistically analyzed by each meter of depth and for each stratum found in order to obtain the characteristics 
properties of the soil with depth. Additionally, geophysical studies with the Ground Probing Radar (GPR) were done. 
The results obtained in the work provide the geotechnical profile of the experimental field, as well as the variation of 
the geotechnical properties with depth. This information will be used for future research concerning the behaviour of 
shallow and deep foundations, the influence of the repeated loads on roads and also will improve the use of special 
in-situ tests in order to asses geotechnical soil properties and employ the results in foundation design. 
 
Keywords: experimental field, physic – mechanics properties, geotechnical soil profile. 
 
1 Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, Cuba. E-mail: pcabrera@fco.uo.edu.cu
2 Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, Cuba. E-mail: efontain@rect.uo.edu.cu
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Artículo de Divulgación Cabrera C. y Beira F. / Ingeniería 11-2 (2007) 57-66 
1. INTRODUCCIÓN 
Ante la falta de un polígono experimental que permita 
a estudiantes universitarios de la carrera de ingeniería 
civil, así como a los especialistas del territorio 
dedicados a la geotecnia hacer estudios e 
investigaciones relacionadas con esta temática, se 
presenta con este trabajo la creación de este campo 
experimental como primera experiencia en nuestra 
región y con ello una caracterización de las 
propiedades geotécnicas de dicho campo. El mismo 
está ubicado dentro del propio terreno de la 
Universidad de Oriente, sede Mella en Santiago de 
Cuba con un área de 1696 m2. Su posición geográfica 
está determinada por las coordenadas (X = 607032.49 
m, Y = 153356.98 m) con cota de 32.80 m. En la 
Figura 1, se muestra una planta del campo 
experimental con la localización de los sondeos y 
pozos donde fueron extraídas las muestras, así como 
la zona donde se efectuaron las mediciones 
geofísicas. 
 
 
 
Figura 1. Planta del Campo Experimental de Ingeniería Civil de la Universidad de Oriente. 
 
La geología del área se caracteriza fundamentalmente 
por los sedimentos de la formación La Cruz, miembro 
Santiago. En esta formación afloran calizas biógenas 
y aleurolitas calcáreas, caracterizada por una 
alternancia de calcarenitas fosilíferas de matriz 
arcillosa de color crema claro con caliza areno 
arcillosas fosilíferas de color amarillento. Presenta 
intercalaciones de conglomerados finos en forma de 
capas lenticulares. El miembro Santiago, aparece en 
zonas cercanas a la bahía de Santiago de Cuba, 
aflorando en el área septentrional de la misma, entre 
la ciudad y las alturas de Quintero. Está compuesta 
por arcilla areno limosa calcárea, friables, finamente 
estratificadas, con concreciones de carbonato. Alterna 
con conglomerados polimícticos de fases deluvial. 
Cubre discordantemente al grupo El Cobre y yace 
concordantemente sobre el miembro Quintero, según 
Medina et al (1999). 
 
La Figura 2, muestra un esquema con las diferentes 
formaciones geológicas presentes en la región de la 
ciudad de Santiago de Cuba. Obsérvese que el campo 
experimental se localiza en un área con extensión 
aproximada es de 26 km2, esto representa cerca del 9 
% del área total de la ciudad. 
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Figura 2. Esquema geológico de la cuenca de Santiago de Cuba (Medina et al, 1999). 
 
 
2. MATERIALES Y MÉTODOS 
Para la investigación del suelo se llevó a cabo 
primeramente un levantamiento taquimétrico para 
delimitar la ubicación geográfica del campo y con 
ello sus características geológicas. Se realizaron 
definidas sus coordenadas ensayos de reconocimiento 
SPT en 3 sondeos hasta una profundidad promedio de 
10 m y en 3 pozos a cielo abierto de 1.0 x 1.0 x 1.5 m 
de profundidad, así como ensayos geofísicos con el 
empleo del georadar Ramac GPR TM, haciendo 
mediciones en el terreno con un paso de 0.5 m de 
distancia en el sentido longitudinal del área de estudio 
y en correspondencia con la ubicación de las calas, 
efectuando un total de 81 mediciones. 
 
De los sondeos se extrajeronmuestras alteradas con el 
muestreador BX, de 59 mm de diámetro y largo 457 
mm (NC 203,2002), depositadas posteriormente en 
recipientes plásticos herméticamente cerrados, 
mientras que para las muestras inalteradas se 
emplearon tubos Shelbys de 73 mm de diámetro. Las 
muestras alteradas fueron sometidas a ensayos físicos 
(NC 19,1999; NC 58, 2000; NC 67, 2000; NC 156, 
2002) y las inalteradas (tomadas hasta los 6 m de 
profundidad), a ensayos mecánicos de resistencia a 
 
cortante rápido (NC 54-249, 1983) con un ciclo de 
presiones verticales de 100, 200 y 300 kN/m2 
respectivamente; así como compresión edométrica 
(NC 054-135,1978) con escalones de carga de 50, 
100, 200, 400, y 800 kN/m2. 
 
De las muestras de suelo extraídas de los pozos 
(Figura 1), se efectuaron además ensayos de 
compactación tipo Proctor estándar (NC 054-148, 
1978) e índice de CBR para la energía del Proctor 
estándar (NC 54-150, 1983), este último ensayo 
evaluado tanto para la humedad natural, como la 
humedad de saturación. Para estos 2 ensayos se 
analizaron un total de 9 muestras en cada caso. 
 
Todos los ensayos fueron realizados a escala de 
laboratorio utilizando todo el equipamiento del 
Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Empresa 
Nacional de Investigaciones Aplicadas (ENIA) de 
Santiago de Cuba, empresa certificada con la calidad, 
tomando un mínimo de 6 muestras en cada caso y 
aplicando las normas cubanas vigentes. Los cálculos 
realizados fueron analizados y procesados por 
Microsoft Excel XP, mientras los gráficos, esquemas 
y perfil fueron elaborados a través Surfer 8. 
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3. RESULTADOS 
Como resultados de los ensayos físicos, se muestran 
en la Tabla 1 los valores promedios obtenidos de 
plasticidad, humedad y peso específico del suelo por 
cada metro de profundidad y para cada estrato 
encontrado dentro del perfil. Mientras que la 
distribución granulométrica promedio del suelo por 
cada metro de profundidad puede verse en la Tabla 2. 
En la Figura 3, se aprecia con claridad el 
comportamiento de estos parámetros con la 
profundidad. 
 
Tabla 1. Valores promedios del suelo por cada metro de profundidad. 
 
Prof. L.L L.P Nspt ω Ic γf γd γs e S Estrato 
(m) (%) (%) golpes (%) (kN/m3) (%) 
1 64,5 25,6 15 23,6 1,1 18,3 14,8 26,9 0,70 79,0 
2 63,1 24,6 22 24,4 1,0 19,3 15,5 26,9 0,62 69,0 R 
3 56,5 24,4 16 25,6 1,0 18,6 14,8 26,6 0,72 76,0 
4 60,3 24,6 29 29,8 0,9 18,5 14,2 26,8 0,72 85,0 
5 56,9 28,2 21 35,8 0,7 17,8 13,1 26,8 0,92 83,0 
6 81,7 31,8 20 34,0 1,0 17,8 13,3 26,9 0,84 90,0 
1 
7 80,3 30,8 21 41,9 0,8 16,8 11,9 27,2 1,29 88,5 
8 74,3 27,6 23 22,3 1,1 18,2 14,9 27,3 0,84 75,0 2 
9 54,2 24,5 22 20,4 1,1 19,6 16,2 27,4 0,69 83,0 
3 10 49,4 24,2 58 19,7 1,2 20,3 17,0 27,2 0,60 90,7 
R = relleno, Prof. = profundidad, LL = límite líquido, LP = límite plástico, ω = humedad, 
Ic = índice de consistencia, e = índice de poros, S = saturación, ω = humedad. 
 
Tabla 2. Valores de la distribución granulométrica de los suelos con la profundidad. 
 
Profundidad (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
Grava (%) 6,85 12,27 10,49 19,57 1,72 5,24 1,98 0,01 5,76 3,12 
Arena (%) 23,23 26,6 23,69 20,3 14,03 18,35 4,46 18,4 28,3 16,13 
Limo+ Arcilla (%) 69,92 61,13 65,82 60,13 84,25 76,41 93,56 81,59 65,94 80,75 
 
De igual manera se presenta en la Tabla 3 los valores 
característicos promedios obtenido de los ensayos de 
compactación e índice de CBR realizados a las 
muestras de suelo tomadas de la capa superficial de 
los tres pozos a cielo abierto. 
 
Tabla 3. Parámetros característicos de compactación 
Proctor estándar y valores de índice de CBR de la 
capa superficial para la humedad natural y humedad 
de saturación. 
 
Parámetro Valor característico 
ω óptima 22 ± 0.11 % 
γf máxima 19,12 ± 0.02 kN/m3
γd máxima 15,68 ± 0.03 kN/m3
CBR natural 18 ± 3 % 
CBR saturado 2 ± 0.3 % 
 
Por su parte la Figura 4 ilustra como se comportan 
hasta los 6 m de profundidad, los parámetros de 
compresibilidad (Cc y Cs), índice compresión y 
expansión respectivamente; así como el módulo 
edométrico (Em) obtenidos de los ensayos de 
compresión edométrica. De igual manera como varían 
los parámetros de la resistencia a cortante, cohesión 
(C) y ángulo de fricción interna (ø). 
Como resultados de los ensayos físicos en el 
laboratorio y tacto visual en el terreno, se muestra en 
la Figura 5, la columna litológica típica del área de 
estudio, identificando con los espesores de cada 
estrato y la variación del número de golpes requerido 
para la hinca del muestreador y los tubos Shelbys. 
Mientras que en las figura 6 y figura 7 se presentan 
las características del perfil de suelo en la zona de 
estudio; en esta última como resultado de los estudios 
geofísicos con el georadar. 
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Los estratos de suelo que conformar el perfil 
presentan las siguientes características: 
• Suelo (R): Relleno heterogéneo, compuesto por 
arcilla muy plástica arenosa (CH), de consistencia 
dura, alta compresibilidad y un espesor de 3.5 m. Su 
color varía de carmelita claro a oscuro; presenta 
fragmentos de rocas angulosas y material de 
construcción. 
• Suelo (1): Arcilla muy plástica con arena (CH), de 
alta compresibilidad, consistencia dura, húmeda, 
verdosa, con intensidades carmelitas y amarillas, con 
CaCO3, manchas de FeO, limos, algunos fragmentos 
de gravas. Espesor promedio 4m. 
• Suelo (2): Arcilla muy plástica con arena (CH), alta 
compresibilidad, consistencia muy dura, muy 
húmeda, con CaCO3 y fósiles marinos. Su color es 
carmelita, con intensidades amarillentas y en 
ocasiones verdosa. Espesor promedio de 2 m. 
• Suelo (3): Arcilla de baja plasticidad (CL), baja 
compresibilidad, muy compacta y de consistencia 
muy dura, con presencia de limos y abundantes 
fósiles marinos. Color gris – verdoso claro que 
aparece a partir de los 9 m de profundidad, con un 
espesor estimado superior a los 10 m. 
El nivel freático fue localizado cerca de los 7 m de 
profundidad y las muestras de agua analizadas 
presentan las siguientes características: 
• Actividad corrosiva:- Baja al plomo y alta al 
aluminio. 
• Ph: Neutra, mineralizada y no agresiva ni al 
acero, ni al hormigón. 
• Altos valores de sales solubles totales y no aptas 
como fuente de abastecimiento para el consumo 
humano. 
 
4. DISCUSIÓN 
Los resultados obtenidos facilitan una caracterización 
y un comportamiento de los suelos en el área de 
estudio como base para futuras investigaciones en 
esta zona. Se muestran en las Tablas 1 y 2, así como 
en las Figuras 3, 5, 6 y 7 el predominio de un suelo 
arcilloso con algunos cambios de tonalidad a lo largo 
de todo el perfil, con poca variación de sus 
propiedades físicas con la profundidad, presentando 
sus valores más significativos de plasticidad, 
humedad y peso específico cerca de los 7 m de 
profundidad. Los valores de humedad registrados en 
dos temporadas del mismo año (verano e invierno), 
no reflejaron variaciones de consideración. 
 
La Figura 4, a pesar de mostrar una variación 
irregular de los parámetros de compresibilidad y 
resistencia a cortante de los suelos hasta la 
profundidad analizada (6 m), los valores obtenidos de 
Cc (0.14 – 0.22), Cs en el orden de 0.06; así como los 
módulos Em entre 5000 – 12000 kPa, junto a los 
valores de cohesión entre 60 – 80 kPa y ángulos de 
fricción interna bajos, son típicos de suelos arcillosos. 
 
Los parámetros de compactación e índice CBR que se 
ilustran en la tabla 3, indican que la capa superficial 
del área de estudio presenta muy baja capacidad 
soportante en estado saturado. 
 
Las Figuras 6 y 7 muestran la correspondencia que 
existe en la ubicación de los estratos de suelo y la 
posición del nivel freático por los 2 procedimientos 
de reconocimiento del terreno utilizado. Las 
mediciones geofísicas por su parte permiten discernir 
con más claridad las zonas de transición entre las 
diferentes capas a todo lo largodel perfil; así como 
zonas de buzamiento y agrietamientos. De igual 
manera estas mediciones posibilitaron ver el 
comportamiento y trayectoria del perfil a 
profundidades mayores de los 10 m. 
 
CONCLUSIONES 
Los resultados de este trabajo permiten disponer de 
un campo experimental de ingeniería civil en la 
región, primera experiencia de su tipo en el país, 
poniendo a disposición de los estudiantes 
universitario que estudian esta carrera; así como a los 
dedicados a la geotecnia en el territorio de un terreno 
debidamente caracterizado en cuanto a propiedades 
físico - mecánicas, permitiendo realizar trabajos de 
investigación que evalúen el comportamiento de 
cimentaciones y obras viales para nuestras 
condiciones geológicas y ambientales. Deja abierta la 
posibilidad de aplicar los ensayos especiales de 
campo tipo cono eléctrico, presiómetro Menard, 
pruebas de carga con placa y prueba de carga en 
pilotes, aportando así novedosos conocimientos en la 
temática de la mecánica de suelos y pavimentos para 
las condiciones geológicas del campo. 
 
AGRADECIMIENTOS 
A la Empresa Nacional de Investigaciones Aplicada 
(ENIA) de Santiago de Cuba, por su decisiva 
contribución al desarrollo de este trabajo. Al grupo de 
Servicios Geofísicos de la Empresa Geominera 
Oriente, por su colaboración en las mediciones con el 
Georadar y la elaboración del perfil a través del 
radargrama. A la Empresa de Aprovechamiento 
Hidráulico por su colaboración en los resultados del 
análisis químico del agua. 
 
 
 
 
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% RQD
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1.80
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2.70
3.15
3.60
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4.95
5.40
5.85
6.30
6.75
7.20
7.65
8.10
8.55
9.00
9.45
9.90
10.35
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13.50
13.95
14.40
14.85
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10
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D E S C R I P C I O N
OBRA: CAMPO EXPERIMENTAL DE INGENIERIA CIVIL U. O.
CALA: 1 COORDENADAS X: 607 042 Y: 153 355 Z: 32.8 m
Profundidad Total (m): 14.00
Prof. del Nivel Freático (m): 7.0
Cota del Nivel Freático (m): 25.80
Fecha de perforación: 07/03/05
C O L U M N A L I T O L O G I C A
0.00-0.45 SS
0.45-0.55 SS
0.55-1.00 SS
1.00-1.45 SS
1.45-1.55 LNx
1.55-2.00 SS
2.00-2.45 SS
2.45-2.55 LNx
2.55-3.15 LBx
3.15-3.75 LBx
3.75-3.85 LNx
3.85-4.25 SS
4.25-4.70 SS
4.70-4.80 LNx
4.80-5.25 SS
5.25-5.70 SS
5.70-5.80 LNx
5.80-6.25 SS
6.25-6.70 SS
6.70-6.80 LNx
6.80-7.25 SS
7.25-7.70 SS
7.70-7.80 LNx
7.80-8.25 SS
8.25-8.48 SS
8.48-8.60 LNx
8.60-9.05 LBx
9.05-9.15 LNx
9.15-9.32 LBx
9.32-10.06 TS
10.06-11.94 TS
11.94-12.88 TS
12.88-14.08 TS
R
Relleno constituido por arcilla plástica carmelita,
consistente, con fragmentos de gravas, arenas, 
limos y material de construcción (0.00-3.15).
Arcilla plástica verdosa, consistente, con 
intensidades carmelitas y amarillas; presencia 
de CaCO3, limos y fragmentos de rocas. (3.15-7.25)
1
Arcilla plástica carmelita, muy consistente, 
con intensidades amarillenta y verdosa; con 
vetas de CaC03 y en ocasiones fósiles 
marinos. (7.25 - 9.05)
2
Lutita calcárea gris verdosa, limo arenosa, con 
abundantes fósiles. Consitencia dura (9.05-14.08)3
26
15
22
14
50
16
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13
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18
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30/17
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Figura 5. Litología típica del Campo Experimental de Ingeniería Civil de la Universidad de Oriente. 
 
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_______________________________ 
Este documento se debe citar como: 
Cabrera Castro, P. M. y Beira Fontaine, E. (2007). Caracterización geotécnica del campo experimental de 
ingeniería civil de la Universidad de Oriente. Ingeniería, Revista Académica de la FI-UADY, 11-2, pp. 57-66, 
ISSN: 1665-529X.