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SESSION I: SESSION I: ESTABILIDAD DE TALUDES DE ESTABILIDAD DE TALUDES DE
SUELOS GRANULARESSUELOS GRANULARES
INVESTIGACIONES DE SITIO INVESTIGACIONES DE SITIO Y ENSAYOS DE LABORATORIOY ENSAYOS DE LABORATORIO
SUELOS GRANULARESSUELOS GRANULARES
Bloques - Boleos - Gravas - ArenasSuelos estables mecánicamente Suelos estables mecánicamente Utilizados para terraplenes y estabilización de suelos.Resistencia basado en característicasResistencia basado en características físicas:• Tamaño y peso específico• Angularidad y Rugosidad• Granulometría• Densidad• Resistencia y estabilidad del mineral• Porcentaje plasticidad y humedad de los finos
COMPORTAMIENTO DRENADOCOMPORTAMIENTO DRENADO
σn τ
s
N.F.
uo = cte.
Permeabilidad k > 10-3 cm/seg
CAMBIO VOLUMETRICO Y CAMBIO VOLUMETRICO Y COMPORTAMIENTO DRENADOCOMPORTAMIENTO DRENADO
τ
El agua drena libremente, la El agua drena libremente, la presión de poros no se altera (se presión de poros no se altera (se mantiene constante, mantiene constante, uuoo))
s = c + tanφ (σn-uo)
Arena:Suelta ⇒ ComprimeDensa ⇒ Dilata
Gravas: Gravas: Partículas Partículas de diámetro de diámetro nominal nominal entreentre
4.75 4.75 mmmm((Nº4Nº4) ) y 75 y 75 mmmm (3”)(3”)
COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 30%
Arena Arena gruesa: gruesa: Partículas de Partículas de diámetro diámetro nominal nominal entreentre4.754.75((Nº4Nº4) ) y y 2.00mm2.00mm((Nº1Nº100))
COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 35%
Arena Arena mediamedia: : Partículas Partículas de diámetro de diámetro nominal nominal entreentre2.002.00mm(Nºmm(Nº1010)) yy0.425mm0.425mm((Nº40Nº40))
COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 40%
Arena Arena finafina: : Partículas Partículas de de diámetro diámetro nominal nominal entreentre0.4250.425mmmm((Nº40Nº40)) y y 0.075 0.075 mmmm((Nº200Nº200))
COMPORTAMIENTO DRENADO ADMITE %FINOS MAXIMO DE 45%
GRAVAS CON MATRIZ PRESENTA COHESION
GRAVAS LIMPIAS NO TIENE COHESION
Gravas pobremente gradada con cantos y boleos. Gravas pobremente gradada con cantos y boleos. DepDepóósitos geolsitos geolóógicamente consolidados. gicamente consolidados. ResistenciaResistencia : alta: altaCohesiCohesióónn : menor a 0.4 : menor a 0.4 kgkg/cm/cm22
FricciFriccióón, n, φφ’’ : alta 36: alta 36ºº a 40a 40ººPeso unitarioPeso unitario : alto, 2.2 ton/m: alto, 2.2 ton/m22
CCompresibilidadompresibilidad : muy baja: muy bajaCapacidad de soporte Capacidad de soporte : 2.5 a 8 kg/cm: 2.5 a 8 kg/cm22
MMóódulo eldulo eláásticostico : 800 y 1500 kg/cm: 800 y 1500 kg/cm22
Suelos excelentes como cimentaciSuelos excelentes como cimentacióón.n.CimentaciCimentacióón compuesta por zapatas aisladas.n compuesta por zapatas aisladas.Estructuras pueden transmitir presiones altas. Estructuras pueden transmitir presiones altas.
GRAVASGRAVAS
COMPORTAMIENTO DE SUELOS GRACOMPORTAMIENTO DE SUELOS GRAVOSOSVOSOS
SUELO RESISTENCIA DEFORMABILIDAD PERMEABILIDAD
GW EXCELENTE DESPRECIABLE MUY PERMEABLE
GP BUENA MUY BAJA MUY PERMEABLE
GM BUENA A REGULAR
BAJA SEMI A IMPERMEABLE
GC REGULAR A BAJA
BAJA A REGULAR
IMPERMEABLE
Investigaciones GeotécnicasInvestigaciones Geotécnicas• Clasificación de suelos
• Calicatas y Perforaciones
• Ensayos “In Situ” de Densidad Natural
• Ensayos “In Situ” de Corte Directo (Cohesión y Angulo de fricción)
• Evaluación indirecta utilizando correlaciones a través de Ensayos de Penetración Dinámica o Quase-estática
• Ensayos geofísicos de refracción sísmica, georadar, “self potential”, resistividad eléctrica
CalicatasCalicatas
Muestras Muestras inalteradasinalteradas
• Excavar un pozo de 60 a 80 cm. de lado.• Usar un marco metálico para proteger los bordes. • El volumen del pozo se determina con arena calibrada.
• La arena utilizada deberá ser uniforme entre lasMallas No. 4 y 10.
• El material excavado deberá ser pesado ydeterminarse el contenido de humedad.
DENSIDAD “IN SITU” DE SUELOS CON DENSIDAD “IN SITU” DE SUELOS CON PARTICULAS > 3 pulg. PARTICULAS > 3 pulg. -- ASTM D 4914ASTM D 4914--8989
DENSIDADDENSIDADNATURAL IN NATURAL IN SITU ASTM D SITU ASTM D
49144914POZO DE POZO DE
PRUEBA Y LA PRUEBA Y LA ARENAARENA
Suelos compresibles y de baja capacidad de soporte.Suelos compresibles y de baja capacidad de soporte.Sujeto aSujeto a ffenenóómenos de colapso y licuacimenos de colapso y licuacióón.n.ResistenciaResistencia : baja: bajaCohesiCohesióónn : nula: nulaFricciFriccióón, n, φφ’’ : 30: 30ºº a 35a 35ººPeso unitarioPeso unitario : 1.6 a 1.8 ton/m: 1.6 a 1.8 ton/m22
CCompresibilidadompresibilidad : alta: altaCapacidad de soporte Capacidad de soporte : 1.0 a 2.5 kg/cm: 1.0 a 2.5 kg/cm22
MMóódulo eldulo eláásticostico : 50 a 150 kg/cm: 50 a 150 kg/cm22
Suelos malos como cimentaciSuelos malos como cimentacióón.n.CimentaciCimentacióón compuesta por zapatas conectadas.n compuesta por zapatas conectadas.Estructuras deben transmitir bajas presiones. Estructuras deben transmitir bajas presiones.
DEPOSITOS DE ARENAS
Investigaciones GeotécnicasInvestigaciones Geotécnicasen Suelos Arenosos en Suelos Arenosos
•Caracterización Física: Granulometría, Indices de Consistencia, Humedad Natural, Gravedad Específica.
•Calicatas no recomendable.
•Ensayos “In Situ” de Penetración Dinámica.
•Perforación por lavado “wash boring”
CINCEL DE CRUZCross Bit
CINCEL RECTOStraight Bit
SOSTENEDORDE BARRASRod Holder
BARRA CON UNION(ver tabla)
ALZADORLifler
AVANCE DE LA PERFORACIONAdvance of theBore hole
CincelBit
Barra dePerforarDrill Rod
Forro (ver tabla)Casing
DEPOSITO DEAGUA DE LAVADOWash Water Tank
MALACATEWinch
EngineMotor
Bomba Pump
MangueraHose
Mango para rotaciónparcial de la barraHandle for rotationof rods
AlzadorLifler
Tripode de madera ode tubosWooden or Pipe Tripode
Polea parael mecateRope pulley
Mecate de 1"1" Rope
MartilloHammer
DrivingGuideGuia dehinca
Cabeza dehinca
Drivehead
MARTILLOHammer
CucharaSpoon
MUESTREOSampling CUCHARA
Ø 2" - 4 1/2"Spoon
PERFORACIÓN EN TIERRA
Soil Boring
ENSAYO DE PENETRACION
ESTÁNDAR ASTM D-1586
Peso de Martillo: 63.5 kg.
Altura de caída: 76cm
Nspt: número de golpes para penetrar 30cm de un
total de 45 cm.
Relaciones EmpRelaciones Empííricas de ricas de φφ, , DrDr, y Peso Unitario de los , y Peso Unitario de los Suelos Granulares Normalmente Consolidados basados Suelos Granulares Normalmente Consolidados basados en Ensayos SPT para Profundidades menores de 6m.en Ensayos SPT para Profundidades menores de 6m.
Descripcion Suelto MedioDensidad Relativa, Dr 0 0.15 0.35 0.65SPT N70
Fino 0.075-0.425 mm 3-6 7-15Medio 0.425-2.000 mm 4-7 8-20Grueso 2.000-4.750 mm 5-9 10-25
φ:Fino 28-30 30-34Medio 30-32 32-36Grueso 30-34 33-40
γd (gr/cm3) 1.4-1.6 1.6-1.8
26-2827-2828-301.2-1.4
Muy Suelto
1-22-33-6
FACTORES EN LA RESISTENCIA CORTANTE DE SUELOS GRANULARES
I. Compacidad. Del estado Suelto al Denso puedehaber una ∆φ de 12o
II. Tamaño y Forma de GranosIII. Distribución GranulométricaIV. Mineralogía de las partículas
Tipo de Suelo Suelto DensoLimo 27-30º 30-34ºArena limosa 27-33º 30-35ºArena uniforme 28º 34ºArena bien gradada 33º 45ºGrava arenosa 35º 50º
Terzaghi y Peck, 1967
VALORES DE MODULOS ELASTICOS, EVALORES DE MODULOS ELASTICOS, E
SUELO Nspt E (kg/cm2)
Arena Suelta 4-10 menor de 50
Arena Semicompacta 10-30 50 - 150
Arena Densa > 30 mayor de 150
Los valores de E se reducen a 60% cuando están saturados.
CORRELACIONES EMPIRICAS DEL CORRELACIONES EMPIRICAS DEL S.P.TS.P.T..
ARENAS ARENAS E = 5N+ 75 ( * ) E = 5N+ 75 ( * ) E = 70 NE = 70 N1/21/2
ARENAS SATURADASARENAS SATURADAS E = 2.5N + 37.5E = 2.5N + 37.5
ARENAS GRAVOSASARENAS GRAVOSAS E = 6N + 36 N<15E = 6N + 36 N<15E = 6N + 56 N>15E = 6N + 56 N>15
ARENAS ARCILLOSASARENAS ARCILLOSAS E = 3.2N + 33E = 3.2N + 33
LIMOS, LIMO ARENOSO LIMOS, LIMO ARENOSO E = 3N + 18E = 3N + 18LIMO ARCILLOSOLIMO ARCILLOSO
ARCILLAS Y LIMOSARCILLAS Y LIMOS E = (100 A 500) SuE = (100 A 500) Su IpIp > 30> 30ARCILLA LIMOSA OARCILLA LIMOSA O E = (500 A 1500) Su E = (500 A 1500) Su IpIp < 30< 30ARENOSAARENOSA
( * ) E en ( * ) E en kgkg/cm/cm22
BOWLES, 1997
ENSAYO DPL NORMA DIN 4094
Peso de Martillo: 10 kg.
Altura de caída: 50 cm
Cono de 2.2 cmde diámetro
Ndpl: número de golpes para
penetrar 10 cm.
Nspt = Ndpl
PosteadoraPosteadoraManual tipo Manual tipo IwanIwan AugerAuger
Diámetro del Diámetro del SondajeSondaje: 3 pulg.: 3 pulg.
Profundidad Profundidad de de SondajeSondaje: 6 : 6
m.m.
EjecuciEjecucióón de la n de la prueba DPLprueba DPL
CORRELACIONES EMPIRICAS DEL CORRELACIONES EMPIRICAS DEL D.P.LD.P.L..
ARENAS SECAS ( * )ARENAS SECAS ( * ) E = 75 + 2.5N ( ** ) E = 75 + 2.5N ( ** ) E = 50 + 1.7NE = 50 + 1.7N
ARENAS HUMEDECIDASARENAS HUMEDECIDAS E = 55 + 1.7NE = 55 + 1.7NE = 25 + 0.85NE = 25 + 0.85N
( * ) arenas de El Silencio, Punta Hermosa( * ) arenas de El Silencio, Punta Hermosa( ** ) N No. de Golpes/ 10 cm. de penetración, E en ( ** ) N No. de Golpes/ 10 cm. de penetración, E en KgKg/cm/cm22
ORDOÑEZ y JURADO, 2000
PIEZOMETROPIEZOMETROABIERTO TIPO ABIERTO TIPO CASAGRANDECASAGRANDE
Capucha Metálica de Seguridad
Arena Limpia ligeramente apisonada
Sello Impermeable de Bolitas de Bentonita
Punta Piezométrica:Tubo Poroso de Cerámica o Ranurado de PVC con Tapones en los extremos D=2-3” L=0.50-1.0 m.
1.0 m
Tubo Abierto de PVC D=11/2 -2”
N.T.
N.F.Funda opcional D=4-6”
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
N
T
N Constante
T Aplicado Incrementalmente
Plano de Falla
Corte directo en arcilla(parámetros
Drenados)
VENTAJAS DEL ENSAYOS DE CORTE DIRECTO
I. Medición directa del σn y τ en el plano de falla
II. Los parámetros c y φ se defines en función de los esfuerzos medidos
III. σn se mantiene constante durante la prueba
IV. Ensayo fácil y de corta duración
V. Posibilidad de medir las variaciones volumétricas
VI. Es posible evaluar la resistencia residual
DESVENTAJAS DEL ENSAYOS DE CORTE DIRECTO
I. Distribución de esfuerzos no uniforme en el plano de falla
II. No es posible controlar el drenaje. Ensayo “drenado”
III. No es posible evaluar la resistencia “no drenada” en suelos de baja permeabilidad como limo arcillosos.
IV. No es posible medir la presión de poros
V. Existe rotación de esfuerzos en arenas densas o cementadas arrojando valores superiores de resistencia.
Ensayo triaxial CDEnsayo triaxial CD
Ensayo triaxial CDEnsayo triaxial CD
REFRACCION REFRACCION SISMICASISMICA
GeophonesSource
Rock: Vp2
ASTM D 5777
Soil: Vp1
oscilloscope
x1x2x3x4
t1t2t3t4
Note: Vp1 < Vp2
zR
Determine depthto rock layer, zR
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020 Tr
avel
Tim
e (s
econ
ds)
0 10 20 30 40 50 Distance From Source (meters)
Horizontal Soil Layer over Rock
Vp1 = 1350 m/s
1
Vp2 = 4880 m/s
1
z x2
V VV Vc
c p2 p1
p2 p1=
−+
Depth to Rock:zc = 5.65 m
xc = 15.0 m