exploracion geotecnica
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5/28/2018 exploracion geotecnica
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ESTUDIO DE MECNICA DE SUELOS
EXPLORACIN GEOTCNICA
ING. LUIS A. GUTIERREZ ARANDA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFacultad de Ingeniera
Escuela de Minas
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CONTENIDO
INTRODUCCIN GENERAL
METODOLOGA DE UN ESTUDIO GEOTCNICO
EXPLORACIN DIRECTA DE CAMPO
EXPLORACIN INDIRECTA A TRAVS DE
PROSPECCIN SSMICA
ENSAYOS DE LABORATORIO
CONCLUSIONES
2
3
4
5
6
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppthttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7//SERVER/JCARDENAS/MARTIN.ppt -
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METODOLOGA DE UN ESTUDIO GEOTCNICO
- Reconocimiento geolgico y de sitio: interpretacin del
origen y formacin de suelos, evaluacin geolgica,
interpretacin de posibles condiciones del subsuelo.
- Planificacin de la exploracin y muestreo: permite ubicar y
cuantificar el nmero de sondajes y optimizar el muestreo.
- Recopilacin de informacin: hidrologa, geologa,
sismicidad, topografa, etc.
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- Ejecucin de ensayos de laboratorio: para ladeterminacin de los parmetros de los materiales.
- Ejecucin de la exploracin y muestreo: ejecucin desondajes y obtencin de muestras disturbadas e
inalteradas.
- Interpretacin de la investigacin geotcnica: evaluacin
de los datos de campo y laboratorio.
- Anlisis y diseo geotcnico
METODOLOGA DE UN ESTUDIO GEOTCNICO
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EXPLORACIN DIRECTA DE CAMPO
Exploracin a travs de pozos abiertos yposteadora
Exploracin con ensayos de penetracinestndar (SPT)
Exploracin con ensayos de penetracin conoholands (CPT)
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EXPLORACIN DE CAMPO CONCALICATAS Y POSTEADORA
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- Excavacin manual con pico y lampa
- Excavacin con equipo mecnico
EXPLORACIN DIRECTA CON CALICATAS
Desventaja:
- Profundidad limitada
- Paredes inestables ante la presencia de agua
Ventaja:
- Extraccin de muestras disturbadas e inalteradas
- Visualizacin directa de la estratigrafia
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- Posteadora manual
- Posteadora mecnica
EXPLORACIN DIRECTA CON POSTEADORA
Equipo:
Tubera, una T y en su parte inferior una mecha
Ventaja:
- Auscultacin rpida del terreno
Desventaja:
- No se extraen muestras inalteradas
- Imposible de realizar en arenas limpias secas osaturadas
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10 cm
Extensin
POSTEADORO 3" - 8"
Post hole Digger
O 2" - 3 1/2"
O 2" - 3 1/2" O 2" - 5 1/2"
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EXPLORACIN DE CAMPO CON
ENSAYOS DE PENETRACINESTNDAR - (SPT)
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A) GENERALIDADES
Procedimiento ampliamente utilizado para determinar
caractersticas de resistencia y compresibilidad de suelos.
B) PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO
Ejecucin de la perforacin- con barrenos (posteadora)
- a rotacin
- por lavado wash boringEjecucin del muestreo
Se realiza con un muestreador de Caa Partida
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Trpode de tubosf 2 1/2
Manguera
Mango para rotacinparcial de la barra
TerrenoNatural
Soga f
Depsito deagua de lavado
Barra deperforacin
Cincel
Motor con cajareductora
Forro
Bomba
Polea para la soga
Elevador
CINCELRECTO
BARRA CONUNION
CINCEL DECRUZ
SOSTENEDOR DEBARRAS
ELEVADOR
PERFORACIN POR LAVADO WASH BORING
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MTODOS DE EXPLORACINGEOFSICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFacultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera de Minas
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EXPLORACINGEOFSICA
GRAVIMTRICO
MAGNETOMTRICO
SISMOLGICO
ELCTRICO
GEOTRMICO
RADIOACTIVO
DIRECTA
V1
V2
i r
REFRACTADA
icic
REFLEXINSSMICA
REFRACCINSSMICA
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Mtodos Geofsicos Ssmicos
Ensayos de Reflexiny Refraccin Ssmica
Ensayos downhole, uphole y crosshole
Ensayos de vibracin superficial (ondas Rayleigh)Ensayo con el Cono Ssmico
Ensayo con la Sonda de Suspensin
Medicin de Microtrepidaciones
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MTODO DE REFRACCINSSMICA
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ENSAYO DE REFRACCIN SSMICA
Determinacin de Perfiles Ssmicos del Subsuelo
Medicin de Velocidades de Propagacin de las Ondas
P y en algunos casos de las Ondas S.
Determinacin de los Parmetros Dinmicos del Suelo
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Ensayo de refraccin ssmica
Unidad de Adquisicin y Procesamiento de Datos
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Unidad de Adquisicin y Procesamiento de Datos(Ensamblado final)
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Gefono vertical y cable conductor de sealespara realizar ensayos de refraccin ssmica y
ensayos en pozo abierto de poca profundidad
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FUNDAMENTOTERICO
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Disparo
Frente deOndas
t1t2
t3t4
t5t6t7t8
Xc
Posiciones del Frente de Ondas en un Medio deDos Estratos a tiempos t1, t2,...
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Ley de Snell
Cuando la onda ssmica alcanza la fronteraentre dos materiales de distinta velocidad
ssmica, las ondas se reflejan y se refractan.
Cuando el ngulo de incidencia iguala al ngulo
crtico en la frontera, la onda refractada se
mueve a lo largo de la frontera entre los dos
materiales, transmitiendo energa de nuevo a la
superficie. Esta frontera es llamada un refractor.
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Refraccin de Trayectoria de los Rayos a Travs deuna Frontera entre Dos Medios Elsticos
a
Estrato 1
Velocidad = V1
Velocidad = V2
Estrato 2
Angulo Crticode Incidencia
r
a =
Fuente
i
sen i V1sen r V2
=
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DIRECTA
V1
V2
i r
REFRACTADA
ic
ic
Parmetros:
- Tiempo de inicio del movimiento ssmico (tiempo cero)
- Distancia entre el punto de impacto y el sensor
- Primer arribo de energa ssmica que llega a lossensores
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PROCEDIMIENTO
DELENSAYO
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ENSAYO DE REFRACCIN SISMICA
PLANEACIN
OPERACIN YOBSERVACIN
DE CAMPOPREPARACIONDE LOS DATOS
INTERPRETACIONDE RESULTADOS
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OPERACIN Y OBSERVACIN DE CAMPO
DETERMINACIN DE LA LONGITUD DE TENDIDO
DETERMINACION DE LA GEOMETRA DE LOS PUNTOS DE IMPACTO
L
hL > 4h - 3h
1
shot shot shot shot shotshot
L/2 L/2 L/2 L/2
L
e : espaciamiento entre gefonos
shot
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
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INTERPRETACIN
DERESULTADOS
C Si l d D E t t L it Pl P l l
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Caso Simple de Dos Estratos con Lmites Planos y ParalelosCurva Tiempo - Distancia Correspondiente
D1
=XC
2
2V 1V-
V2V + 1
DISTANCIA
TIEMPO
TIEMPO DE
INTERSECCION,
DISTANCIA CRITICA, X C
v1
1
2v
1
Ti
DISPARO
E
F G
H
D 1a
SIN =av1
2
v(
1v
2v
t
X
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APLICACIONES
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Determinacin de la superficie de deslizamiento
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PERF IL ESTRATIGRAFICO
Puente Santo Cristo : Lnea 01-01
1520
1530
1540
1550
1560
1570
1580
1590
1600
10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250
Distancia (m)
Cota(m.s.n.m
) shot
terreno
estrato 1
estrato 2
0102
03 07 0406 05
roca poco alterada
roca fracturada o muy alterada
material aluvional
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VENTAJAS
Permite cubrir rpidamente grandes reas a un costocomparativamente bajo.
No altera ni modifica las condiciones y propiedades
naturales de las rocas y suelos.
El ensayo no es estorbado por boleos, cantos rodados
ni gravas gruesas.
VALORES PROMEDIOS DE VpSEGN LA NORMA ASTM-D5777
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p
Descripcin
pie/s m/s
Velocidad Vp
Suelo intemperizado
Grava o arena seca
Arena saturada
Arcilla saturada
AguaAgua de mar
Arenisca
Esquisto, arcilla esquistosa
Tiza
Caliza
Granito
Roca metamrfica
800 a 2000
1500 a 3000
4000 a 6000
3000 a 9000
4700 a 55004800 a 5000
6000 a 13000
9000 a 14000
6000 a 13000
7000 a 20000
15000 a 19000
10000 a 23000
240 a 610
460 a 915
1220 a 1830
910 a 2750
1430 a 16651460 a 1525
1830 a 3960
2750 a 4270
1830 a 3960
2134 a 6100
4575 a 5800
3050 a 7000
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ENSAYO
DOWN HOLE
Esquema del Ensayo Down Hole
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Esquema del Ensayo Down Hole
CILINDRO
DE GASREGULADOR
AMPLIFICADOR
MONITOR
MONITOR
DE DATOS
CARGA
TABLA
ONDAS S
TRANSDUCTOR
DE 3COMPONENTES
TUBO DE
CAUCHO
ONDAS P
POZO
ESTACA
MARTILLO
Tiempo(Seg )
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Registros de
Ondas P
(Seg.)
(Ondas P)
0. 00 0. 02 0. 04 0. 06 0. 08 0. 100. 12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15
17
18
19
2020.320.8
Profu
ndidad(m)
Tiempo(Seg.)0 00 0 04 0 08 0 12 0 16 0 20
-
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0. 00 0. 04 0. 08 0. 12 0. 16 0. 200. 2 4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15
17
18
19
2020.320.8
Profundidad(m)
(Ondas S)
Registros deOndas S
D i i d P i d d Di i
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Determinacin de Propiedades Dinmicasde los Materiales.
r = 0.2 Vp0.25
n =(Vp /Vs )
2- 2
2 ((Vp /Vs )2- 1)
Ed= 2 (1 + n)G
Gd= r Vs2
Donde:
r = densidad volumtrica.
n = relacin de Poisson.Gd = mdulo de corte.
Ed = mdulo de Young.
Ejemplo de Prospeccin de velocidades por el mtodo Downhole
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tiempo de Viaje ( x 10 ) sec.-2mTipode
Suelo
Valor de N
10 20
580 210
100
140
120
195
150
155msec
Vs =
1.35 mm
Vp =1300 msec
1890
Owi IslandN1Tokyo
C2Bay5
10
15
20
Ejemplo de Prospeccin de velocidades por el mtodo Downhole