Métodos y Ensayos para la Caracterización Geotécnica de Suelos y Rocas

Investigación Geotécnica: Métodos y Ensayos

Métodos de Reconocimiento del Terreno

Los métodos de reconocimiento del terreno se clasifican en directos e indirectos, permitiendo una caracterización exhaustiva de las propiedades del suelo y la roca.

Métodos Directos

Son procedimientos o técnicas que permiten un seguro y detallado reconocimiento de los diferentes estratos, niveles o capas del terreno, con la posibilidad de obtener muestras y/o testigos, y eventualmente realizar ensayos in situ. Pueden ser:

• Mecánicos: Rotación, percusión.
• Excavaciones: Calicatas, zanjas, pozos y galerías.

Métodos Indirectos

Se realizan sin necesidad de un examen directo del terreno, midiendo propiedades físicas desde el exterior o en el interior de sondeos. Pueden ser:

• Geofísicos de superficie: Eléctricos, sísmicos o gravimétricos.
• Geofísicos de interior: Sísmica de sondeos y testificación geofísica.
• Ensayos de laboratorio o in situ: De resistencia, deformabilidad o de permeabilidad.

Ensayos Geotécnicos Específicos

Ensayo Presiométrico

Se realiza durante un sondeo de reconocimiento. Consiste en efectuar una puesta en carga lateral del terreno, mediante una sonda cilíndrica dilatable, a una profundidad determinada del sondeo. El objetivo es obtener una curva presión-deformación para determinar el estado tensional y conocer los parámetros de resistencia y deformación del suelo.

Ensayo de Molinete (Vane Test)

Permite conocer directamente la resistencia al corte de suelos cohesivos, alternando con la extracción de muestras inalteradas y la realización de ensayos SPT. Mide el momento torsor necesario para provocar la ruptura del terreno.

Ensayo de Permeabilidad

Define la permeabilidad del terreno, determinada por su K característica. Existen dos tipos de ensayo en función del tipo de terreno:

• Si es suelo: Ensayo de Lefranc.
• Si es roca: Ensayo de Lugeon, que consiste en introducir una presión de agua de 10 kg/cm² en una longitud de 5 m y medir el caudal introducido durante 10 minutos.

Caracterización de Suelos: Ensayos de Identificación y Resistencia

Ensayos de Identificación del Suelo

Estos ensayos permiten clasificar los suelos en función de su granulometría y plasticidad, así como para determinar su comportamiento mecánico.

Tamizado

Determina el tamaño de las partículas, previamente secadas en estufa, dando como resultado una curva granulométrica.

Plasticidad: Límites de Atterberg

La plasticidad depende del contenido de arcilla. Los límites principales son:

• Límite Líquido (LL)
• Límite Plástico (LP)

La Carta de Casagrande se utiliza para determinar la presencia y clasificación de limos y arcillas.

Ensayos de Resistencia

Ensayo de Corte Directo

Permite determinar la cohesión y el ángulo de rozamiento interno, obteniendo así los parámetros resistentes al esfuerzo cortante. La resistencia depende de la fuerza normal entre dos superficies, una deslizante y otra fija. Consiste en llenar una caja dividida horizontalmente y aplicar una fuerza de confinamiento, junto con otra fuerza horizontal variable, hasta provocar la rotura del terreno. Puede ser:

• CD (Consolidado Drenado)
• CU (Consolidado No Drenado)
• UU (No Consolidado No Drenado)

Ensayo de Compresión Simple

Determina la cohesión no drenada en suelos cohesivos. Consiste en aplicar una fuerza vertical creciente sobre una muestra hasta su rotura. Se registra la carga de rotura y la deformación hasta que la carga comienza a decrecer (indicando la rotura) o la deformación unitaria supera el 20%.

Ensayo Edométrico (Consolidación)

Determina los parámetros necesarios para predecir las deformaciones por consolidación y los tiempos en que estas se producen. Principio introducido por Terzaghi: al someter un terreno a una carga, esta es inicialmente soportada por el agua confinada en los poros (ya que es incompresible), transmitiéndose posteriormente al esqueleto sólido del suelo. Este proceso se denomina consolidación y tiene un tiempo acotado (desde que se aplica la carga hasta que la presión de los poros se iguala a la hidrostática). Su objetivo es medir la velocidad y magnitud del asiento. Se aplican escalones de carga, generalmente de 24 horas, y se realizan ciclos de descarga y recarga.