Prospección geotécnica: técnicas, sondeos, calicatas y ensayos SPT para caracterización del terreno

Objetivo

Definir:

• Estratigrafía o perfil del terreno.
• Posición del nivel freático (N.F.).
• Características geotécnicas del terreno.
• Posibles problemas especiales.

Para:

• Definir la solución geotécnica.
• Diseñar y comprobar dicha solución.
• Seleccionar materiales.
• Determinar problemas relacionados con el agua freática.

Información del terreno (4 fases)

1. Estudio previo: recopilación de información sobre la obra y sobre el terreno.
2. Definición de la campaña: planificación y elección de las técnicas que se van a emplear.
3. Ejecución de la campaña: realización de ensayos de campo y toma de muestras para ensayos de laboratorio.
4. Interpretación: procesamiento e interpretación de los resultados obtenidos.

Técnicas de prospección y reconocimiento

Principales técnicas empleadas:

• Inspección visual.
• Calicatas o catas.
• Ensayos de laboratorio.
• Ensayos de campo.
• Pruebas de penetración.
• Prospección geofísica.
• Sondeos.

Calicatas

Reconocimiento mediante excavadoras. Características y modo de empleo:

• Profundidad típica: < 5 m.
• Anchura aproximada: 0,8–1 m.
• Indicadas en terreno competente poco profundo o en terreno excavable con medios mecánicos.
• Se emplean cuando las paredes se mantienen estables y se alcanza el nivel freático.
• No necesitan necesariamente ensayos o pruebas específicas de sondeo para la identificación de perfiles superficiales.

Sondeos

Permiten el estudio del terreno a profundidades prácticamente ilimitadas. Características generales:

• Diámetros habituales: 60–150 mm.
• Pueden atravesar capas duras y perforar por debajo del nivel freático (N.F.).

Tipos de sondeos:

• Con barrena helicoidal (maciza o hueca).
• A percusión.
• A rotación con extracción continua de testigo: este es el más utilizado en España.

En el sondeo a rotación con extracción continua de testigo se introduce un tubo en el terreno. Si el tubo no cumple las normativas necesarias de espesor y demás especificaciones, las muestras se considerarán alteradas (muestras de testigo alteradas). Si se utiliza un tubo tomamuestras fabricado en PVC y conforme a normativa, la muestra podrá considerarse inalterada.

Pruebas de penetración

Se mide la oposición del terreno a la hinca de un elemento a distintas profundidades. Son útiles para caracterizar la resistencia relativa y continuidad de los estratos.

Penetrómetros continuos

Dispositivo formado por una barra acabada en punta que se hinca desde la superficie hasta la profundidad requerida. Tipos según el sistema de empuje:

• Dinámicos (por golpeo de una maza).
• Estáticos (por presión).

Ensayo SPT (Standard Penetration Test)

Procedimiento:

1. Perforar mediante un sondeo hasta la profundidad objetivo.
2. Detener la perforación y retirar los útiles del sondeo para introducir los del SPT.
3. El tubo del SPT está biselado para facilitar la penetración, pero no cumple las especificaciones de un tubo tomamuestras; por tanto, las muestras obtenidas no son inalteradas.
4. Desde una altura h se golpea el tubo para introducirlo en el terreno. La longitud típica del tubo es de 60 cm, dividida en cuatro tramos de 15 cm.
5. Se cuentan los golpes necesarios para introducir cada tramo; se desechan los primeros 15 cm (por alteración del sondeo) y los últimos 15 cm, contabilizándose solo las dos partes centrales (30 cm) para obtener el valor N.

Observaciones:

• El sondeo deja alterada la tierra en su entorno, por eso no se contabilizan los primeros 15 cm.
• El ensayo SPT es especialmente útil en arenas, ya que en suelos de alta permeabilidad permite obtener información relevante en campo complementaria a la de laboratorio.