Reconocimientos geotécnicos – introducción

10: Introducción, métodos de reconocimiento geotécnico

Hoy en día no se concibe la construcción de una obra, por poco importante que sea, sin el estudio previo del terreno en relación a la misma.

El reconocimiento del terreno y la posterior redacción del informe geotécnico tienen como finalidad determinar, no sólo las condiciones geológicas e hidrogeológicas de la zona, con sus perfiles estratigráficos, sino también y muy especialmente las propiedades físicas (mecánicas) y químicas del suelo, necesarias para el cálculo y proyecto de la construcción correspondiente, previendo las posibles solicitaciones que introducirá la obra en las condiciones del terreno.

Se entiende por reconocimiento el conjunto de las tareas de investigación que comprenden:

• La obtención de muestras del subsuelo, con objeto de identificar los suelos o rocas presentes y contar con material para la realización de ensayos de laboratorio, que reproducen a pequeña escala el comportamiento del terreno ante las solicitaciones inducidas por la construcción.

• Los ensayos realizados «in situ» que, sobre el terreno, permiten obtener (directa o indirectamente) parámetros geotécnicos del mismo, los cuales fundamentan en conjunción con los ensayos de laboratorio, el cálculo geotécnico (parámetros de resistencia al corte, de deformación, de permeabilidad, etc.)

Instalación de un piezómetro, cortesía de GEAS INTEGRAL

El reconocimiento debe proporcionar los siguientes datos:

• La naturaleza de los diferentes estratos o unidades geotécnicas.

• Muestras de cada una de las capas características, para llegado el caso estudiarlas en el laboratorio.

• Características de las condiciones hidrogeológicas locales.

• Permeabilidad, en el caso de que fuera necesario (desmontes, cimientos, soleras, muros de contención).

Al plantear cualquier reconocimiento debe recabarse, como paso previo, toda la información posible de la zona a estudiar, tal como:

• Situación geográfica.

• Construcciones próximas y existentes en los propios terrenos.

• Información sobre posibles canalizaciones subterráneas, obras o servicios que pudieran resultar afectados.

• Datos geológicos e información hidrológica.

• Recopilación de datos de otras campañas de sondeos próximos a la zona.

Para la realización de esta fase de prospección y reconocimiento se aplican diferentes técnicas, que a grosso modo se agrupan en dos conjuntos:

• Métodos directos: A este grupo pertenecen las técnicas que posibilitan el acceso y observación directa al subsuelo, permitiendo a su vez la obtención de muestras. Eventualmente permiten la realización de ensayos “in situ”. Se incluyen en este grupo:

Sondeos geotécnicos.

Ensayos «in situ».

Calicatas, zanjas y pozos.

Galerías.

• Métodos indirectos: Son aquellos que se llevan a cabo sin necesidad de acceder directamente al terreno, midiendo desde la superficie algunas propiedades físicas de los materiales que constituyen los diferentes niveles o estratos del terreno. Se incluyen en este grupo, entre otras, las siguientes técnicas:

Prospección geofísica de superficie: gravimétrica, eléctrica, sísmica, electromagnética (georadar).

Prospección geofísica en sondeo (testificación.)

Trabajos de prospección sísmica por refracción (fuente: blog cueva del civil)

Los métodos indicados pueden utilizarse por separado o conjuntamente y siempre son complementarios unos de otros. La elección de uno u otro depende del objetivo que se persiga, de las condiciones de accesibilidad de la zona a estudiar, de la entidad de la construcción proyectada, o de las posibilidades económicas que condicionen el estudio del terreno (un factor nada desestimable.)

Debe considerarse que en una campaña de investigación geotécnica se plantea, con bastante frecuencia, la utilización conjunta tanto de ensayos “in situ” como de ensayos de laboratorio, para poder determinar los parámetros fundamentales del terreno. Ambos métodos de investigación tienen sus ventajas e inconvenientes. A este respecto, a continuación se comentan cuáles son los más importantes a tener en cuenta (BARCELÓ, L. (2000): Ensayos de Laboratorio. Determinación de Propiedades Geotécnicas. Jornadas Geotécnicas sobre Cimentaciones, ICOG, AIGE. Madrid)

• Ventajas de los ensayos “in situ”:

Se ensaya un gran volumen de suelo, que normalmente es mucho mayor que el ensayado en laboratorio; por ello los ensayos ‘in situ” pueden reflejar en principio con mayor exactitud la influencia de la macrofábrica sobre las características medidas del suelo.

Muchos de los procedimientos habituales producen un registro continuo del perfil del suelo, lo cual refleja la macrofábrica del suelo y se pueden determinar los límites entre capas.

Pueden realizarse en suelos en los que la obtención de muestra inalterada es difícil de tomar o impracticable.

Los suelos se ensayan en su medio natural (en un estado de tensiones poco alterado, cuanto menos), el cual no se preserva en los ensayos de laboratorio.

En términos generales, la exploración de suelos por medio de técnicas “in situ” es más económica y consumen menos tiempo que las basadas en ensayos de laboratorio.

• Inconvenientes de los ensayos “in situ”:

Las condiciones de contorno en términos de tensiones están mal definidas, por lo que una interpretación racional de los ensayos “in situ” es muy difícil.

Las condiciones de drenaje durante el ensayo son desconocidas en la mayoría de ensayos, lo que hace dudar de si las características derivadas del suelo reflejan condiciones drenadas, no drenadas o parcialmente drenadas.

El grado de perturbación producido por el equipo al avanzar en el terreno y su influencia en el resultado del ensayo es generalmente importante pero su magnitud es desconocida.

Las formas de deformación y rotura impuestas en la zona ensayada son generalmente diferentes a las que producen las estructuras ingenieriles, además de no estar frecuentemente bien establecidas.

Los campos de tensiones no son uniformes y las velocidades de deformación son mayores que aquellas aplicadas en los ensayos de laboratorio o aquellos producidos en la cimentación de una estructura.

Con alguna excepción, la naturaleza del terreno ensayado no se identifica directamente por los ensayos “in situ”.

Las limitaciones de los ensayos “in situ” conducen a una situación en la que la mayor parte de las técnicas de interpretación sean empíricas.

• Ventajas de los ensayos de laboratorio:

Las condiciones de contorno están bien establecidas.

Las condiciones de drenaje están estrictamente controladas.

Las trayectorias de tensiones se pueden preseleccionar y definir bien para el desarrollo del ensayo.

En principio, los campos de deformación a los que se somete a la probeta de ensayo son uniformes, lo cual permite la aplicación de las teorías de la mecánica continua para la interpretación de sus resultados.

La naturaleza y características físicas del suelo se identifican positivamente.

• Inconvenientes de los ensayos de laboratorio:

En suelos cohesivos, los efectos de la inevitable perturbación de las muestras, incluso en las muestras inalteradas de alta calidad, son a veces difíciles de controlar.

En suelos no cohesivos, la toma de muestras inalteradas es muy problemática, sin resolverse en la práctica.

El pequeño volumen de las muestras de suelo no puede incorporar la macrofábrica y heterogeneidades de los depósitos de suelo naturales.

Los factores que influyen en la génesis de los planos de rotura durante el ensayo de laboratorio están todavía mal estudiados.

En principio, la naturaleza discontinua de la información obtenida de los ensayos de laboratorio puede conducir a modelos erróneos de comportamiento de una gran masa de suelo.

En términos generales, la exploración de suelos basada en ensayos de laboratorio de muestras tomadas en sondeo son probablemente más costosas y llevan más tiempo para su realización que las basadas en técnicas de ensayos “in situ”.

En el presente texto se presentan los métodos más usuales utilizados en el reconocimiento geotécnico, y los ensayos “in situ” aplicables.

Son de aplicación diversas normativas al reconocimiento del terreno en el proyecto de la edificación, entre otras, el documento básico DB SE-C (Cimientos) del Código Técnico de la Edificación, la Guía de Cimentaciones para Obras de Carreteras, y el Eurocódigo nº 7, que prescriben ciertas cuestiones sobre la planificación y ejecución de los reconocimientos en cuanto a:

Número de puntos a reconocer

Profundidad a alcanzar en cada punto

Distribución espacial

Técnica de reconocimiento a emplear

Número y tipo de muestras a extraer

Ensayos a realizar “in situ” y en laboratorio a realizar

En la actualidad se encuentran normalizados por la Asociación Española de Normalización y Certificación (comité 103 de AENOR) algunos de los procedimientos de reconocimientos geotécnicos y ensayo de campo. En las instrucciones citadas anteriormente se indica la normativa aplicable a cada caso.

PS. si te ha sido útil este post, no olvides visitar a alguno de nuestros anunciantes… este sitio se edita y mantiene de forma altruista, así nos puedes ayudar a costear el alojamiento.