5.4.1 INTRODUCCIÓN Y ASPECTOS QUE CONSIDERAR
Los ensayos in situ tienen gran importancia para la determinación de las propiedades geotécnicas de los materiales, ya que a partir de ellos se miden los parámetros que determinan el comportamiento geomecánico del terreno, como la resistencia, deformabilidad, y permeabilidad. La principal ventaja de los ensayos in situ es que son más representativos que los ensayos de laboratorio en cuanto a las condiciones del terreno, ya que comprenden un mayor volumen de material y se encuentran en condiciones naturales; sin embargo no alcanzan a representar todo el conjunto, lo que debe tenerse en cuenta para su interpretación y extrapolación de resultados. En este caso, dado que la principal causa por las que se produce el deslizamiento es debido a la falta de resistencia del terreno, se optó por la realización de ensayos de resistencia SPT durante la ejecución de los sondeos, y de penetración dinámica continua DPSH a lo largo de la superficie de la zona de estudio.
5.4.2 ENSAYOS DE RESISTENCIA
Se realizan midiendo la oposición que ofrece el útil a introducirse en el terreno, a una determinada profundidad.
5.4.2.1 ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT)
Este tipo de ensayo, que se realiza en el interior del sondeo durante la perforación, permite cuantificar la resistencia a la penetración mediante el parámetro N30, y obtener muestras
alteradas que posteriormente se emplean en ensayos de identificación en el laboratorio. Está normalizado según la norma UNE 103800 o ASTM D-1586-67.
La forma habitual de operar, es la de realizar un ensayo cada 2 – 5m, en función de las características del terreno. Para ello, cada vez que se realice el ensayo a la cota determinada, debe limpiarse cuidadosamente tanto las paredes como el fondo de la perforación de los detritus del sondeo, y posteriormente sustituir la batería de perforación por un tomamuestras o cuchara de dimensiones normalizadas, que debe hincarse 60cm en el terreno mediante una maza de 63,5kg, que cae en caída libre desde una altura de 76cm sobre la cabeza de golpeo.
El tomamuestras está constituido por una punta biselada, un tubo bipartido hueco de diámetro exterior de 51mm (2”) e interior de 35mm (1⅛”), y una cabeza de acoplamiento.
El valor de N30 se obtiene contando el número de golpes necesarios para hincar el tomamuestras
en tramos de 15cm de un total de 60cm, desechando la lectura del primer y último tramo, por alteración o posibles derrumbamientos de las paredes en el primer caso, y por posible sobrecompactación en el segundo. La suma de los valores de los dos tramos centrales obtiene como resultado el valor de N30, también denominado resistencia a la penetración estándar. En
caso de sobrepasar los 100 golpes en uno de los tramos de 15cm, se considera rechazo, y se suspende el ensayo; esto es debido a la alta resistencia del terreno.
Los resultados obtenidos en los ensayos SPT pueden verse afectados por los siguientes factores: Preparación y calidad del sondeo:
Limpieza y estabilidad de las paredes de perforación.
Revestimiento o entubación muy por encima, o muy por debajo del nivel del ensayo. Varillaje y diámetro del sondeo:
Longitud, peso, uniones y desviación respecto la vertical del varillaje.
Un diámetro escaso produce fricción de la maza con las paredes del sondeo.
Diámetro excesivo. Estado del tomamuestras:
Deteriorado, con biseles romos, o atascado. Pérdida de energía:
Peso y altura de caída de la maza diferente a la normalizada.
Sufridera y guía defectuosas o descentradas, golpeo excéntrico. Sifonamiento del fondo del sondeo:
Producido por el desequilibrio entre el nivel piezométrico externo y el nivel del agua en el sondeo.
Litología:
Un pequeño bolo puede producir el rechazo aun cuando todavía se podría profundizar más.
Cuando el ensayo se realiza por debajo del nivel freático es necesario realizar una corrección (Terzagui y Peck, 1948) aplicable a suelos poco permeables como limos y arenas finas:
[ ] Dónde: N30: Valor corregido N’30: Valor medido Válida para N’30 > 15
El parámetro N30 a su vez esta correlacionado con diversos parámetros:
Compacidad para suelos granulares (arenas).
Densidad relativa, teniendo en cuenta la profundidad.
Ángulo de rozamiento (φ) en suelos granulares a partir de 2m.
En suelos granulares es posible establecer criterios de carga de hundimiento, tanto en cimentaciones superficiales como profundas, así como obtener estimaciones de asientos (salvo en formaciones arenosas calcáreas); mientras que en suelos cohesivos sólo pueden obtenerse valores orientativos.
5.4.2.2 ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA CONTÍNUA
Son ensayos sencillos y económicos utilizados con frecuencia en estudios geotécnicos, que permiten estimar la resistencia a la penetración de los suelos en función de la profundidad. Se emplean como complemento de sondeos y calicatas a la hora de correlacionar las diferentes capas de suelo.
Consisten en hincar en el terreno una puntaza metálica, unida a un varillaje, mediante el golpeo de una maza a una determinada altura.
Existen diversos tipos de ensayos en función de la energía de golpeo, e implícitamente según la consistencia del terreno.
Ensayos DPSH (Dynamic Probing Heavy)
En este tipo de ensayo la maza es de 63,5 kg, y la altura de caída de 75cm, pudiendo emplearse en profundidades mayores de 25 m.
Se registra el número de golpes necesario para hincar la maza cada 20 cm, obteniendo de esta forma el parámetro N20. En caso de sobrepasar los 100 golpes, se considera
rechazo y se suspende la prueba.
La representa gráfica consiste en relacionar los valores de N20 con la profundidad de
penetración.
Está normalizado según la norma UNE103801, como ensayo superpesado.
5.4.3 ENSAYOS DE RESISTENCIA REALIZADOS EN LA ZONA DE ESTUDIO Y ANÁLISIS DE SUS RESULTADOS
Los ensayos SPT se realizaron en el interior de los sondeos SR-01 y SR03, aproximadamente cada 2 – 3m de profundidad, como puede verse en laFigura 11.
En el sondeo SR-01 se realizaron en total siete ensayos, dos en el tramo del material del terraplén a 2m y 4m, otros dos en el de margas azules alteradas a 6,60m y 10m, y tres en el tramo de margas azules sanas a 12m, 15m, 18,30m, en donde se produjo el rechazo de las tres, como queda reflejado en la Tabla 5.
Tabla 5. Ensayos SPT realizados en el sondeo SR-01.
En el sondeo SR-03 se realizó el mismo número de ensayos, seis de ellos en el tramo de margas azules alteradas a 3,60m, 6,60m, 9,60m, 12,30m, 15,60m, y 18,60m, y uno en el de margas azules sanas a 21,40m con rechazo, como queda reflejado en la Tabla 6.
Tabla 6. Ensayos SPT realizados en el sondeo SR-03.
Se efectuaron un total de 21 ensayos DPSH que se han distribuido a lo largo de la zona de estudio tal y como se indica en laFigura 12,alcanzando los 15m de profundidad.
Solo se ha obtenido rechazo en 6 de ellos, y por lo general, golpeos inferiores a 10 golpes entre los 5 – 10m de profundidad. Cota N30 [m] [-] 2,00 23 4,00 25 6,60 10 10,00 22 12,00 R 15,00 R 18,30 R ENSAYO SPT SONDEO SR-01 Material del terraplén Margas azules alteradas Margas azules sanas Material Cota N30 [m] [-] 3,60 5 6,60 8 9,60 16 12,30 19 15,60 21 18,60 55 Margas azules sanas 21,40 R ENSAYO SPT SONDEO SR-03 Margas azules alteradas Material
En la Figura 13se muestra un ejemplo del registro obtenido por el penetrómetro DPSH SM-05.