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General de mecánica de suelos y de rocas del predio ubicado en ciudad cuauhtémoc, chihuahua

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ

Ricardo Duarte JáquezRector

David Ramírez PereaSecretario General

Manuel Loera de la RosaSecretario Académico

Antonio Villalobos MorenoCoordinador de la División Multidisciplinaria de la

UACJ en Cuauhtémoc, Chihuahua

Luis Enrique Gutiérrez CasasCoordinador General de Investigación y Posgrado

Ramón Chavira ChaviraDirector General de Difusión Cultural y Divulgación Científica

General de mecánica de suelos y de rocas del predio ubicado en ciudad cuauhtémoc, chihuahua

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

miGuel domínGuez acosta

manuel alberto rodríGuez esparza

Víctor hernández Jacobo

Óscar dena ornelas

iVán r. alVarado VeneGas

ciencias naturales y exactas

CoordinaCión General de investiGaCión y PosGrado

Lisbeily Domínguez Ruvalcaba Coordinadora de la ColeCCión

Domínguez Acosta, Miguel; Rodríguez Esparza, Manuel Alberto; Hernán-dez Jacobo, Víctor; Denas Ornelas, Óscar; Alvarado Venegas, Iván R.

General de mecánica de suelos y de rocas del predio ubicado en ciudad Cuauhtémoc, Chihuahua / Miguel Domínguez Acosta, Manuel Alberto Rodríguez Esparza, Víctor Hernández Jacobo, Óscar Dena Ornelas, Iván R. Alvarado Venegas. Ciudad Juárez, Chih. : Universidad Autó-noma de Ciudad Juárez, 2013. (Colección Textos Universitarios, Serie Investigación)

36 p.; 30 cm.

Incluye bibliografía Colección Reportes Técnicos de Investigación ISbN: 978-607-7953-80-7Serie IIT, Vol. 12. ISbN: 978-607-7953-80-7

Contenido:

1.– Introducción. 2.– Planteamiento. 3.– Metodología. 4.– Resultados. 5.– Conclusiones. 6.– Recomendaciones. 7.– Referencias.

D. R. © Domínguez Acosta, Miguel; Rodríguez Esparza, Manuel Alberto; Hernández Jacobo, Víctor; Denas Ornelas, Óscar; Alvarado Venegas, Iván R.

La edición, diseño y producción editorial de este documento estuvo a cargo de la Direc-ción General de Difusión Cultural y Divulgación Científica, a través de la Subdirección de Publicaciones.

índiceResumen 7Abstract 9Palabras clave 10Usuarios potenciales 10Reconocimientos 10

i. introducciÓn

ii. planteamiento

Antecedentes 13Reconocimiento de campo 13

iii. metodoloGía Pruebas de campo 15Muestreo 15

iV. resultados

Geología 17Mecánica de rocas 19Sondeos geofísicos 21Mecánica de suelos 24Pruebas de campo 25Pruebas de laboratorio 25Granulometría 26

Límites de plasticidad 27Peso específico seco máximo 27Valor relativo de soporte y expansión 27Obtención de los parámetros de resistencia 28

V. conclusiones

Vi. recomendaciones

Vii. referencias

Normatividad citada 34

7

resumen

La Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ), atendiendo las necesi-dades de ampliar la oferta académica en el estado de Chihuahua, a proyec-tado la construcción un nuevo campus universitario en la ciudad de Cuau-htémoc, Chih., dentro de un predio de 30 hectáreas que le fue donado por el

ejido Anáhuac, de esa localidad. Como parte de las labores previas a un proyecto de construcción, la UACJ comisiono a su departamento de Ingeniería Civil y Ambiental para realizar los estudios pertinentes para conocer las características físicas y mecá-nicas de los suelos en el área a desarrollar.

El área destinada al nuevo campus se encuentra ubicada sobre un paisaje de valles de laderas tendidas con lomeríos. La mayor parte del área esta ocupadas por suelos donde afloran rocas ígneas de origen volcánico altamente fracturadas, entre las que destacan las tobas riolíticas e ignimbritas. La alta densidad y amplia distribución de fracturas en los suelos del predio hacen necesaria una evaluación a detalle de la distri-bución espacial y profundidad de la zona fracturada; evaluación que permita identificar un método eficaz de cimentación para la infraestructura proyectada en este predio.

Dentro del área proyectada, se encuentran presentes dos tipos principales de sue-los, formados por litosoles y fluvisoles. Los litosoles cubren la mayor parte del predio y están conformados por el material regolítico intemperizado de las tobas e ignimbri-tas que afloran dentro del predio. Es este material el que presenta una alta densidad de fracturas con planos casi verticales (mayor a 70 grados) y espaciamiento prome-dio de 2 a 3 cm. Los resultados de los sondeos geofísicos muestran una profundidad promedio de hasta cinco metros para la zona fracturada. Las pruebas de mecánica de suelos y rocas muestran un material con una aceptable capacidad de carga, sin considerar la textura de los sedimentos (ej. fracturas).

Dadas las características del terreno y la amplitud del predio, se puede considerar que este estudio es de exploración y sirve únicamente como información general sobre las características físicas y mecánicas de la composición del suelo. Una vez que se haya identificado perfectamente la siembra de los edificios y los proyectos ejecutivos de los mismos, se podrán conocer las necesidades de cargas de cada caso en particular y se pue-de realizar un estudio puntual para definir el tipo de cimentación más recomendable.

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abstract

As a response to the necessity of the State of Chihuahua to increase the academic offering at the University level; The Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (Ciudad Juárez Autonomous Univeristy) has projected the construction of a new university campus in the city of Cuauhtémoc, Chih.

The proposed project is to be developed in a 30 hectares site, donated by the landhold-ers of the Ejido Anáhuac, in Cuahutémoc. The UACJ commissioned it’s department of Civil and Environmental Engineering with the soils and rock mechanics analysis of the projected construction site.

The site to be developed is seated in a landscape dominated by gently sloping and extended hills. Most of the site is occupied highly fractured outcrops of volcanically igneous rocks among which tuffs and ignimbrites makeup the majority of the out-crops. The high fracture density and wide distribution require a detailed analysis of their spatial distribution as well as the depth of the fractured zone. These evalua-tions are necessary in order to propose a viable foundation mechanism for the pro-jected infrastructure.

Lithosols and fluvisols are the principal soil types present at the projected site. Lithosols cover the majority of the site and are formed by the regolith of the weath-ered volcanic rocks. This material exhibits a high fracture density and quasi-vertical fracture planes (>70 degrees), with fractures spacing averaging 2 to 3 centimeters. Results of the geophysical surveys indicate an average depth of 5 meters for the frac-tured zone. Soils and rocks mechanics analysis indicate an acceptable loading capac-ity for the site, without considering the sediments texture (e.g. fractures).

Given the soils characteristics and amplitude of the site, it can be considered that this report is explorative and serves only as general information of the physical and mechanical characteristics of the site’s soils. The specific loading capacity and most recommendable foundations for each particular building project would be determined once the exact infrastructure distribution and executive project of the buildings has been presented.

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General de mecánica de suelos y de rocas del predio ubicado en ciudad Cuauhtémoc, Chihuahua

Palabras claveCimentación de edificios; evaluación geotécnica, evaluación geológica y geofísica;

rocas altamente fracturadas.

Usuarios potencialesEste reporte está dirigido a los tomadores de decisiones y comunidad general de la

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, quienes forman parte del comité de desa-rrollo de nueva infraestructura universitaria.

ReconocimientosSe agradece el apoyo financiero por parte de la oficina de la coordinación general

de diseño y desarrollo de ciudad universitaria, a cargo de la Mtra. Guadalupe Valdi-via Urdiales. De igual forma, se agradece ampliamente a los alumnos participantes en los trabajos de campo y laboratorio.


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i. introducciÓn

La Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, atendiendo las necesidades de ampliar la oferta académica en el estado de Chihuahua, construirá un nuevo campus universitario en la ciudad de Cuauhtémoc, Chih., dentro de un predio de 30 hectáreas que le fue donado por el ejido Anáhuac, de esa localidad.

El predio a desarrollar se encuentra localizado al noroeste de la carretera Cuau-htémoc-Anáhuac, aproximadamente a 2.5 km de la interacción vial conocida como el Crucero a Rubio; el polígono está centrado en las coordenadas geográficas 28° 27’ 10.27” Norte y 106° 47’ 46.98” Oeste. Las 30 hectáreas del predio (figura 1) se encuen-tran distribuidas de manera irregular en una figura cuyo máximo eje de extensión alcanza un kilómetro en línea recta en dirección noroeste y poco más de medio kiló-metro en el eje central con dirección noreste. La parte central del polígono, en direc-ción norte-sur, forma la zona de parteaguas dentro del área, con pendientes ligeras a partir de este punto hacia el noroeste y sureste.

Figura 1. Ubicación y características del polígono destinado al nuevo campus de la UACJ en la ciudad de Cuauhtémoc, Chih.

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El área destinada al nuevo campus se encuentra ubicada sobre un paisaje de va-lles de laderas tendidas con lomeríos (INEGI, 2011), los cuales presentan pendientes suaves y pequeñas hondonadas formadas por el drenaje hidrológico natural. La ma-yor parte de la superficie del polígono está cubierta por pastizales, mientras que sólo una porción en la parte centro-noreste contiene matorrales o árboles. Con excepción de las zonas de drenaje natural, las cuales están cubiertas por depósitos sedimenta-rios de origen aluvial, el resto de las áreas están ocupadas por suelos donde afloran rocas ígneas de origen volcánico altamente fracturadas, entre las que destacan las tobas riolíticas e ignimbritas.


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ii. planteamiento

Ante el reto que se planteó la UACJ de extender la oferta académica en el estado de Chihuahua, la institución ha propuesto la construcción de un nuevo campus en la ciudad de Cuauhtémoc, para lo cual encomienda al Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental la tarea de realizar los estu-

dios pertinentes para conocer las características físicas y mecánicas de los suelos en el área a desarrollar.

ANTECEDENTES

Reconocimiento de campo

El polígono del nuevo campus UACJ en Cuauhtémoc (UACJ-CUA) se encuentra situado en una región transitoria entre la provincia fisiográfica de la Sierra Madre Occidental (SMO), dominada por depósitos de rocas ígneas de origen volcánico, y la provincia fisiográfica de Sierras y Llanuras del Norte, específicamente dentro de la sub-provincia de Sierras y Llanuras Tarahumaras (INEGI, 2011). A escala local, el polígono UACJ-CUA está delimitado por rocas sedimentarias formadas por conglo-merados polimícticos cuaternarios, los cuales a su vez están delimitados al noreste, cerca de Laguna bustillos, por depósitos cuaternarios de aluvión. Estas rocas sedi-mentarias tienen su origen a partir de la litificación de sedimentos erosionados de ro-cas preexistentes en la región, como lo son las rocas ígneas. Estos depósitos sedimen-tarios forman los suelos blandos presentes en la zona. Conformando la parte interna del polígono UACJ-CUA, afloran predominantemente dos clases de rocas clasificadas en su conjunto como tobas riolíticas e ignimbritas terciarias (ToTR-Ig) (SGM, 2002). Estas rocas que datan del Oligoceno (30 millones de años aproximadamente) son de origen volcánico, por lo que se clasifican como rocas ígneas extrusivas (figura 2).

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Figura 2. Extracto de la carta geológica de Cuauhtémoc, donde se muestran las principales unidades geológicas en la región. En el círculo rojo se ubica el afloramiento de tobas riolíticas del polígono UACJ-CUA; (INEGI, 2011).

La meteorización del lecho rocoso y las corrientes pluviales han generado en las depresiones de los lomeríos la formación de abanicos aluviales constituidos en su gran mayoría por depósitos de sedimentos conglomerados, los cuales comúnmente co-rresponde a suelos gruesos como la gravas y las arenas; estos suelos forman capas de espesores variables dependiendo de la intensidad de meteorización, rango de trans-porte y sedimentación, generando así parte de la estratigrafía del lugar.


15

iii. metodoloGía

Pruebas de campo

Para lograr un entendimiento más profundo de las características físicas y mecánicas de los suelos y rocas que componen el terreno de desplante del predio, se procedió a formar grupos de trabajo por áreas del conocimiento.

Figura 3. Toma de muestras para estudios de mecánica de suelos.

16


Muestreo

El muestreo de suelos fue superficial y con apego a la normatividad de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT), específicamente en la norma titulada Mues-treo de Materiales para Terracerías M-MMP-1-01/03. El desarrollo de los trabajos de muestreo se realizó sobre siete puntos estratégicamente ubicados; los sondeos a cielo abierto se realizaron con una sección aproximada de 0.60 x 0.60 m a una profundidad variada de 0.80 a 1.50 m (figura 3). De los diferentes estratos que se identificaron a lo largo de la columna del sondeo se tomaron las muestras en cantidades suficientes de suelo, de tal forma que fueran representativas. El material muestreado se almacenó para su traslado en recipientes de plástico previamente identificados. La ubicación de cada uno de los lugares de muestreo fue referenciada geográficamente con ayuda de un equipo de GPS y cada uno de los recipientes fue etiquetado de acuerdo al orden cronológico de la toma de muestra.


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iV. resultados

Geología

El área destinada al nuevo campus está sentada en un terreno de lomeríos con pendientes suaves, en los cuales la mayor parte de la extensión del sue-lo está formada por depósitos de rocas ígneas volcánicas que presentan un intenso grado de fracturamiento. El nivel de fracturamiento es tan intenso

que en general se presenta fracturas con espaciamientos en promedio de uno a tres centímetros, dando forma a depósitos de regolito en forma de lajas (figura 4). Los pla-nos de fractura son continuos con rumbo noreste y presentan un echado cuasi-vertical con promedio de más de 70 grados. La presencia de un fracturamiento tan intenso y el hecho de que los planos de fractura sean tan frecuentes y casi verticales, presenta una condicionante en cuanto a las opciones de cimentación disponibles para la infra-estructura proyectada en esta área.

Como se describe, los principales tipos de rocas son las tobas riolíticas e ignimbritas terciarias, ambos tipos de rocas, de origen volcánico, se forman a partir del asentamien-to de los depósitos volcánicos incandescentes. Estas rocas son formadas por la sedimen-tación de cenizas volcánicas, las cuales se solidifican formando depósitos coherentes que en ocasiones incorporan materiales exógenos. La consolidación de las tobas está dada en la medida de la temperatura que poseen las cenizas durante su depósito, así, a mayores temperaturas, mayor será la consolidación y dureza de las rocas.

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iV. resultados

Figura 4. Tobas riolíticas aflorando dentro de un drenaje fluvial. La me-teorización química ha causado una decoloración de la superficie del mate-rial dándole un aspecto claro. Se aprecia el fracturamiento intenso de este tipo de materiales, común en la zona.

El origen volcánico y de materiales incandescentes en este tipo de rocas, genera una característica particular en los afloramientos presentes, evidenciado por poseer un alto grado de fracturas. Estas fracturas se generan a partir de la contracción de la masa y reducción de volumen generada por el enfriamiento del material incandes-cente. A esto se suman las fracturas generadas por meteorización y en ocasiones por exfoliación de estas rocas (liberación de presión).

Dentro del polígono UACJ-CUA, las rocas de mayor distribución son las tobas riolíticas. Estas rocas poseen un color rojizo a rosado, con alta presencia de fenocris-tales en una matriz silícica. En la parte sur del polígono están presentes depósitos de tobas riolíticas alteradas, aflorando en un área aproximada de una quinta parte de la superficie total. Estas tobas poseen una coloración que varía de grises claros a tonos más obscuros y en ocasiones se aprecia claramente la textura fragmental que distingue estos materiales.

La zona sur del polígono donde afloran las tobas grisáceas presenta una posible alte-ración de las tobas por metasomatismo (evidenciada por alteraciones químicas y oxida-ción), lo cual se suma al fracturamiento y debilidad estructural de las rocas (figura 5).


19

iV. resultados

Figura 5. Tobas riolíticas metasomatizadas (alteradas por fluidos hidro-termales) aflorando cerca de la zona norte del polígono UACJ-CUA.

Mecánica de rocas

Como parte de la caracterización de las propiedades físicas y mecánicas de las ro-cas aflorantes dentro del polígono UACJ-CUA, se localizaron áreas donde fue viable extraer núcleos (muestras inalteradas) de las rocas (figura 6). En total se ubicaron tres áreas para muestreo, donde se tomaron dos muestras en cada área (figura 1). Estas muestras fueron extraídas utilizando un extractor de corazones y una broca extractora de 1.5 pulgadas de diámetro.

Figura 6. Extracción de los núcleos de roca para determinar la capacidad de carga y densidad de las rocas en estado inalterado.

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iV. resultados

Las muestras fueron analizadas en el laboratorio de materiales de la UACJ para determinar sus valores de densidad y resistencia a la compresión (capacidad de car-ga), utilizando una máquina universal marca Forney (figura 7).

Figura 7. Prueba de resistencia a la compresión simple, utilizando una

maquina de carga universal. En la izquierda una muestra antes de la prue-ba y en la derecha una vez fallada, después de la prueba.

Los seis núcleos de roca corresponden a tobas riolíticas con abundancia de fe-nocristales de feldespatos y matriz silicificada, en algunas de las muestras se ob-servaron fragmentos exógenos de rocas (escoria volcánica) y fracturas cerradas por re-mineralización (figura 8).

Figura 8. Núcleos de rocas que fueron sometidos a prueba para determi-nar su resistencia a la compresión. De izquierda a derecha, los primeros dos corresponden a las muestras 936 y 937, los siguientes dos a las muestras 938-A y B y los dos últimos a las muestras 939-A y B (tabla 1).

Los resultados de la capacidad de carga y densidad de las muestras se presentan en la Tabla 1. En esta tabla se pueden observar valores de resistencia que promedian los 300 kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2) y densidades en promedio de 2 gramos por centímetro cúbico (g/cm3). Los resultados obtenidos se encuentran dentro de los rangos normales encontrados en la literatura para las resistencias de las tobas, los cuales varían de 100 a 560 kg/cm2 (Dobson y Nakagawa, 2005; West, 1995).


21

iV. resultados

Tabla 1. Valores de densidad y resistencia a la compresión de las mues-tras de tobas riolíticas.

Muestra Densidad relativa kg/m3 Resistencia corregida kg/cm2

936 2416.67 587.96

937 2133.97 212.68

938-A 1950.00 182.77

938-B 2058.28 279.31

939-A 2095.97 332.24

939-B 2140.00 385.35

Los valores de resistencia a la compresión representan una significativa capacidad de carga por parte de las rocas, cuando se comparan con valores de suelos blandos (se-dimentos). Sin embargo, dichos valores son representativos de las muestras de rocas inalteradas, las cuales a su vez no son representativas de las condiciones generales de superficie dentro del polígono de la UACJ-CUA. Como se describe anteriormente, la mayor parte de la superficie del polígono UACJ-CUA está ocupada por afloramien-tos de rocas que muestran un alto grado de fracturamiento, por lo tanto, los valores de resistencia a la compresión son solo válidos en caso de que alguna de las propues-tas de cimentación considere atravesar la capa fracturada de las tobas y anclarse en la zona no fracturada.

Sondeos geofísicos

La prospección geofísica del terreno se llevó a cabo con la finalidad de determinar el espesor de la zona de fracturamiento en las tobas riolíticas, además del espesor de la capa de sedimentos aluviales dentro de las hondonadas. Para este efecto se realizaron cuatro sondeos de tomografías eléctricas resistivas (TERs), una línea de sismicidad y la medición de la conductividad eléctrica a profundidades de tres y seis metros, localizadas de la siguiente manera (figura 9):

22


iV. resultados

Figura 9. Plano de localización de los estudios de geofísica

La línea C-C’ está ubicada en una zona en donde se encuentra aflorando roca; después de realizado el estudio se puede deducir que la roca sana se encuentra a una profundidad variable que fluctúa entre los 3 a los 5 metros (figura 10), aunque la primera capa de roca es del mismo tipo, ésta se encuentra intensamente fracturada en ambas direcciones.

!

Figura 10. Sondeo de tomografía eléctrica resistiva mostrando la zona de rocas fracturadas (línea roja).


23

iV. resultados

El estudio realizado alcanzó una profundidad de 20 metros y de acuerdo a la sec-ción transversal obtenida se puede interpretar que los tonos rojos y morados (altos valores de resistividad) nos indican la presencia de roca sana, mientras que los tonos verdes y azules (valores bajas de resistividad) nos indican la presencia de roca frac-turada (figura 10).

La línea D-D’ se realizó en una de las hondonadas con la finalidad de verificar el espe-sor de la capa de sedimentos. Los resultados obtenidos nos indican que existe un aflora-miento de roca sana en la parte superior y el resto de la línea se puede interpretar como presencia de material aluvial con un espesor variable de hasta 5 metros (figura 11).

Figura 11. Los tonos verdes y azules indican la presencia de material alu-vial, el color amarillo indica roca sana la cual se encuentra aflorada.

Con la medición de la conductividad eléctrica a las profundidades de tres y seis metros se puede concluir que efectivamente existen núcleos de roca sana que aflora en algunas áreas, principalmente en las partes altas del polígono de estudio. En el valle conformado por los lomeríos se identifica la presencia de los abanicos aluviales compuestos por material producto de la descomposición mecánica de las rocas. A la profundidad de seis metros se puede observar que los núcleos de roca sana convergen para formar una sola estructura de roca sana (figura 12).

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iV. resultados

Figura 12. Resistividad eléctrica a tres metros, dentro del polígono UA-CJ-CUA.

El comportamiento de la estructura del suelo es similar en las dos zonas del par-teaguas; en la zona norponiente también se encuentra una hondonada con materia aluvial que presenta las mismas características que el material estudiado.

Mecánica de suelos

El tercer componente litológico está formado por los conglomerados y depósitos aluviales, los cuales están presentes en las laderas de las colinas y las hondonadas formadas por el drenaje fluvial de la zona. Estos materiales forman depósitos sedi-mentarios de medianamente a bien consolidados y están caracterizados por clastos endógenos en tamaños de gravas medianas a finas, con formas angulares y enclaus-trados en una matriz de materiales limo-arcillosos.

Tabla 2. Localización de los sondeos a cielo abierto.

No. de SondeoLocalización Geográfica

Latitud (N) Longitud (W)No. de Muestra

1 28° 27.50’ 88” 106° 47.46’ 44” Roca fracturada2 28° 27.60’ 84” 106° 47.46’ 20” 9263 28° 27.90’ 00” 106° 47.46’ 02” 927-9284 28° 27.10’ 26” 106° 47.43’ 98” 9295 28° 27.10’ 56” 106° 47.41’ 52” 930-9316 28° 27.10’ 50” 106° 47.33’ 30” Roca fracturada7 28° 27.00’ 70” 106° 47.35’ 50” 933-934


25

iV. resultados

En los sondeos 1 y 6 no se pudo obtener muestra de suelos ya que se encontró de manera superficial el estrato de roca fracturada, aproximadamente a 10 cm de pro-fundidad.

Pruebas de campo

Conjuntamente con los trabajos de exploración y de muestreo, se realizaron en cada estrato de suelo encontrado en los sondeos, los análisis requeridos para determinar el peso específico de lugar, información de gran utilidad para los trabajos en gabinete. El método de prueba utilizado se apegó a las recomendaciones de la norma oficial M-MMP-1-08/03 titulada Masa Volumétrica y Coeficiente de Variación Volumétrica.

Tabla 3. Pesos volumétricos secos del lugar.

So

ndeo

Niv

el d

el

estr

ato

No

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ensa

ye

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el lu

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co

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3)

Pes

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ecifi

co

seco

(kg

/m

3)

2 Superficial 926 6.74 4.76 7410 1556.10 1457.833 Superficial 927 8.96 1.80 2840 1575.40 1445.893 Bajo 928 11.40 1.20 2120 1760.68 1580.475 Superficial 930 2.11 2.11 3150 1493.71 1462.845 Bajo 931 10.77 1.41 2310 1640.43 1480.957 Superficial 933 7.28 2.48 3900 1575.00 1468.127 Bajo 934 13.08 1.61 2680 1669.32 1476.17

Pruebas de laboratorio

Una vez identificadas cada una de las muestras obtenidas en campo, se procedió a realizar las pruebas necesarias para conocer las propiedades índice de cada estrato, obteniendo los siguientes resultados:

Tabla 4. Resumen de resultados de pruebas índice de los materiales.

Car

acte

ríst

icas

So

ndeo

2E

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to 1

So

ndeo

3E

stra

to 1

So

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3E

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7E

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So

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Profundidad (m) 0.0 a 1.0 0.0 a 0.9 0.9 a 1.45 0.0 a 0.3 0.3 a 1.00 0.0 a 0.4 0.4 a 0.1Muestra 926 927 928 930 931 933 934Ensaye 1193 1194 1195 1197 1198 1200 1201

Tamaño máximo 12.5 9.5 9.5 9.5 6.35 9.5 6.35(continúa...)

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iV. resultados

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% retenido en malla 75 mm

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

% que pasa malla 4.75 mm

54.32 62.49 47.72 75.23 80.71 75.16 85.03


23.09 27.19 23.07 24.64 27.24 42.02 49.32


16.81 15.44 15.39 9.82 12.23 21.98 36.39

Límite líquido (%) 35.31 33.63 29.84 27.00 25.62 28.19 28.88Índice plástico 5.86 17.36 5.52 3.92 4.79 10.41 5.20

Contracción lineal (%) 8.90 6.20 7.40 2.20 1.50 5.10 7.20P.V. seco suelto (kg/m3) 1077.43 1264.92 1227.41 1251.28 1316.06 1247.87 1162.63P.E.S. máximo (kg/m3) 1763.35 1724.70 1876.52 1724.18 1759.83 1783.27 1771.29Humedad natural (%) 6.74 8.96 11.40 2.11 10.77 7.28 13.08Humedad óptima (%) 16.49 17.29 14.66 16.20 18.68 15.64 15.84

V.R.S. 5.27 34.78 39.12 41.00 53.90 5.27 1.28Clasificación SUCS SM-SC SC GM SP-SM SM-SC SC SM-SC

Las pruebas realizadas en el laboratorio se hicieron con apego a la normatividad vigente, como se describe a continuación:

Granulometría

La prueba de granulometría consistió en separar el suelo con el objetivo de deter-minar el porcentaje en peso de las partículas de diferente tamaño que lo conforman. En este análisis se utilizó el cribado por mallas, tomando como referencia ecuaciones, procedimientos y recomendaciones establecidas en la norma M-MMP-1-06/03 titula-da Granulometría de Materiales Compactables para Terracerías.

Límites de plasticidad

Los límites de plasticidad o límites de Atterberg, se utilizaron para conocer el comportamiento de un material con respecto a la humedad, es decir, los porcentajes de agua y la consistencia que un material tiene al pasar de un estado a otro (de seco a líquido). Las propiedades plásticas del material determinadas fueron: límite líquido, límite plástico, contracción lineal e índice plástico. Lo anterior se realizó tomando en cuenta como referencia las ecuaciones, procedimientos y recomendaciones estableci-das en la norma M-MMP-1-07/03 titulada Límites de Consistencia.


27

iV. resultados

Peso específico seco máximo

Consiste en determinar la densidad máxima alcanzada por un suelo al ser compac-tado sin triturar los gruesos, incorporando un porcentaje de humedad óptima. Esta información es utilizada como marco de referencia al momento de querer determinar el porcentaje de compactación que el suelo ha adquirido de forma natural o artificia. Todo esto se realizó tomando en cuenta como referencia las ecuaciones, procedimien-tos y recomendaciones establecidas en la norma M-MMP-1-09/06 titulada Compacta-ción AASHTO.

Valor relativo de soporte y expansión

Se define como la relación de las resistencias en porcentaje del material en estudio y de un material estándar, al ser penetrado por un cilindro metálico. La expansión está directamente relacionada con las características plásticas del material. La infor-mación obtenida es indispensable al momento de proyectar estructuras de soporte, ya sea para desplantar un edificio o avenidas. Todo esto se realizó tomando en cuenta como referencia las ecuaciones, procedimientos y recomendaciones establecidas en la norma M-MMP-1-11/0 titulada Valor de Soporte de California (CbR) y Expansión (Exp) en el laboratorio.

Una vez realizadas todas las pruebas y analizados los reporte de los resultados obtenidos, se puede concluir que los materiales producto de la sedimentación fluvial son en la gran mayoría arenas con presencia de finos plásticos, y no plásticos, arenas mal graduadas y muy poco material de grava con presencia de finos no plásticos.

Se puede también concluir que solamente existe un estrato, ya que los datos de las pruebas de campo, así como las de laboratorio, reflejan características muy similares en todos los materiales. Como se mencionó, estos materiales se encuentran en todas las laderas de las colinas y las hondonadas de los valles, y alcanzan espesores de hasta 5 metros en algunos lugares, sobre todo en los valles, dado que en las crestas solamente alcanzan pocos centímetros de profundidad.

Obtención de los parámetros de resistencia

Para conocer los parámetros de resistencia se utilizó la cámara de compresión triaxial, realizando una prueba rápida sin consolidación y sin drenaje. Esta prueba se realizó sobre especímenes remoldeados, manteniendo las características de hume-dad y peso volumétrico seco del lugar como condición para representar las condicio-nes originales, ya que debido a las características del terreno es imposible obtener una muestra inalterada para dicho fin.

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La prueba se realizó por triplicado a la misma muestra, variando la presión hi-drostática y aplicando carga axial hasta conocer su resistencia máxima y así obtener los parámetros de resistencia del suelo:

Tabla 5. Valores de resistencia al corte, prueba de compresión triaxial.

Cohesión (kg/cm2) Ángulo de fricción interna

0.975 22.63°


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V. conclusiones

Dentro del predio en estudio se pudieron identificar dos tipos de materiales, el primero que se encuentra en las crestas de los lomeríos, se compone de rocas ígneas extrusivas altamente meteorizadas que presentan fractura-miento intenso en ambas direcciones; esta condición se guarda hasta una

profundidad aproximada de cinco metros, después de esta profundidad se considera que la roca está sana y cuenta con una resistencia a la compresión aceptable de acuerdo a valores publicados. En las colinas se puede apreciar afloramiento de roca sana en algunos puntos muy específicos; fue ahí en donde se pudo extraer núcleo de roca para su prueba a la compresión axial simple. El segundo material es un suelo aluvial el cual se extiende desde las colinas hasta los valles alcanzando profundida-des de 40 centímetros en las partes más altas y hasta cinco metros en las partes ba-jas. De los resultados de las pruebas de laboratorio se puede deducir que el material en estudio pertenece al grupo de de las arenas, las cuales en su mayoría y de acuerdo al sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) pertenecen a un grupo frontera de los materiales con presencia de finos no plásticos y dependiendo del agente gene-rador del suelo lo puede convertir en suelo plástico. El grado de acomodo alcanzado por las partículas en su estado natural es en promedio del 84% de su peso volumétrico seco máximo, lo que quiere decir que se encuentra en estado casi suelto. Del recorrido de campo se pudo observar que el predio esta divido por un parteaguas perfectamente delimitado por las crestas de los lomeríos y que forman dos valles, los cuales presen-tan características similares en cuanto a sus características geomorfológicas.

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Vi. recomendaciones

Dadas las características del terreno y la amplitud del predio, se puede con-siderar que este estudio es de exploración y sirve únicamente como infor-mación general sobre las características físicas y mecánicas de la compo-sición del subsuelo. Una vez que se haya identificado perfectamente la

siembra de los edificios y los proyectos ejecutivos de los mismos, se podrán conocer las necesidades de cargas de cada caso en particular y se puede realizar un estudio puntual para definir el tipo de cimentación más recomendable.

iV. resultados

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iV. resultados

Vii. referencias

Dobson, P., Nakagawa, S., 2005. Summary of rock-property measurements for Hong Kong Tuff samples. Ernest Orlando Lawrence, berkeley National Laboratory; report LbNL-58878. http://escholarship.org/uc/item/57k9r9xb

Google Earth. Google, 2011., Software libre para visualización de imágenes satelita-les. Localización del área en estudio. http://www.google.com/earth/index.html.

Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI)., 2011. Prontuario de información geográfica municipal de los Estados Unidos Mexicanos. Cuau-htémoc, Chihuahua. Clave geoestadística 08017.

Servicio Geológico Mexicano (SGM)., 2002. Carta Geológico-Minera Chihuahua H13-C66, Chih., Esc. 1:50,000. 1ra ed. http://www.coremisgm.gob.mx.

Tersaghi, k., Peck, R.b., Mesri, G., 1996. Soil Mechanics in Engineering Practice. Wiley-Interscience, 3rd edition. 592 p.

West, T. R., 2005. Geology applied to engineering. Prentice Hall, USA. 560 p.

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Normatividad citada

ASTM-C-42 Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed beams of Concrete.M-MMP-1-01/03 Secretaría de Comunicaciones y Transportes, SCT, Muestreo de

Materiales para Terracerías.M-MMP-1-08/03 Secretaría de Comunicaciones y Transportes, SCT, Masa Volumé-

trica y Coeficiente de Variación Volumétrica. M-MMP-1-04/03 Secretaría de Comunicaciones y Transportes, SCT, Contenido de

Agua.M-MMP-1-06/03 Secretaría de Comunicaciones y Transportes, SCT, Granulometría

de Materiales Compactables para Terracería. M-MMP-1-07/03 Secretaría de Comunicaciones y Transportes, SCT, Límites de Con-

sistencia.M-MMP-1-09/06 Secretaría de Comunicaciones y Transportes, SCT, Compactación

AASHTO.M-MMP-2-02-058/04 Resistencia a la Compresión Simple de Cilindros de Concreto.NOM-C-109 Secretaría de Comunicaciones y Transportes, SCT, Industria de la Cons-

trucción–concreto–cabeceo de especímenes cilíndricos.

g c , c de... · la parte central del polígono, en direc-ción norte-sur, forma la zona de...

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