RELACIONES GEOELECTRICAS EN LA EXPLORACION GEOTECNICA.

Daniel Eduardo Arias, Oscar Echeverri Ramrez, Fabin Hoyos Patio

RESUMENLa resistividad elctrica de los geomateriales ha sido utilizada ampliamente en la prospeccin de aguas subterrneas, y en forma ms limitada en la exploracin geotcnica. Este trabajo surge como respuesta a la necesidad de avanzar en el conocimiento de la relacin entre resistividad elctrica y caractersticas de los geomateriales, de utilidad en la prctica geotcnica. La investigacin ha sido concentrada a los suelos derivados de rocas cristalinas del altiplano central de Antioquia, a partir de sondeos elctricos verticales (SEV), ensayos de penetracin estndar y ensayos de caracterizacin en laboratorio. Los resultados de la investigacin indican que es posible diferenciar con razonable certeza los geomateriales del subsuelo con base en su resistividad elctrica, cuando se integra en la interpretacin de los sondeos los valores de resistividad con un adecuado conocimiento de la geologa local. . Palabras Claves: ensayo de penetracin estndar, ensayo de laboratorio, geomaterial, geologa local, resistividad elctrica, sondeo elctrico vertical.

ABSTRACTThe electrical resistivity of geomaterials is has been widely used in groundwater prospection, and in a more limited extent in geotechnical engineering. This work is intended to contribute to the understanding of the relationship between geomaterials resistivity and physical characteristics. The research has been concentrated in, but no limited to, residual soils derived from igneous and metamorphic rocks in the Antioquia Central Highland, using the results of vertical electrical sounding (VES), coupled with standard penetration and laboratory tests. The results of this research indicate that it is possible discriminate the geomaterials in the subsoil based on the geoelectrical resistivity when it is coupled with an appropriated knowledge of local geology. Key words: geophysical prospection, local geology, mechanical sounding, vertical geoelectrical sounding

1. INTRODUCCIN En la prctica geotcnica es comn la exploracin del terreno mediante tcnicas de perforacin, ya sea por percusin y lavado o por rotacin, procedimientos que son bastante costosos; en muy pocos proyectos se utilizan las tcnicas de prospeccin geofsica, en particular geoelctrica, debido, en gran medida, al desconocimiento de esta valiosa herramienta. El diseo de obras de infraestructura demanda tcnicas de generacin de informacin del subsuelo eficientes en trminos de calidad de la informacin, y de tiempo y costo de obtencin de la misma. La posibilidad de conseguir este objetivo se encuentra en gran medida en la aplicacin de mtodos geofsicos.Las tcnicas de geofsica aplicada estn orientadas a distinguir o reconocer formaciones geolgicas que se encuentran en profundidad mediante la medicin de un parmetro fsico asociado a ellas: la densidad, la velocidad de las ondas elsticas, la resistividad elctrica. Los mtodos geofsicos son particularmente tiles cuando existen contrastes bien definidos entre las propiedades de materiales del subsuelo y son utilizados para cartografiar horizontes de suelo, y la posicin del nivel fretico y del basamento. La profundidad de penetracin y la resolucin de estos mtodos varan dependiendo del equipo que se utilice y de las condiciones del terreno. En la investigacin geotcnica los mtodos de exploracin geofsica deben ser utilizados en combinacin con la observacin directa en campo y los sondeos mecnicos; los primeros pueden ser muy tiles como gua para determinar la localizacin de los sondeos mecnicos. Los mtodos ssmicos han sido utilizados para investigar la litologa del subsuelo y estimar propiedades geomecnicas a partir de correlaciones propuestas de stas con la velocidad de las ondas elsticas. Los mtodos geoelctricos han sido tradicionalmente utilizados ampliamente en la prospeccin de aguas subterrneas; su utilizacin en la investigacin geotcnica ha sido marginal, orientada generalmente a identificar el espesor del regolito o la geometra de las masas movilizadas en deslizamientos profundos y, slo en ocasiones, a investigar la litologa del subsuelo. El radar de penetracin, GPR que presenta de manera rpida y directa los contrastes litolgicos en el subsuelo, ha tenido una amplia difusin en los ltimos aos como herramienta til en la investigacin del subsuelo, aunque presenta la limitacin de disminuir sensiblemente la resolucin cuando se trata de aumentar la profundidad de investigacin. Otros mtodos geofsicos, en particular la gravimetra y la magnetometra son mtodos tiles en investigaciones a escala regional, poco comunes en la prctica geotcnica. La utilizacin de los mtodos geofsicos en geotecnia presenta dos dificultades mayores desde el punto de vista de la percepcin de los usuarios: una, la incapacidad de entender su potencialidad de quienes las desconocen completamente, y dos las expectativas exageradas de quienes cuentan con una informacin incompleta sobre sus potencialidades y sus limitaciones. En este artculo presentamos una propuesta de utilizacin de los sondeos elctricos verticales (SEV) en la investigacin geotcnica en suelos residuales derivados de rocas cristalinas, a partir de los resultados de varios centenares de sondeos en el Altiplano Central de Antioquia, ejecutados durante la investigacin hidrogeolgica de los Valles de San Nicols y de la Unin (Universidad Nacional, 2000), y complementados con la investigacin detallada con sondeos elctricos verticales acoplados a sondeos mecnicos con registro de resistencia a la penetracin estndar y recuperacin de muestras para ensayos de caracterizacin y propiedades geomecnicas, en desarrollo de la tesis de grado de uno de los autores (Arias, 2011), en la Vereda Rosario del Municipio de Marinilla. En la Figura 1 se ilustra la localizacin de los sondeos ejecutados en ambas investigaciones. Los resultados de esta investigacin indican que la resistividad de los geomateriales permite discriminar adecuadamente entre diferentes tipos de materiales de inters en geotecnia y condiciones de saturacin, aunque no es posible establecer relaciones significativas entre valores de resistividad y propiedades geomecanicas.2. LA INVESTIGACIN GEOELCTRICA APLICADA EN GEOTECNIA.Los mtodos geofsicos se basan en la medicin de algunas propiedades fsicas de los materiales de la corteza terrestre: la densidad, el campo magntico, la conductividad elctrica, velocidad de transmisin de ondas elsticas, etc. La interpretacin de dichas mediciones con base en los contrastes entre ellas y las anomalas observadas, permite preparar modelos de las caractersticas del subsuelo y de su distribucin espacial. La interpretacin de los datos geofsicos tiene dos niveles: uno, el modelamiento matemtico en el que se definen las combinaciones de valores de la propiedad que se mide y de la geometra de las masas de suelo o de roca, coherentes con las mediciones hechas en el terreno, y dos, la interpretacin de los modelos en trminos geolgicos, hidrogeolgicos o geotcnicos. En la interpretacin geolgica y geotcnica se combinan modelos

Figura 26. Localizacin de los sondeos elctricos verticales y las perforaciones mecnicas en los valles de San Nicols y la Unin, en esta investigacin.

matemticos de la geometria de las masas de geomateriales y su resistividad con la informacin geolgica para producir una interpretacin fsica del sondeo geoelctrico. Finalmente, de la combinacin de los modelos fsicos con la informacin geolgica e hidrolgica existente resulta un modelo que permite estimar comportamientos mecnicos probables del subsuelo. Los estudios elctricos de superficie representan un mtodo de anlisis de los geomateriales en trminos de sus propiedades elctricas. De ellas la resistividad ha sido relacionada con parmetros petrofsicos como la porosidad y el grado de saturacin, entre otros; tambin se ha utilizado este mtodo para determinar la existencia de contaminantes en el terreno, antes de iniciar programas de exploracin de alto costo.La adquisicin de datos de campo puede llevarse a cabo con configuraciones de electrodos que pueden variar su arreglo y que dependen estrictamente del objeto para el cual se realiza la exploracin. Una configuracin corriente en estos mtodos elctricos es el Sondeo Elctrico Vertical (SEV), dado que es posible producir modelos unidimensionales que corresponden a puntos discretos en la superficie. Existen otras tcnicas geofsicas elctricas o electromagnticas que miden la resistividad de los materiales, o en algn caso su inverso la conductividad. Algunas de estas tcnicas son mucho ms modernas y ms precisas que los sondeos elctricos verticales (SEV), pero estos se siguen utilizando, por su sencillez y la relativa economa del equipo necesario. Otro mtodo de uso frecuente es el Sondeo Elctrico Horizontal (SEH), conocido tambin como calicata geoelctrica adoptado cuando se desean registrar cambios laterales de la litologa investigada. Menos comn pero con buenas perspectivas es el mtodo de autopotencial (SP). De introduccin reciente es la tomografa elctrica bidimensional, en la que el proceso de adquisicin de datos est totalmente automatizado. Esto permite realizar un gran nmero de medidas, tanto en profundidad como lateralmente, en corto tiempo (del orden de 500 medidas en una hora y media), obteniendo modelos bidimensionales de excelente calidad.La finalidad del sondeo elctrico vertical (SEV) es determinar la distribucin vertical en profundidad de las resistividades aparentes bajo el punto sondeado a partir de medidas de la diferencia de potencial en la superficie y, a partir de ellas, inferir la distribucin vertical de geomateriales presentes en el subsuelo bajo el supuesto que el terreno est formado por unidades discretas de material dispuesto en capas paralelas. En un SEV se introduce una corriente elctrica continua en el terreno mediante un par de electrodos AB y se mide la diferencia de potencial que genera en el terreno mediante un par de electrodos MN. A partir de la resistencia elctrica calculada con los valores de intensidad y diferencia de potencial, y de las distancias entre los electrodos de potencial y de corriente, se calcula la resistividad aparente. Los detalles de la tcnica de medicin y de interpretacin son bien conocidos y se encuentran en textos convencionales.La profundidad de penetracin de la corriente elctrica depende de la separacin de los electrodos inyectores AB. Si la distancia entre los electrodos AB aumenta, la corriente circula a mayor profundidad pero su densidad disminuye. Para un medio istropo y homogneo, el 50% de la corriente circula por encima de la profundidad AB/2 y el 70.6% por encima de una profundidad AB (Orellana, 1982). Sin embargo, no es posible fijar una profundidad lmite por debajo de la cual el subsuelo no influye en el SEV, ya que la densidad de corriente disminuye de modo suave y gradual, podra pensarse que es proporcional a AB. Sin embargo esto slo es vlido para un subsuelo homogneo.La interpretacin de la informacin generada en los sondeos geoelctricos presenta su mayor dificultad cuando se trata de pasar del modelo terico de combinaciones de estratos y resistividades al modelo fsico de estratos y geomateriales. En este paso el ingeniero se enfrenta con el problema que no existe una correspondencia biunvoca entre valores de resistividad y materiales, como puede apreciarse en la Tabla 1, lo que exige un conocimiento previo de la geologa y las formaciones superficiales de la zona donde se desarrolla la investigacin, de su comportamiento probable al paso de la corriente electrica, y una elevada capacidad de interpretacin de tipo heurstico. Los valores de resistividad de un geomaterial pueden variar dentro de amplios lmites debido al hecho que la conductividad elctrica, y la resistividad, tienen dos componentes: la conductividad electrnica, debida al movimiento de electrones en la masa del geomaterial, y la conductividad electroltica, debida al movimiento de iones en los fluidos que llenan los intersticios del geomaterial. Esta ltima puede predominar, de modo que un material con elevada resistividad puede presentar una muy baja resistividad si se encuentra saturada con fluidos cargados de sales. En condiciones normales de la prctica geotcnica es posible asignar intervalos de valores razonablemente acotados a los geomateriales de una zona determinada y contar con lo que podra llamarse una calibracin local en trminos de los geomateriales de las formaciones superficiales comunes en la zona.

Tabla 1. Valores tpicos de resistividad (Universidad Nacional, 2000)MaterialResistividad (m)

Basamento. Roca sana con diaclasas espaciadas>10000

Basamento. Roca fracturada1500-5000

Basamento. Roca fracturada saturada con agua corriente100-2000

Basamento. Roca fracturada saturada con agua salada1-100

Gruss no saturado500-1000

Gruss saturado40-60

Saprolito no saturado200-500

Saprolito saturado40-100

Gravas no saturadas500-2000

Gravas saturadas300-500

Arenas no saturadas400-700

Arenas saturadas100-200

Limos no saturados100-200

Limos saturados20-100

Limos saturados con agua salada5-15

Arcillas no saturadas20-40

Arcillas saturadas5-20

Arcillas saturadas con agua salada1-10

Andosoles secos1000-2500

Andosoles no saturados300-1000

Andosoles saturados30-50

Algunos rasgos del subsuelo de inters geotcnico presentan intervalos de valores tpicos: el contraste de valores entre el regolito y el basamento rocoso, la abrupta disminucin de resistividad asociada a las condiciones de saturacin al alcanzar el nivel fretico, los valores bajos de resistividad de las arcillas en ambientes sedimentarios, o los valores anmalos de baja resistividad en rocas y aluviones, asociados a la ocurrencia de acuferos salobres, y los valores anmalos de alta resistividad de las zonas afectadas por movimientos de masa son elementos que pueden ser captados rpidamente y aplicados con provecho.

GEOLOGA El rea del proyecto se encuentra en el ncleo igneometamrfico de la Cordillera Central. Numerosos autores, han descrito, estudiado y discutido durante decenios la geologa y la geomorfologa de esta zona. Los enfoques de los estudios disponibles varan segn sea el objeto de cada uno de ellos. Para los fines de esta investigacin, los suelos residuales derivados de las rocas del basamento constituyen el aspecto relevante. El sitio de la investigacin detallada de Arias (2011) tuvo lugar sobre suelos residuales derivados de cuarzodiorita del Batolito Antioqueo.Los estudiosos de la geologa se encuentran de acuerdo en la afirmacin bsica que el basamento rocoso est formado por rocas cristalinas fracturadas: granitoides del Batolito Antioqueo (Kqd), serpentinitas, dunitas (Kum), y metasedimentos (Pmr) y anfibolitas del Grupo Ayur Montebello (Pam), de acuerdo con la terminologa propuesta por Botero (1963) y Restrepo & Toussaint (1987) en la cartografa actual. En la Figura 2 se encuentra el mapa geolgico del Valle de san Nicols.En el rea del proyecto la roca sana o ligeramente meteorizada aflora slo en unos pocos sitios a lo largo de las vas principales, en tres canteras abandonadas y en algunos tramos de las quebradas, razn por la cual la presentacin en detalle de la litologa no tiene relevancia; por el contrario, en este artculo el nfasis se har en los suelos residuales derivados de las rocas del basamento.Las caractersticas y el espesor de perfil de meteorizacin vara en las diferentes unidades litolgicas y geomorfolgicas. El rasgo comn es la ocurrencia de una gruesa secuencia de suelo residual maduro y suelo saproltico, cuyo espesor medio alcanza los 75 m, con una desviacin normal de 45 m y valores mximos de 120 m. En el perfil de meteorizacin de los Metasedimentos del Grupo El Retiro pueden diferenciarse dos niveles: el suelo residual maduro y el saprolito. El nivel de gruss no ha sido observado en la zona de estudio correspondiente a este informe, ni se encuentra registrado en la literatura. El suelo residual maduro, compuesto por limos de baja compresibilidad y baja permeabilidad, presenta un color pardo rojizo caracterstico; en algunos puntos el suelo residual maduro es de color pardo amarillento plido. El saprolito, de color pardo rojizo con bandas claras, es una arena limosa de baja permeabilidad.La meteorizacin de las anfibolitas de Medelln produce perfiles de meteorizacin en los que se puede diferenciar tres niveles, suelo residual maduro, saprolito y gruss. En esta unidad los espesores el horizonte de saprolito normalmente es menor que en las rocas granitoides del Batolito Antioqueo y rara vez se encuentra el nivel de gruss. El suelo residual maduro es un limo de color pardo rojizo, de baja compresibilidad y baja permeabilidad. El saprolito es una arena limosa con valores de cohesin bajos. Cuando se encuentra el nivel de gruss, est compuesto de arenas finas de color gris verdoso.Los productos de meteorizacin de las Dunitas de Medelln estn compuestos de limos de baja compresibilidad y baja permeabilidad, de color pardo, pardo amarillento y pardo rojizo, cuya caracterstica ms destacada es su elevada relacin de vacos que puede ser mayor que 3.La meteorizacin de las rocas del Batolito Antioqueo, de las cuales puede considerarse que forma parte el Stock de Samarcanda, ha dado lugar a un perfil de meteorizacin descrito por Carrillo (1973), Hoyos et al (1984) y Villegas (1981) con tres niveles bien diferenciados: suelo residual maduro, saprolito y gruss. El suelo residual maduro est formado por limos de baja a mediana compresibilidad y baja permeabilidad, de colores variados desde el rosado al color pardo amarillento; el saprolito, compuesto por arenas limosas, tiene un aspecto abigarrado con manchas de colores diferentes de ocre, pardo, blanco y purpura. El nivel inferior de meteorizacin es una arena gruesa limosa de colores claros en la que es posible reconocer los restos de los minerales del protolito. Adems de los suelos residuales ya descritos se encuentran en la zona un conjunto de depsitos sedimentarios aluviales y de vertiente que fueron objeto de investigacin: Los depsitos de terraza estn formados por arenas y gravas finas; los cantos y bloques son escasos y en la mayor parte de los depsitos estn ausentes. Su espesor rara vez pasa de 3 m (Universidad Nacional, 2000). Los niveles superiores de terrazas presentan una cubierta de andosoles que no se encuentra en los depsitos de la vega aluvial ni en los niveles ms bajos de terrazas.Los depsitos aluviales del Rio Negro y sus afluentes formados por arenas y gravas cuyo espesor rara vez supera los 20m (Universidad Nacional, 2000).Los depsitos de ladera estn formados generalmente por una matriz de limo de color pardo amarillento a pardo rojizo, que rodea cantos y bloques de roca. Algunos de los depsitos no estn cubiertos por el manto de andosoles comn en la zona, elemento indicador de su emplazamiento reciente.En toda la extensin del rea estudiada, excepto en los depsitos de ladera y en los aluviones recientes, se encuentra un manto superficial de andosoles, descritos usualmente en la literatura como cenizas volcnicas, cuyo espesor medio es de 0.8 m. Depsitos antrpicos. Esta unidad tiene cierta importancia en la zona donde se desarroll la investigacin por la ocurrencia de llenos controlados en el aeropuerto Jos Mara Crdoba y la presa del embalse La Fe. Estn compuestos de limos seleccionados y compactados con base en diseos especiales para cada caso.En la Tabla 1 se encuentran los valores medios y las desviaciones estndar de las caractersticas y propiedades geotcnicas de algunos suelos que conforman las formaciones superficiales del rea en la que se desarroll la investigacin. Tabla 1 Caractersticas y Propiedades de los Suelos Formaciones Superficiales (CHS, 2001).FormacinTQsraTQsrmTQsrqQalQdlQdt

PropiedadUnidad

Peso unitariokN/m317,416,818,114,317,6

1,60,90,92,43,6

Humedad%4634507257

31107,42748

Gravedad Especifica2,72,762,662,692,79

0,050,030,020,60

Pasa #75%7285618456

2797172

Lmite Lquido6150477932

2486155

Lmite Plstico4640335225

1148113

CohesinkPa3925313930

231572124

Angulo de friccin2524201813

9105910

Mdulo edomtricokPa-15*10-45*10-47*10-4

Permeabilidadcm/s6*10-74*10-74*10-54*10-7

Infiltracincm/h4,20,63,764 (e)10,8

3,1---2,723 (e)5,6

AutopotencialmV41601

1124215

CICme/100g5,855,97,555,5

1,42,10,50,62,1

pH55,25,45,36,35,5

0,600,60,20,60,6

TQsra: suelos residuales derivados de anfibolita, TQsrm: suelos residuales derivados de metasedimentos TQsrq: suelos residuales derivados de cuarzodiorita, Qal: depsitos aluviales, Qdl: depsitos de ladera, Qdt: depsitos de terraza aluvial.

Figura 2. Geologa del Valle de San Nicols.

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIN En el desarrollo de esta investigacin trabajamos en tres niveles diferentes y complementarios: el registro sistemtico de sondeos elctricos verticales en un amplia zona que comprendi los valles de San Nicols y La Unin, el registro de sondeos elctricos verticales acoplados a registros de penetracin estndar y caracterizacin geomecnica en la vereda Rosario, Marinilla del Valle de San Nicols. La interpretacin de las curvas de resistividad aparente para llevarlas a valores de resistividad real y espesor de estratos geoelctricos fue hecha finalmente mediante el programa WINSEV.La sntesis de los registros de valores de resistividad de geomateriales en los Valles de San Nicols y La Unin se encuentra en la Tabla 2, con valores medios, mximos y mnimos. En ella puede apreciarse una amplia variacin en los valores de resistividad de cada material que puede ser explicada por las variaciones mismas las caractersticas fsicas de los materiales y por las amplias variaciones de humedad que se dan en condiciones naturales que fueron investigadas en pruebas de banco que sern detalladas ms adelante. Las variaciones pueden ser ms marcadas cuando el agua que satura el geomaterial est cargada de sales por encima de los niveles corrientes en las corrientes superficiales y en las aguas subterrneas, del orden de 50 a 100 m.Tabla 2. Valores de resistividad de geomateriales en los Valles de San Nicols y La Unin.GeomaterialResistividad (m)

MximaMnima

Andosol (ceniza volcnica)670250030

Arcilla no saturada203010

Arcilla saturada15305

Arena aluvial no saturada230360150

Arena aluvial saturada14018020

Suelo residual maduro9020015

Saprolito no saturado30057080

Saprolito saturado9020030

Gruss no saturado9002200150

Gruss saturado25065040

Basamento cristalino> 10000

En esta sntesis tabulada puede apreciarse una amplia variacin en los valores de resistividad de cada material que puede ser explicada por las variaciones mismas las caractersticas fsicas de los materiales y por las amplias variaciones de humedad que se dan en condiciones naturales que fueron investigadas en pruebas de banco que sern detalladas ms adelante. Las variaciones pueden ser ms marcadas cuando el agua que satura el geomaterial est cargada de sales por encima de los niveles corrientes en las corrientes superficiales y en las aguas subterrneas, del orden de 50 a 100 m.La mayor variacin relativa se presenta en el caso de los andosoles. La explicacin a esta variacin extrema puede darse en razn de la relacin de vacos y la alta capacidad de retencin de humedad, caracterstica de este tipo de suelo; las variaciones de humedad gravimtrica pueden ser extremas, desde la condicin seca al aire, alrededor de 5%, hasta valores superiores al 100% en condicin saturada. En este caso la conductividad electroltica, que vara con el contenido de humedad, domina la seal de resistividad.La menor variacin relativa se presenta en el caso de las arcillas dado que en este geomaterial el contenido de humedad en el sitio vara usualmente alrededor de su lmite plstico. En este caso la conductividad electrnica, que depende del contenido y de minerales de arcilla presentes en el suelo, domina la seal de resistividad.Los valores de resistividad de arena aluvial corresponden todos a depsitos superficiales en la misma cuenca, formados en condiciones de sedimentacin similares, que se encuentran en condiciones ambientales similares, lo que explica su homogeneidad, que puede apreciarse en la relacin entre el valor mximo y medio. El valor mnimo de la resistividad en arena aluvial saturada corresponde a unos pocos casos que pueden explicarse por el posible contenido de limo en la arena de los sitios donde fueron realizados los SEV.Los valores de resistividad del suelo residual maduro presentan una dispersin un poco mayor que la de las arenas. Debe tenerse en cuenta que aqu se trata de un material limoso cuya composicin y saturacin cambia en profundidad, en un mismo SEV, y puede cambiar de sitio en sitio debido a la composicin de la roca original y del estado de meteorizacin. Los valores mnimos encontrados pueden estar asociados a la ocurrencia del nivel fretico.Los valores de resistividad ms elevados registrados en el saprolito que en el suelo residual maduro pueden ser explicados en razn del mayor contenido de arena compuesta de partculas de cuarzo y feldespato en este horizonte. Igual anotacin puede hacerse sobre la resistividad registrada en el nivel de gruss.La comparacin de los valores de resistividad del conjunto de los sondeos en los valles de San Nicols y la Unin (VSU), con los valores del sector explorado en detalle en la Vereda Rosario (VR), presentados en la Tabla 3, puede apreciarse la coherencia de los valores de ambos conjuntos, excepto en el caso de los andosoles, cuya explicacin puede encontrarse en el hecho que los sondeos VR fueron ejecutados todos en un corto intervalo de tiempo en perodo lluvioso, lo cual implica que tales andosoles estaban en condicin saturada o prxima a ella, a las que corresponden valores bajos de resistividad, en tanto que los sondeos del conjunto VSU fueron ejecutados en un intervalo de 5 meses, durante los cuales encontramos un amplio espectro de condiciones de saturacin a las que pueden corresponder, y de hecho corresponden, valores de resistividad en un intervalo muy amplio. Tabla 3. Comparacin de los valores de resistividad de geomateriales en los Valles de San Nicols y la Unin (VSU) con los correspondientes a la Vereda Rosario (VR).GeomaterialResistividad (m)

VRVSUVRVSUVRVSU

MximoMximoMnimoMnimo

Andosol (ceniza volcnica)406709025003050

Suelo residual maduro120902502002015

Saprolito no saturado22030057557080100

Gruss no saturado128090030002200150150

En la Tablas 2 y 3 debe destacarse que los valores correspondientes a los diferentes materiales se superponen parcialmente en su segmento inferior lo que dificulta la interpretacin. Por otra parte, si se considera que el intervalo de valores de resistividad es muy amplio, en tanto que el intervalo de valores de caractersticas y propiedades geomecnicas es relativamente estrecho, no es posible establecer relaciones cuantitativas entre una y otras. En la Figura 3, se encuentran los valores de resistividad elctrica versus profundidad, de los sondeos ejecutados en la Vereda Rosario; en ella se puede apreciar slo una ligera tendencia positiva en el cambio de los registros de resistividad hasta los 8 m; a partir de esta profundidad la variacin de la resistividad es ms pronunciada. De hecho el cambio en perfil geotcnico, al pasar de suelos residuales maduros a saprolito no es muy pronunciado, en tanto que hasta llegar al nivel de gruss hay un cambio significativo en las caracteristicas y propiedades geomecnicas y en la resistividad.

Figura 3. Valores de resistividad elctrica versus profundidad.

Figura 4. Resultados tabulados del nmero de golpes del ensayo de penetracin estndar (NSPT) Vs la resistividad real (m) en dada sondeo elctrico realizado.

En la Figura 4 presentamos los valores de resistividad elctrica versus los valores de resistencia a la penetracin estndar NSPT, en la que no es posible identificar una tendencia de correlacin til en la investigacin geotcnica. Este resultado est en la misma lnea de la anotacin de prrafos anteriores en el sentido que la resistividad elctrica est relacionada con las caractersticas mineralgicas, de densidad y de saturacin del terreno pero no directamente con sus propiedades geomecnicas.

CONCLUSION Ya fue anotado cmo la prctica geotcnica corriente presenta un retraso notable respecto al uso de tcnicas geofsicas en la generacin de informacin relevante para los proyectos. El uso de mtodos geoelctricos para la caracterizacin de suelos con nfasis en geotecnia ha sido poco utilizado a nivel mundial, solo algunos artculos han mostrado su inters al intentar relacionar algunos registros de resistividad con condiciones geolgicas y/o geotcnicas. De los resultados de esta investigacin puede concluirse que los registros de resistividad elctrica permiten discriminar con razonable seguridad los tipos de geomaterial que se encuentran en el subsuelo, aunque no es posible correlacionarlos directamente con caractersticas y propiedades geomecnicas. Los valores de resistividad para los diferentes materiales, propuestos en las Tablas 1 y 2, han sido validados para los andosoles, los depsitos aluviales y depsitos de ladera y para los suelos residuales derivados de cuarzodiorita del Batolito Antioqueo y por extensin los valores de resistividad de otros suelos residuales derivados de rocas cristalinas. Lo anterior permite obtener informacin de alta valor agregado con un costo comparativamente bajo, en una relacin 2:1 y mayor, con respecto a los mtodos tradicionales de auscultacin del terreno. Como ejemplo, el costo de un SEV para un proyecto de ingeniera en suelos residuales se encuentra del orden de 2 S.M.L.V.M para una profundidad de investigacin mayor de 50m, comparado con una perforacin de esta magnitud que en promedio tendra un coste de 10 S.M.L.M.V e inclusive an ms si se perforan niveles de roca. En el caso de los depsitos de vertiente este costo puede ser de 20 S.M.L.M.V, y en los aluviones llegara hasta los 30 S.M.L.M.V. Adicionalmente la logstica de desplazamiento y el menor tiempo de generacin de informacin, es una ventaja que genera valor agregado para los proyectos de ingeniera.

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