u7-técnicas de prospección e investigación

Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional Rosario

Departamento de Ingeniera Civil.

Geologa Aplicada a la Ingeniera Civil y al Medio Ambiente

Unidad Temtica 7

TCNICAS DE PROSPECCIN E INVESTIGACIN

2 Ao - Ingeniera Civil

Docentes:

Ing. Claudio Giordani Ing. Gustavo Lanzone

-TCNICAS DE PROSPECCIN E INVESTIGACIN- Unidad Temtica 7 del Curso Geologa Aplicada a la Ingeniera Civil y al Medio Ambiente

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INTRODUCION. Antes de acometer cualquier proyecto u obra de ingeniera civil o edificacin, es necesario conocer las caractersticas del terreno sobre el que se va a asentar. Con este fin, se debe realizar un reconocimiento geotcnico del terreno, cuyos objetivos son: Definicin de las condiciones geolgicas e hidrogeolgicas de la zona, con sus perfiles estratigrficos, as como las propiedades fsico-mecnicas del suelo y todas las caractersticas del mismo, necesarias para el clculo y proyecto correspondiente, previendo las posibles variaciones que introducir la obra en las condiciones del terreno. Definicin de la tipologa y dimensiones de la obra, de tal forma que las cargas generadas por cimentaciones, excavaciones y rellenos, o las cargas soportadas por estructuras de contencin, no produzcan situaciones de inestabilidad o movimientos excesivos de las propias estructuras o del terreno, que haga peligrar la obra estructural, o funcionalmente. Determinacin de problemas constructivos:

o Tipo de cimentacin, nivel de apoyo, presin de trabajo, etc.

o Determinacin del volumen, localizacin y tipo de materiales que han de ser excavados, as como la forma y maquinaria adecuada para llevar a cabo dicha excavacin.

o Talud de excavacin / contencin de paredes.

o Agresividad de suelos y agua.

o Solucin a problemas del terreno.

o Localizacin y caracterizacin de materiales para prstamos.

o Problemas relacionados con el agua:

o Profundidad del nivel fretico.

o Riesgos debidos a filtraciones, arrastres, erosiones internas, sifonamiento, accin de la helada, etc.

o Influencia del agua en la estabilidad y asiento de las estructuras.

Se entiende por reconocimiento el conjunto de las tareas de investigacin destinadas a: La obtencin de muestras del subsuelo para permitir identificar los suelos o rocas presentes y contar con material suficiente para la realizacin de ensayos de laboratorio. La realizacin de ensayos "in situ" sobre el terreno con el fin de obtener parmetros que, directa o indirectamente, se relacionen con los parmetros mecnicos bsicos que permiten el clculo geotcnico (parmetros de resistencia al corte, de deformacin, de permeabilidad, etc.). El reconocimiento debe, por tanto, proporcionar al menos los siguientes datos: La naturaleza de los diferentes estratos. Muestras de cada una de las capas caractersticas, para su estudio en Laboratorio. Caractersticas del nivel fretico y los acuferos atravesados Permeabilidad de las formaciones atravesadas cuando sea necesario (presas, etc.)


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EL RECONOCIMIENTO GEOTCNICO En cualquier caso, un estudio geotcnico: Debe contener todos los datos relevantes para la correcta construccin del proyecto Se elabora en base a ensayos de campo y de laboratorio adecuados al tipo de proyecto para el que se solicita. Incluir recomendaciones propias para cada tipo de proyecto (cimentaciones, excavaciones, pistas o caminos rurales, edificaciones, naves, etc.). Este estudio finaliza con la redaccin del informe geotcnico. En este documento se plasman los resultados de la campaa geotcnica realizada, su interpretacin y las conclusiones que se derivan de su anlisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto, y/o construccin de la obra.

TCNICAS DE RECONOCIMIENTO Para el reconocimiento geotcnico del terreno pueden utilizarse desde la bsica inspeccin visual, (muy utilizada en la caracterizacin de macizos rocosos), hasta tcnicas de campo o laboratorio ms o menos sofisticadas y que se agrupan en dos conjuntos. Mtodos directos. A este grupo pertenecen las tcnicas que permiten el acceso y observacin directa al subsuelo, permitiendo a su vez la obtencin de muestras. Eventualmente permiten la realizacin de ensayos in situ. Se incluyen en este grupo:

o Sondeos geotcnicos o Calicatas, zanjas y pocillos o En algunos casos, galeras.


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

o Prospeccin geofsica (gravimtrica, elctrica, ssmica, electromagntica) o Ensayos in situ.

Pueden utilizarse por separado o conjuntamente y siempre son complementarios unos de otros. La eleccin de uno u otro mtodo depende del objetivo que se persigue. Hay que tener en cuenta que en una campaa de investigacin geotcnica se plantea, con bastante frecuencia, la utilizacin conjunta tanto de ensayos in situ como de ensayos de laboratorio, para poder determinar los parmetros fundamentales del terreno. OBTENCIN DE MUESTRAS La toma u obtencin de muestras, es como se conoce al procedimiento por el que se recogen partes, porciones o elementos representativos de un terreno, a partir de las cuales se realizar un reconocimiento geotcnico del mismo. Las muestras son porciones representativas del terreno que se extraen para la realizacin de ensayos de laboratorio. Dependiendo de la forma de obtencin, pueden clasificarse de forma general en dos tipos: Muestras alteradas: conservan slo algunas de las propiedades del terreno en su estado natural. Son aquellas formadas por cantidades de suelo recogidas en bolsas, trozos de testigo, etc Muestras inalteradas: conservan, al menos tericamente, las mismas propiedades que tiene el terreno "in situ". Son aquellas que reflejan ntegramente las caractersticas del suelo en su estado natural en el momento de ser tomadas y, consecuentemente, su estructura fsica y sus propiedades son las mismas que las del suelo de donde se han tomado. Su contenido en agua y su volumen deben ser lo ms exactos posible. SONDEOS A PERCUSIN. El principio general del mtodo consiste en el empleo de un til que avanza por golpes sucesivos, aplicados por la cada de una maza, cuya energa se transmite mediante un varillaje a un til macizo (puntaza) o a un tubo hueco (tomamuestras) situado en el fondo de la perforacin. El campo de utilizacin en el que el empleo de sta empleo presenta ms ventajas es el de los suelos no coherentes (limos, arenas, gravas, bolos y mezclas de los mismos) si se utiliza un tomamuestras, pues permite un reconocimiento de calidad al obtenerse un testigo continuo, provocando una alteracin en el medio inferior a la que realizan los sistemas de sondeo mediante rotacin La perforacin ms habitual consiste en la hinca en el terreno de los tubos de acero, que harn de entibacin, y en la extraccin del suelo contenido dentro del taladro, mediante cucharas, trpanos, etc. El conjunto de tubos, rgidamente empalmados, forma la columna de entibacin o revestimiento del taladro.


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SONDEOS A ROTACIN. El sondeo a rotacin es el procedimiento ms extendido para obtener muestra o testigo en cualquier investigacin geotcnica. Perforacin con hlice

Los sondeos con barrena helicoidal pueden utilizarse cuando:

El terreno es relativamente blando y cohesivo.

No existen capas cementadas de gravas, ni arenas bajo el nivel fretico.

No se necesita atravesar o penetrar suelos duros (y rocas).

No se requieren precisiones inferiores a los intervalos entre los que se realiza la toma de muestras a lo largo de la perforacin.

Perforacin a rotacin con corona y obtencin de testigo Con este sistema puede obtenerse testigo en cualquier tipo de terreno, aunque en suelos cohesivos blandos, grandes bolos y limos deben tomarse grandes precauciones. En este procedimiento de perforacin con obtencin de testigo el til de corte es la corona. La corona tiene seccin circular y puede ser de dos naturalezas: Widia. Estas coronas son adecuadas para su uso en suelos y en rocas blandas o medias, pero nunca en duras o semiduras, donde es aconsejable el uso de diamante. Diamante. La corona, al ir avanzando en el terreno, va cortando un cilindro de roca llamado testigo y que va quedando alojado en un tubo roscado a la corona, llamado portatestigo, tubo testiguero o batera. ste puede ser un tubo simple o un tubo doble giratorio en el que el tubo interior va montado sobre un rodamiento a bolas y no tiene por qu girar. Para los terrenos sueltos o muy blandos debe emplearse el tubo simple y para el resto el doble giratorio.

Widia Diamante

El til de corte que se emplea para la obtencin de muestra de forma contina es una batera en cuya boca se implementa una corona, cuyos elementos de corte ms habituales son de widia o diamante. Un sistema alternativo que permite el avance de la perforacin pero no la recuperacin de muestra, es el sondeo que utiliza una barrena helicoide (a forma de sacacorchos), el cual precisa para la determinacin discontinua de la columna de terreno de la toma de muestras con mtodos alternativos


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PERFORACIN EN SUELOS Salvo en condiciones especiales de dureza u otras circunstancias, se perforar en seco. En cualquier caso, en suelos cohesivos se deber obtener no menos del 95 % de recuperacin y, en suelos granulares, no menos del 90 %. El fondo de la perforacin deber limpiarse convenientemente antes de cualquier operacin de toma de muestras o ensayos, no admitindose en el fondo del sondeo un espesor de sedimentos superior a 5 cm. La limpieza del fondo se realizar de forma que se asegure que el suelo a ensayar no resulte alterado en la operacin. Cuando se detecten suelos blandos se proceder al muestro mediante el tomamuestras de pared delgada. PERFORACIN CON AGUA EN SUELOS Para estabilizar los sondeos, se utilizar entubacin metlica de dimetro no inferior a 98 mm. La entubacin no penetrar nunca en el terreno a mayor profundidad que la prevista para la ejecucin de ensayos o toma de muestras. El nivel del agua en el sondeo se mantendr en todo momento a la altura del nivel piezomtrico o ligeramente por encima del mismo. Tanto la herramienta de perforacin, como el tomamuestras, se retirarn lentamente, manteniendo una aportacin continua de agua a fin de evitar el posible aflojamiento del suelo. En suelos metaestables, muy sensibles a la adicin de agua, deber limitarse la aportacin de agua al sondeo, realizando en seco la maniobra anterior a la toma de muestras o ensayos de penetracin. PERFORACIN EN ROCA Habitualmente, los pliegos de prescripciones tcnicas establecen una serie de condiciones que pueden usarse como recomendaciones generales. As, se suele establecer que se perforar a rotacin, utilizando batera doble y con extraccin de testigo continuo. Las coronas de perforacin deben ser siempre las ms adecuadas a las caractersticas del terreno. Solo si las recuperaciones obtenidas fueran suficientes y la calidad del testigo adecuada, suele autorizarse al contratista la utilizacin de batera sencilla. Si se encontraran formaciones blandas o muy fracturadas, es imprescindible tomar las precauciones necesarias para mantener el testigo tan inalterado como sea posible y conseguir su total recuperacin. En roca, la longitud de carrera no suele nunca mayor de tres (3) metros, mientras que en formaciones blandas o fracturadas, esta longitud no deber exceder de un metro y medio (1,5 m), reducindose incluso a medio (0,5) metro si fuera aconsejable TOMA DE MUESTRAS. Una vez extrado el tubo porta testigos del sondeo, se saca cuidadosamente el testigo de su interior, colocndolo en una canaleta prevista para este fin y que es un elemento imprescindible. Una vez puesto todo el testigo recuperado en la canaleta, se procede a la inspeccin visual y medir de forma precisa la recuperacin obtenida. A continuacin se procede a clasificar el testigo tomando como criterio la medida de la recuperacin obtenida.


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Con el fin de llevar a cabo los ensayos y anlisis de laboratorio, es necesaria la obtencin de muestras que conserven algunas o todas las propiedades del terreno. Por ello debe distinguirse:

Muestras alteradas: aquellas formadas por cantidades de suelos recogidas en bolsos, trozos de testigos, etc.

Muestras inalteradas: las que reflejan ntegramente las caractersticas del suelo en su

estado natural en el momento de ser tomadas y ,consecuentemente, su estructura fsica y sus propiedades son las mismas que las de el suelo donde se han tomado.

La Norma NTE-CEG distingue varios tipos de muestras en funcin de las exigencias que cubren:


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Toma muestras de pared gruesa. Consiste en hincar un tubo en el terreno golpeando con una maza para tomar muestras de suelo que tengan cierta cohesin. La muestra que se aloja en el interior del tubo es representativa pero no inalterada.

Corte esquemtico del tomamuestras partido normal.

Toma muestras Shelby. Muy simple y muy usado. Consta de un tubo de pared delgada, generalmente acerado que tiene el borde inferior afilado.

Corte esquemtico del tomamuestras de pared delgada.

Toma muestra de pistn fijo. Constituye una variante del tomamuestra de pared delgada. Esencialmente consiste en un muestreador de este tipo equipado con un pistn interior que cierra la boca del tubo, cuando este es bajado a la posicin de muestreo, pero que este se fija a este nivel a medida que avanza el tubo dentro del suelo. Se puede operar el pistn para producir un vaco entre l y la parte superior de la muestra, lo que facilita su tencin en el tomamuestras.

Corte esquemtico del tomamuestras de pistn.


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Tubo doble giratorio. Se trata de un tubo doble giratorio cuyo portamuelles sobresale de la corona entre 4 y 9 cm con lo que se consigue que el fluido de perforacin no llegue a la muestra y que la corona no pueda rozar el testigo. El tubo exterior rota y corta el suelo, el interior permanece estacionario y protege a la muestra del agua de lavado.

Corte esquemtico del tomamuestras rotatorio de doble tubo, tipo Denison.

Corte esquemtico del tomamuestras pilcher. (a) Tubo muestreador se suspende del barril cortador al bajarlo en la perforacin. (b) El resorte mantiene el tubo adelante del barril cortador al forzarlo en suelo blando.


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DETERMINACIN DEL NDICE DE CALIDAD DE LA ROCA

Este ndice se, expresado en tanto por ciento, se obtendr como cociente entre la longitud total del testigo, considerando solamente aquellas partes del mismo de al menos diez (10) cm de longitud de perforacin de cada maniobra. La Calidad de la roca se determina mediante el RQD (Rock Quality Designation)

- Se basa en la recuperacin modificada de un testigo. (El porcentaje de recuperacin de un testigo de sondeo).

- Depende indirectamente del nmero de fracturas y el grado de alteracin del macizo rocoso.

- Se cuentan solamente fragmentos iguales superiores a 100mm de longitud.

- El dimetro del testigo tiene que ser igual o superior a 57,4mm, y tiene que ser perforado con un doble tubo de extraccin de testigo.

- El valor RQD es representativo para cada tramo, representa adems un valor numrico de la calidad de la roca; en este sentido, es necesario utilizar toda la informacin de las perforaciones diamantinas y los datos de campo referidos al nmero de discontinuidades.

Aquellas fracturas que evidencien haber sido producidas durante la perforacin o manipulacin, no sern consideradas como tales a efectos de determinar el ndice RQD.


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Jv : nmero de juntas identificadas en el macizo rocoso por metro cbico. OBSERVACIONES Y MEDICIONES DEL NIVEL FRETICO.

Es habitual llevar un registro del nivel fretico en todos los sondeos, no solo durante la perforacin, sino tras su finalizacin, al menos tras la terminacin de la campaa. En los sondeos en ejecucin se controlar la posicin del agua en los mismos, indicando la profundidad a que se encuentra el sondeo, as como la hora y la fecha de las lecturas. Durante la realizacin de la campaa de campo, se efectuarn diariamente, y como mnimo, dos mediciones del nivel fretico hasta su estabilizacin en todos los sondeos terminados. Una vez estabilizado ste las medidas podrn espaciarse hasta una medicin por semana. Es posible que se tome la decisin de modificar esta secuencia de medidas, en funcin de las caractersticas existentes de la zona.


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ENSAYOS IN SITU. Se incluyen en este apartado: 1-Pruebas de penetracin.

- Ensayo de penetracin estandar (SPT)

- Ensayo de penetracin de cono (CPT + CPTu)

- Dilatmetro de placa plana (DMT)

- Presurmetro (PMT)

- Corte en veleta (VST) ENSAYO DE PENETRACIN ESTNDART (SPT).

La denominacin S.P.T se corresponde con las siglas en ingls (Estndard Penetration Test) y es el ensayo ms extendido de los que se realiza en el interior de un ensayo geotcnico en suelos o en roca muy alterada (blanda o meteorizadas). Tanto el equipo utilizado como el procedimiento operativo del ensayo se ajustan a lo establecido por la Norma ASTM D 1586-. Consiste en determinar el nmero de golpes N de un martillo con peso de 63,5 kg y 762mm de altura de cada, necesarios para hincar en el suelo inalterado un tomamuestras partido normal en una distancia de 305mm (1 pie).

Disposicin para la toma de muestra y ejecucin del ensayo normal de penetracin por lavado.


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ENSAYO DE PENETRACIN ESTTICA (CPT). Los penetrmetros estticos permiten efectuar la penetracin de un varillaje a velocidad lenta y constante (2cm por segundo) por medio de gatos. Estn, adems, diseados para medir separadamente la presin de hundimiento en la punta y el rozamiento lateral de las capas atravesadas.

Corte esquemtico del cono holands de doble movimiento y sus movimientos.

DILATMETRO DE PLACA PLANA (DMT). Fue desarrollado por Marchetti, consiste en una pala (u hoja plana) de acero de las dimensiones indicadas en la figura. El dilatmetro se presiona en el terreno con incrementos de 15 a 30cm. A cada incremento de penetracin se miden las presiones P0 requerida para iniciar el movimiento (el despegue es un movimiento de 0,05mm) y la P1 necesaria para producir una deflexin de 1,1mm en el centro de la membrana. La membrana es de acero flexible y se infla con gas nitrgeno.

Dilatmetro de Marchetti.


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PRESURMETRO MNARD (PMT). Consiste en efectuar una puesta en carga lateral progresiva del terreno por medio de una sonda cilndrica dilatable radialmente que se introduce dentro de un taladro realizado previamente. De esta manera se obtiene una curva de variacin de las deformaciones del suelo en funcin del esfuerzo aplicado.

CORTE EN VELETA (VST).

En muchos problemas prcticos, surge la necesidad de determinar la resistencia al corte no drenada y la sensibilidad de depsitos blandos y muy blandos de arcilla. Consiste en hincar en el terreno un "molinete" constituido por cuatro placas de acero ortogonales solidarias a un varillaje y medir el par de torsin T al girar el dispositivo hasta la ruptura del terreno. Al ser el cizallamiento relativamente rpido, el agua no tiene tiempo a ser evacuada y se trata entonces de un ensayo no drenado.

Disposicin esquemtica del ensayo de veleta.


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GEOFSICA - INTRODUCCIN

La geofsica estudia la tierra en su composicin, sobre la base de medidas de tipo fsico que normalmente se realizan desde la superficie o desde sondeos. Cuando este estudio tiene que ver con reas relativamente pequeas y profundidades que no sobrepasen mximo unos pocos kilmetros, para obtener un fin econmico inmediato, se habla de geofsica aplicada, y el conjunto de mtodos para obtener ese fin constituyen la prospeccin geofsica. Cuando tiene que ver con reas ms pequeas, de unos metros a decenas de metros, con aplicacin a la obra civil, se habla de geotecnia. Se puede obtener informacin sobre la composicin del subsuelo mediante algn parmetro fsico medido en superficie, que puede ser la velocidad de una onda mecnica, o variaciones de un campo gravitacional producidas por diferencias de densidad, o la intensidad de una corriente asociada a la mayor o menor facilidad de propagacin de las cargas elctricas. Los mtodos ofrecen una forma de obtener informacin detallada acerca de las condiciones del suelo y rocas del subsuelo. Esta capacidad de caracterizar rpidamente las condiciones del subsuelo sin perturbar el sitio ofrece el beneficio de costos ms bajos, menos riesgo, y menor impacto ambiental, dando mejor entendimiento general de las condiciones complejas del sitio. Es necesario a menudo utilizar ms de un mtodo para lograr obtener la informacin deseada.


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Para poder aplicar un mtodo geofsico en una prospeccin, es necesario que se presente dos condiciones importantes:

1. que existan contrastes significativos, anomalas que se pueden detectar y medir. 2. -que estos contrastes se puedan correlacionar con la geologa del subsuelo.

En minera tienen especial inters en la exploracin y en la investigacin de yacimientos. 2-Mtodos geofsicos.

Tienen como finalidad: Determinar las propiedades fsicas del terreno. Realizar determinaciones geolgicas como estratigrafa de los materiales, disposicin de

heterogeneidades, fallas, nivel fretico, etc. Determinar propiedades de los suelos y rocas para deducir su comportamiento mecnico.

Activos:

Introducen una alteracin en el terreno y miden su respuesta: Geoelctricos, Electromagnticos, Ssmicos, Georadar, Polarizacin inducida, etc.

Pasivos: Miden la variacin de alguna propiedad natural del terreno: Gravimetra, Magnetometra, Geoqumica, Radiometra, Potencial espontneo, etc. En general los mtodos activos, si son aplicables, permiten determinaciones ms precisas. Las tcnicas utilizadas son muy variadas, estn en continuo desarrollo y necesitan de especialistas para su aplicacin e interpretacin. Se describen a continuacin algunos mtodos geofsicos y sus aplicaciones ms destacadas: Geoelctricos: los mtodos geoelctricos han sido utilizados en infinidad de aplicaciones y en la actualidad han tenido mucho xito, permitiendo investigar la distribucin de resistividades elctricas o conductividades en el subsuelo desde unos pocos metros hasta decenas de kilmetros. Dentro de la gran cantidad de aplicaciones podemos mencionar: a .-Deteccin de agua subterrnea (acuferos y corrientes subterrneas)

b.- Investigacin de depsitos de minerales (metlicos y no metlicos)

c.- Determinacin de intrusin salina en acuferos costeros.

d.- Deteccin de cavidades y fracturas.

e.- Deteccin de plumas contaminantes por hidrocarburos o lixiviados.

f.- Determinacin de la estratigrafa del subsuelo.

g.- Evaluacin de bancos de materia (arena y grava)

h.- Determinacin de profundidad al nivel fretico

Gravimetra: La gravimetra es un mtodo que permite caracterizar el subsuelo a travs de la distribucin de la densidad de masa de los distintos materiales del subsuelo, haciendo mediciones del campo natural gravimtrico terrestre. Permite caracterizar el subsuelo desde algunos metros hasta decenas de kilmetros de profundidad.


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Dentro de las aplicaciones podemos mencionar: a.- Geometra de cuencas sedimentarias

b - Estudios en zonas arqueolgicas

c.- Evaluacin de campos petroleros en apoyo a la exploracin ssmica.

Magnetometra: la magnetometra es un mtodo que permite caracterizar el subsuelo a travs de la distribucin de la susceptibilidad magntica de los distintos materiales del subsuelo directamente relacionada con el contenido de minerales con propiedades magnticas, haciendo mediciones del campo natural magneto mtrico terrestre. Dentro de las aplicaciones podemos mencionar: a.- Investigacin de depsitos minerales (magnticos)

b - Estudios en zonas arqueolgicas

c.- Evaluacin de campos petroleros en apoyo a la exploracin ssmica.

Ssmicos: los mtodos ssmicos son utilizados para medir velocidad de propagacin de ondas en el subsuelo permitiendo caracterizar el subsuelo desde la superficie a centenas de metros. Dentro de las aplicaciones podemos mencionar: a.- Determinacin de la profundidad a la roca sana

b.- Caracterizacin del basamento rocoso

c.- Determinacin de la estratigrafa y geometra del subsuelo

d.- Clculo de parmetros elsticos del subsuelo a partir de las velocidades de onda (P y S).

e.- Apoyo en la deteccin de agua subterrnea

f.- Evaluacin de bancos de material (arena, grava, roca, etc.)

Georadares: Los radares de penetracin en tierra (GPR) o georadares, son sistemas electromagnticos para el estudio no destructivo del subsuelo. Estn basados en la radiacin, mediante una antena transmisora (denominada usualmente TX) muy prxima al suelo, de una seal que en la mayora de los radares es transitoria esto es, un pulso electromagntico de corta duracin. Estos radares son denominados de impulso 1. El pulso radiado penetra en tierra donde parte de l se refleja hacia la superficie cada vez que interacciona con un objeto, estructura o cambio en la estratigrafa del terreno, con propiedades Electromagnticas (esto es, parmetros constitutivos constante dielctrica, , permeabilidad magntica, , y conductividad elctrica ) diferentes de las del medio circundante. La seal reflejada es recibida por una antena receptora (denominada usualmente RX) de las mismas caractersticas.

1 Los denominados de impulso en el que la seal radiada es un pulso de duracin de 1 hasta 10ns aunque

tambin son posibles pulsos ms estrechos.


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Geoqumica: la geoqumica es un mtodo indirecto de prospeccin que se ocupa de la determinacin de la distribucin y de la abundancia de ciertos elementos como los elementos indicadores relacionados con un depsito mineral. Una anomala geoqumica se refiere a una variacin en la abundancia de un elemento en comparacin a su abundancia normal en un rea definida, que puede estar (o no) relacionada con un depsito mineral. Para un reconocimiento geoqumico general se toman las muestras, de sedimentos de ros, de suelos y de rocas, etc., segn una malla definida por los conocimientos previos del terreno, que se analizan posteriormente. En casos especiales se trabajan con muestras de vapor, vegetacin y agua. Los resultados se presentan en un mapa o un perfil geoqumico por medio de isolneas o es decir de lneas, que unen los puntos o lugares de la misma concentracin de un elemento.

Atlas geoqumico de la provincia de Neuqun


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MAPAS TOPOGRFICOS: Un mapa topogrfico muestra la forma y elevacin de la superficie de la tierra as como la localizacin de estructuras hechas por el hombre, como carreteras, escuelas y fronteras polticas. Las elevaciones y otros rasgos naturales se muestran con curvas de nivel, que en los mapas topogrficos son lneas con la misma elevacin por encima del nivel del mar; esto es, la lnea determinada por la interseccin del terreno con un plano horizontal. Las curvas de nivel de un mapa topogrfico estn a una distancia fija unas de otra, conocida equidistancia. Las equidistancias ms comunes son 5, 10, 20, 40, 80 100 metros o pies. La equidistancia seleccionada para un mapa determinado depende de la topografa representada y de la escala del mapa. Si hay relativamente poca diferencia de elevacin, o relieve, entre el punto ms bajo y el punto ms alto, la equidistancia seleccionada puede ser relativamente pequea; contrariamente si la diferencia de elevacin es ms importante, el indicador del mapa tendr una equidistancia ms grande para que el lector pueda resolver lneas de contorno individuales en pendientes pronunciadas. Esto saca a colacin un punto importante: cuando las curvas de nivel estn cercanas, la inclinacin o pendiente de la tierra es relativamente pronunciada comparada con zonas ms llanas en las que las curvas de nivel estn ms separadas.

Las escalas de un mapa topogrfico, o de cualquier mapa puede expresarse de varias maneras. En primer lugar, la escala puede darse como una relacin, por ejemplo, 1 a 25000 (1:25000) que significa que 1centmetro en el mapa equivale a 25000 centmetros en el suelo. En segundo lugar, un mapa topogrfico puede tener varios grficos o barras de escalas subdivididos por ejemplo en metros y kilmetros. Estas escalas se encuentran normalmente en la parte inferior y son tiles para medir distancias. Una escala comn en mapas topogrficos es 1:25000 y 1:50000, pero tambin se utilizan escalas de 1:100000 o ms pequeas. Adems de las curvas de nivel, los mapas topogrficos muestran tambin una serie de elementos como carreteras, casas y otras edificaciones. De hecho, se utiliza una serie completa de smbolos en los mapas topogrficos, como los indicados en la figura 1.


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FIGURA 1. SIMBOLOS DE MAPAS TOPOGRFICOS. Este grfico muestra algunos de los smbolos topogrficos ms comunes utilizados por el Servicio Geolgico de Estados Unidos.


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Lectura de mapas topogrficos.

Existen algunas reglas generales para leer mapas topogrficos:

Los valles que contienen arroyos de cualquier tamao tienen un contorno en forma de V en el cual el vrtice de la V seala en la direccin de aguas arriba (regla de la V).

Cuando las curvas de nivel estn cercanas entre s, la pendiente o inclinacin de la superficie de la tierra es relativamente pronunciada y cuando las curvas de nivel est relativamente separadas, la pendiente es pequea y la tierra ms llana.

El contorno cerca de la parte superior de colinas o montaas puede mostrar un cierre, esto es, la curva de nivel se une consigo misma en lugar de extenderse al extremo del mapa. Estos contornos cerrados pueden ser relativamente ovales o redondos par un pico cnico o ms largos y estrechos para una cresta.

La mayor parte de las depresiones topogrficas tambin se muestran con contornos cerrados, la diferencia es que el contorno de una depresin tiene pequeos trazos o marcas en las curvas de nivel que sealan hacia el centro de la depresin.

En resumen, despus de observar diferentes mapas topogrficos y de trabajar con ellos durante algn tiempo, puede empezar a verse el patrn de contornos como un paisaje real formado por colinas, valles y otros rasgos. Perfil de una Lnea. Es la lnea determinada por la interseccin del terreno con un plano vertical que pasa por la lnea. Para dibujar el perfil de una lnea, conociendo cotas de diferentes puntos sobre ella, se localizan stos sobre un papel (generalmente papel milimetrado) mediante un sistema de coordenadas en las cuales las abscisas representan distancias horizontales y las ordenadas las correspondientes cotas. Uniendo estos puntos as determinados se obtiene el perfil de la lnea.

EJEMPLO DE UN PAISAJE COSTERO. Si estuvisemos volando a lo largo de la costa en un avin tendramos una vista lateral u oblicua de este paisaje formado por dos montes con un valle interpuesto. La costa a lo largo del monte hacia la derecha es un acantilado marino y en el centro hay una pennsula formada por un banco de arena por procesos de corriente costera. El gancho en el extremo de la pennsula sugiere que la direccin del transporte litoral de arena en la zona de oleaje y la playa es de este (derecha) a oeste (izquierda).


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(a) Vista oblicua de la costa cuyo mapa se muestra en la parte (b) de esta figura. (b) Mapa topogrfico de la misma zona con una equidistancia de 20mts.

Actualmente tambin se pueden utilizar satlites de Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para ubicarnos y trabajar con mapas. Se puede disponer de receptores GPS de mano a bajo precio que pueden localizar la posicin en el terreno con una precisin aproximada de 10 a 20 metros. Los receptores GPS funcionan recibiendo seales de al menos cuatro satlites y calculando la distancia desde cada satlite a una posicin determinada. Esto se realiza con relojes de extraordinaria precisin que determinan el tiempo de retardo en recibir una seal de radio esperada de cada satlite; cuanto ms largo sea el retardo ms lejos est el satlite del receptor. Con seales de al menos cuatro satlites, la computadora del receptor GPS puede calcular la posicin tridimensional en la superficie de la tierra. Utilizando un mtodo conocido como GPS diferencial (DGPS), la precisin al definir la posicin puede ser reducida a centmetros utilizando un factor de correccin de un receptor de referencia cercano situado en una localizacin conocida. Otra manera de aumentar la precisin en la posicin es promediar mltiples medidas tomadas en la misma localizacin en un perodo de diez minutos o ms.


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El receptor GPS puede estar conectado directamente a un programa de computadora tipo sistema de informacin geogrfico (SIG) de manera que cuando se conoce una posicin, puede ser trazada directamente en un mapa visualizado en la pantalla de la computadora del receptor, del vehculo o la computadora porttil. La tecnologa GPS y SIG ha revolucionado la manera de hacer mapas en el terreno. MAPAS GEOLGICOS. Los gelogos estn interesados en los tipos de materiales de la tierra que se encuentran en una localizacin determinada y en su distribucin espacial. Para que la geologa se aproveche al mximo en las investigaciones del sitio, es necesario que los resultados de los estudios geolgicos se comuniquen a los responsables de estas partes preliminares de los proyectos de ingeniera civil. Esto puede hacerse por medio de la palabra impresa en informes; las fotografas que pueden proporcionar informacin complementaria y til. La imagen completa de la geologa local puede presentarse mejor por medio de un mapa geolgico general. Aparentemente son poco diferentes de los mapas topogrficos a colores con los cuales todos los ingenieros civiles estn familiarizados. Los principios bsicos de la construccin de mapas geolgicos deben ser conocidos por los ingenieros civiles.

MAPAS GEOLGICOS y SU USO

Los mapas topogrficos comunes constituyen la base de todos los mapas geolgicos. Las exposiciones de los diferentes estratos de roca se marcarn por sombreado (blanco y negro) o en colores distintos de acuerdo con algn patrn aceptado. Se marcarn los contactos entre los estratos vecinos, cuando sea posible, con indicaciones del echado y de otras caractersticas geolgicas, como diques, tambin marcados claramente. Un mapa geolgico completo para un campo de estructura normal da, por lo tanto, un mapa topogrfico que es aceptable a la simple vista, coloreado especialmente y marcado. Representa mucho ms que lo que el mapa topogrfico usual indica y merece estudio cuidadoso y detallado. Un nmero de publicaciones tratan exclusivamente de la interpretacin cuantitativa de dichas mapas, tema que solamente se tocar aqu. La base de todo estudio interpretativo es una realizacin del hecho de que los signos topogrficos y, en particular, las lneas de contorno no representan ms que superficie del terreno, en tanta que las marcas geolgicas indican tambin la estructura sub-superficial.


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Ciertas caractersticas llegan a ser evidentes despus de examinar diferentes tipos de mapas; las ms comunes de stas pueden memorizarse como cuatro reglas generales:

Las lneas en el mapa que representan lmites de estratos que son horizontales sern

paralelas con las curvas de nivel. Las lneas en el mapa que representan lmites de estratos que tienen echado entrando a una

ladera de colina se curvarn menos que lo que hacen las curvas de nivel correspondientes. Las lneas en el mapa que representan lmites de estratos que tienen echado desde el lada

de una colina se curvarn ms que las curvas de nivel de la colina, excepto cuando el echado excede la inclinacin promedio de la colinas

En las valles el estrato se mostrar en los mapas en forma V y con direccin corriente arriba en todos los casos excepto en aquellas en los cuales el echado es corriente abajo' a un ngulo mayor que la inclinacin del piso del valle.

Al recordar que los mapas geolgicos son representaciones en dos dimensiones de una estructura que fundamentalmente es tridimensional, el lector puede apreciar que, antes de la terminacin de muchos mapas geolgicos, es necesario graficar una seccin transversal a lo largo de algunas lneas especiales a travs del rea bajo investigacin; pero debe hacerse con objeto de estudiar la estructura aludida desde otro ngulo. Asimismo, cuando se ha terminado un mapa geolgico casi siempre es aconsejable una o ms secciones con objeto de presentar una idea ms clara de la estructura estudiada que la que puede obtenerse de un estudio de la sola superficie del mapa. A veces hay una o ms de dichas secciones impresas en las bordes de los mapas geolgicos publicados oficialmente. Desde luego, la escala vertical usada est distorsionada, pero para los ingenieros esta caracterstica de las secciones geolgicas no es extraa. La preparacin de esas secciones a partir del mapa base es bastante sencilla.

El echado (buzamiento) de los estratos de roca y los diversos planos de contacto graficados indicarn la direccin general de los lechos; y cuando stos se dibujan, la estructura fundamental de las rocas se har clara inmediatamente. Un punto importante qu notar cuando se usan dichas secciones es que, si la seccin tomada no se alinea exactamente con la direccin del echado de los lechos, un echado proyectado se mostrar en la seccin. La relacin de la direccin de la seccin y el echado de los estratos principales siempre debe establecerse. Con objeto de obtener la mayor informacin posible en los mapas geolgicos y en un estilo conveniente para uso, han evolucionado sistemas de "taquigrafa" para indicar en forma concisa las caractersticas de importancia.


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La Tabla 1 muestra algunos smbolos tpicos. Todos los mapas bien impresos incluirn una lista de los smbolos usado, de modo que no haya ninguna confusin al emplear mapas de agencias, diferentes que no tienen smbolos idnticos, aunque los signos ms comunes estn en uso casi universal.

Tabla 1.


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Smbolos tpicos para diferenciar diferentes tipos de rocas en las secciones geolgicas usadas por el U.S Geological Survey.


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(a)Mapa geolgico idealizado muy sencillo que muestra tres formaciones, cada una de las cuales est compuesta por un tipo diferente de roca sedimentaria. (b) Seccin transversal geolgica y un perfil topogrfico a lo largo de la lnea E-E. La seccin transversal muestra que el patrn de formaciones en el mapa geolgico est hecho por una estructura geolgica en forma de arco denominada anticlinal.

FOTOGRAMETERA Y FOTOGRAFA AREA. Tcnica de obtener informacin cuantitativa y cualitativa a partir de fotografas areas. La palabra fotogrametra se deriva del vocablo "fotograma" (de "phos", "phots", luz, y "gramma", trazado, dibujo), como algo listo, disponible (una foto), y "metrn",medir. Por lo que resulta que el concepto de fotogrametra es: "medir sobre fotos". El objeto de la fotogrametra es pasar de la proyeccin cnica que constituye el fotograma a la proyeccin ortogonal que es el plano topogrfico.


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MODELOS DIGITALES DEL TERRENO. Los datos topogrficos para muchas zonas del mundo estn ahora disponibles en soporte informtico. Estos conjuntos de datos contienen una seleccin de valores de elevacin con un espaciado especfico, por ejemplo, la elevacin de la superficie de la tierra en una cuadrcula de 30 metros para un rea de 900 metros cuadrados. Se utilizan programas de computadora para sintetizar y ver estos datos; puede aadirse un sombreado de color para mostrar la topografa. La representacin grfica resultante de la superficie de la Tierra se conoce como modelo digital del terreno (MDT).

1. Fotogrametra mtrica: Se aplica en la determinacin de distancias, elevaciones, reas, volmenes, perfiles y secciones transversales, as como en la elaboracin de mapas topogrficos con base en mediciones hechas en las fotografas. 2. Fotointerpretacin: Tiene por objeto el reconocimiento y anlisis de objetos a partir de sus imgenes fotogrficas. (Forma, sombra, tamao, y textura)


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RESUMEN DE LA UNIDAD: 1. El estudio geotcnico es el compendio de informacin cuantificada en cuanto a las caractersticas del terreno en relacin con el tipo de edificio previsto y el entorno donde se ubica, que es necesaria para proceder al anlisis y dimensionado de los cimientos de ste u otras obras. Las caractersticas del terreno de apoyo se determinarn mediante una serie de actividades que en su conjunto se denomina reconocimiento del terreno y cuyos resultados quedarn reflejados en el estudio geotcnico. 2. La prospeccin del terreno podr llevarse a cabo mediante calicatas, sondeos mecnicos, pruebas continuas de penetracin o mtodos geofsicos. 3. Los Mtodos geofsicos tienen como finalidad determinar propiedades fsicas del terreno, realizar determinaciones geolgicas como estratigrafa de los materiales, disposicin de heterogeneidades, fallas, nivel fretico, etc, y determinar propiedades de los suelos y rocas para deducir su comportamiento mecnico. Pueden ser activos si introducen una alteracin en el terreno y miden su respuesta. Pueden ser pasivos si miden la variacin de alguna propiedad natural del terreno. 4.Un mapa topogrfico es una representacin, generalmente parcial, del relieve de la superficie terrestre a una escala definida. A diferencia de los planos topogrficos, los mapas topogrfi cos representan amplias reas del territorio: una zona provincial, una regin, un pas o el mun do. En ellos se incluyen curvas de nivel, que permiten reflejar la forma de la superficie de la Tierra. 5. El mapa geolgico muestra la distribucin de los distintos tipos de roca sobre el terreno, su forma y las relaciones entre ellos. Puede mostrar tambin otros datos adicionales como pueden ser su edad geolgica y su estructura (pliegues y fallas). Los datos geolgicos, observa- bles tanto directamente como indirectamente, se representan sobre una base topogrfica o cualquier otro soporte de informacin geogrfica. 6. Varios tipos de mapas e imgenes son tiles en la evaluacin de la geologa y los procesos de la Tierra. De especial importancia son los mapas y perfiles topogrficos, los mapas geolgicos y las secciones transversales. A partir de datos topogrficos pueden construirse modelos digitales del terreno y tambin se dispone de una serie de mapas para otras aplicaciones especiales. Bibliografa consultada para el resumen de la unidad: Ingeniera en Cimentaciones Fundamentos e Introduccin al anlisis Geotcnico. Manuel Delgado Vargas Utilizacin de tcnicas de sondeos en estudios geotcnicos. Juan Herrera Herbert/Jorge Castilla Gmez Topografa - Alvaro Torres Nieto/ Eduardo Villate Bonilla. Riesgos naturales Procesos de la Tierra como riesgos, desastres y catstrofes. Edward A. Keller-Robert H. Blodgett

ANOTACIONES:

u7-técnicas de prospección e investigación

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