1. Conferencia: 7 Facultad: Construcciones Departamento: Civil Asignatura: Geotecnia Año: 3 er Semestre: 1 er Tema: IV Investigaciones ingeniero-geológicas Título: Mapas geológicos e ingeniero geológicos. Métodos investigativos. Sumario: 7.1 Investigaciones ingeniero-geológicas. Generalidades. 7.2 Mapas geológicos y geotécnicos. 7.3 Métodos de investigación e ingeniería geológica.

2. Investigaciones ingeniero-geológicas. Generalidades. Se consideran investigaciones ingeniero-geológicas a todas aquellas actividades que proporcionan la identificación de los suelos y rocas de interés en el área de estudio, así como las propiedades concernientes a sus parámetros fundamentales que permitan caracterizar el comportamiento presumible de todos los elementos que reciben la acción o resultan afectados por la influencia de la construcción que se pretende ejecutar. El empleo racional de todos los factores que intervienen en un estudio de suelo posibilita una solución técnica adecuada para la realización de un proyecto de cimentación económicamente conveniente. La mecánica de suelos y rocas como nuevas ciencias surgidas el siglo pasado, facilitaron la complementación de ambos aspectos, el técnico y el económico. Ingeniería geológica: estudia los factores geológicos que afectan la planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de estructuras ingenieras. Investigaciones ingeniero-geológicas darán a conocer las condiciones más importantes del suelo y las rocas, pero siempre habrá algún riesgo de condiciones desconocidas. Este riesgo puede reducirse al mínimo haciendo una investigación mas completa pero nunca se puede eliminar.

3. Mapas geológicos y geotécnicos Los mapas geológicos muestran la estructura geológica de distintas áreas de la superficie terrestre y de la tierra en conjunto. Un mapa geológico revela la distribución en la superficie terrestre de estratos rocosos de distintas edades, composición, petrográfica y contenido mineral, la distribución de las aguas subterráneas y demás. En los mapas geológicos, se ha convenido eliminar los sedimentos del cuaternarios, pues de no ser así se perdería el objetivo fundamental del mismo, además para el emplazamiento de la obra se realiza generalmente un movimiento de tierras que incluye la eliminación de la capa vegetal (descortezado). No obstante las formaciones cuaternarias se señalan en los mapas en los siguientes casos: Cuando tienen un gran espesor (potencia) Cuando tienen importancia para el proyecto a realizar e interés económico. Cuando se desconoce la naturaleza de los sedimentos que yacen debajo de ellos.

4. Simbología en los mapas Muchos símbolos geológicos tienen carácter internacional debido a su gran uso y difusión, otros sin embargo tienen un carácter convencional. Los símbolos empleados en los mapas geológicos suelen dividirse en 3 grupos fundamentales: a) Cronológicos b) Litológicos c) De carácter general Además en los mapas geológicos aparecen reflejados los símbolos topográficos comunes. a) Símbolos cronológicos

5. Simbología en los mapas Símbolos litológicos: La representación de los diferentes tipos litológicos por medio de rayados.

6. Simbología en los mapas Símbolos de carácter general

7. Perfil geológico

8. Clasificación de los mapas geológicos Los mapas geológicos se dividen según su finalidad en generales y especiales. Generales Los mapas generales contienen la estructura geológica, las edades de los complejos estratigráficos, el magmatismo que ha afectado a la región y demás datos principales que sirvan para interpretar las condiciones geológicas desde un punto de vista teórico y práctico. Además son orientados para la prospección de yacimientos minerales y petróleo, problemas hidrogeológicos e IIG. Especiales Los mapas especiales se confeccionan para resolver los problemas geológicos con un determinado fin. Entre ellos pueden citarse los mapas litológicos, estratigráficos, tectónicos, etc. Todos estos tipos de mapas pueden incluirse en dos tipos básicos que son: superficiales y profundos. Mapas geológicos superficiales Los mapas geológicos superficiales son los que muestran la distribución y características de los materiales y fenómenos geológicos que aparecen en la superficie terrestre, inmediatamente debajo de los sedimentos cuaternarios. Dichos mapas se ejecutan a partir de datos obtenidos en la superficie del terreno, por medio de afloramientos naturales o artificiales. El mapa geológico superficial expone las relaciones geólogo-topográficas y la distribución superficial de los diferentes materiales y fenómenos geológicos.

9. Clasificación de los mapas geológicos Mapas geológicos profundos Los mapas geológicos profundos muestran las características estructurales de las materiales, por lo que se conocen también con el nombre de mapas estructurales. Los mapas estructurales más usados son los que representan las estructuras por medios de estratoisohipsas. Los mapas profundos se ejecutan a partir de datos obtenidos por registros de pozos, investigaciones geofísicas, sondeos y extrapolaciones de los datos de superficie. Los mapas geológicos también pueden clasificarse según su escala: 1-Mapas de reconocimiento (o de resumen) 1:1 000 000 y menores 2-Mapas regionales (sinópticos) 1:250 000-1:100 000 3-Mapas básicos 4-Mapas detallados Los mapas usados en ingeniería civil pertenecen a este tipo y por eso son llamados mapas ingeniero- geológicos o geotécnicos.

10. Clasificación de los mapas ingeniero-geológicos o geotécnicos Son mapas especiales que generalmente se hacen a escala detallada de 1:50 000 o mayores. Su objetivo es presentar un cuadro claro y comprensivo de las condiciones geológicas, morfológicas e hidrogeológicas del área. Clasificación: Según su objetivo --Específicos: para un determinado aspecto de ing. (carreteras, edificios) --Generales: para todos los aspectos de desarrollo de una zona. Según su contenido --De documentación: situación del reconocimiento, muestreo --Analíticos: de un determinado factor geotécnico --De síntesis de condiciones geotécnicas de zonificación geotécnica de aptitud Según su escala --grandes E < o = 1:10 000 (proyectos) --medianos 1:10 000 <o = E < o = 1:100 000 (planificación local, obras lineales, viabilidad urbanística) --pequeños E > o = 1:100 000 planificación regional

11. Levantamiento ingeniero geológico y geotécnico El objetivo es la confección de los mapas geotécnicos y el mismo se realiza por medio de marcharrutas y es complementado con los resultados de los demás métodos investigativos. Trabajos topográficos Garantizan el levantamiento para el proyecto y la investigación, además de realizar el amarre plano altimétrico de los puntos de interés investigativo o el replanteo de los ejes de los objetos de obra. Investigaciones geofísicas (métodos indirectos) Las investigaciones geofísicas se basan en la medición de distintas propiedades físicas de las rocas desde la superficie de la tierra, empleando para ello diferentes equipos especializados. A partir de esas propiedades se infiere la composición y características de los materiales que yacen en la profundidad, e incluso se pueden interpretar la estructura geológica presente. Los métodos geofísicos más empleados son: a) métodos eléctricos b) métodos gravimétricos c) métodos sísmicos d) métodos magnéticos e) métodos radioactivos

12. Levantamiento ingeniero geológico y geotécnico. Investigaciones geofísicas Resultados de perfiles realizados con el método eléctrico de tomografía; Piscina Brisas del Caribe. Varadero Resultados de perfiles realizados con el método eléctrico de tomografía. Templete. La Habana

13. Levantamiento ingeniero geológico y geotécnico. Investigaciones geofísicas Perfiles en 3D obtenidos a partir de los perfiles en 2D del método eléctrico de tomografía

14. Perforación, excavación y muestreo 1) Perforación Según su funcionamiento las maquinas de perforación se pueden clasificar en dos tipos básicos --de percusión --rotativas Las maquinas de perforación por percusión consisten en un trepano que mediante un sistema de balancines golpea el fondo del pozo triturando la roca; estos fragmentos son recogidos después en una cubeta que limpia el pozo de recortes Las máquinas de perforación rotativas son pequeñas máquinas montadas en un camión a remolque, constan de una torre de acero y un malacate, accionado por un motor. En lo alto de la torre hay un sistema de poleas y mediante un cable que sujeta a la herramienta de perforación, esta es accionada por el malacate que la hace subir o bajar. La herramienta esta formada por un trompo en donde gira el varillaje. La parte mas alta del varillaje es un cuadrado que se llama vástago o kelly y que ajusta a la cabeza de rotación también gira el vastazo de la columna de perforación. En la última varilla se enrosca la barrena que al girar rompe la roca y perfora.

15. Perforación, excavación y muestreo Obtención de muestras por sondeo mecánico La obtención de muestras inalteradas resulta un trabajo muy difícil de lograr, pues ello depende grandemente de las propiedades de los suelos y rocas que se investiguen, sin embargo, actualmente existen muchos métodos que dan resultados satisfactorios. Los métodos más utilizados son dos: a) Hinca de muestreadores Consiste en hacer penetrar un tubo muestreador en el suelo, lo que puede lograrse con tres métodos diferentes. --mediante un gato hidráulico --por el empuje continuo, aplicando una fuerza constante. --por medio de un martillo que golpee el muestreador hasta enterrarlo. Uno de los muestreadores más utilizado es el shelby de 2 a 5” (5.8-12.70 cm) de diámetro, su extremo inferior esta biselado en arista cortante e inclinada hacia dentro. Tiene una válvula de retención para mantener el testigo dentro del tubo, también se utiliza el muestreador de pistón para muestras blandas, creando un vacío que retiene la muestra. Otro muestreador muy utilizado es la cuchara de Terzaghi. El tubo de shelby se utiliza en hincado continuo para obtener una muestra “inalterada” y la cuchara de Terzaghi se usa como penetrómetro dinámico en el método de conteo de golpes SPT. La muestra por los golpes es alterada, pero permite la obtención de numerosos datos, generalmente se cuenta el # de golpes para lograr una penetración de 30 cm dándonos una idea sobre la densidad de los suelos no cohesivos y la resistencia de los suelos cohesivos.

16. Perforación, excavación y muestreo Obtención de muestras por sondeo mecánico

17. Perforación, excavación y muestreo 2) Calicatas Es una excavación cuadrada de 2 m de lado y no más de 6 m de profundidad. Pueden requerir entibación según el tipo de suelo. Se muestrean de abajo hacia arriba anotándose las profundidades de los contactos litológicos, posibilita la medición de los elementos de yacencia y la toma de muestras con poca alteración. Debe hacerse descripción general de las rocas, diaclasas. 3) Trincheras Son excavaciones longitudinales (manual o mecánica) cuyos lados se ubican por medio de la brújula para poder individualizarlos, se usan para la documentación geológica. PC ¿Qué es un punto de documentación? En las trincheras se hace un croquis durante su descripción, se hacen en zonas cubiertas para aclarar las condiciones geológicas. 4) Pozos criollos Son excavaciones circulares de más de 2 m de diámetro con una profundidad de hasta 15 m. Se usan en la documentación geológica y en investigaciones hidrogeológicas. Generalmente llevan entibación. Son poco usados debido a dificultades de ejecución. 5) Galerías Se emplean para la investigación profunda, por ejemplo, en la construcción de presas, túneles, etc. Para ello se hace un pozo y luego se ejecuta la galería de 1.40 m de ancho y 2 m de altura.

18. Perforación, excavación y muestreo Muestreo por laboreo manual (método directo) Se lleva a cabo con herramientas sencillas o con pequeñas máquinas, posibilita la obtención de muestras inalteradas. Las muestras más usadas son los monolitos. Se emplean en la etapa de investigación detallada donde es necesario investigar los parámetros mecánicos en una muestra que prácticamente tenga su composición y humedad original, y cuyo e y estructura sufran la menor modificación posible (muestra inalterada). Muestras obtenidas por barrenas a mano Se obtienen con diferentes tipos de barrenas accionadas manualmente, ninguna alcanza más de 5 m Ensayos de laboratorio Comentar los diferentes ensayos que se emplean para determinar las propiedades de los suelos, en que etapa de la investigación se deben realizar y que particularidades tienen en dependencia del tipo de obra.