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ESTUDIO DE SUELOS
1 INTRODUCCION
Por solicitud del ingeniero XXX se realizó el presente estudio encaminado a
conocer la estratigrafía y caracterización geotécnica de los suelos en la
Bocatamo, Conducción y Plata del sistema de tratamiento de aguas
provenientes del río XXX en la centra de sacrificio ubicada en el municipio de
San Cayetano.
Para el desarrollo del estudio se llevo a cabo un trabajo de campo que
consistió en la apertura de 5 apiques; estos se llevaron hasta una
profundidad máxima de 6.0m, de estos apiques se registró el perfil
estratigráfico y se tomaron muestras de cada uno de los estratos para su
caracterización mediante ensayos de laboratorio.
Para el desarrollo de los trabajos se desplazo al sito un grupo humano
encabezado por un Ingeniero Civil Geotecnista, un auxiliar de ingeniería y
una cuadrilla de obreros encarga de las actividades de apertura de los
apiques.
A continuación se describe el proceso metodológico llevado a cabo para el
desarrollo del estudio.
Exploración del Subsuelo Se planteó un programa de exploración del subsuelo basado en perforaciones manuales (apiques); estas permitieron conocer el espesor de los diferentes
depósitos, realizar la descripción del perfil estratigráfico del suelo y muestreo de los mismos para su caracterización geotécnica mediante ensayos de laboratorio. Ensayos de Campo Se realizaron ensayos de campo con el objetivo de determinar las propiedades geotécnicas de los suelos en situ. Se adelantaron ensayos de penetración estándar (SPT), penetrómetro, veleta y cono de penetración dinámica. Almacenamiento y Transporte de Muestras Se siguió un minucioso procedimiento para el almacenamiento, numeración y manejo de las muestras tomadas en campo, buscando mantener su integridad y humedad natural, para garantizar los resultados de las pruebas de laboratorio. Programa de Ensayos de Laboratorio Las muestras tomadas en campo, se someterán a un programa de ensayos de laboratorio, el cual contempla las pruebas tanto para la clasificación de los suelos como para determinar su comportamiento físico-mecánico. Con base en estos resultados se determinara la caracterización geotécnica de los suelos y se podrán establecer criterio de comportamiento, lo cual servirá de base para los análisis geotécnicos, cálculos y recomendaciones generales. Para desarrollar el trabajo anterior, fue necesario el desplazamiento a la zona de un grupo humano, encabezado por un ingeniero geotécnista, un auxiliar de ingeniería y una cuadrilla de obreros encargados de la apertura de los apiques.
2. ASPECTOS GENERALES
supera los 20 m de profundidad según se ha observado en algunas
excavaciones profundas realizadas en el área.
Geomorfología
En el área del lote objeto de este estudio, se distinguen básicamente una
unidad geomorfológica correspondiente a las áreas planas del valle aluvial
del río XXX y Antiguas quebradas afluentes; en ellas se presentan depósitos
aluviales de limos, arenas limosas y arcillas distribuidos en algunos casos de
manera errática y discontinua, estos depósitos suprayacen unidades de roca
pertenecientes a la formación Guayabo miembro arcilloso.
La topografía plana del sector dificulta el drenaje del área y ha propiciado la
formación de zonas mal drenadas que permiten la infiltración de aguas
lluvias, incrementando el nivel freático en el subsuelo, confiriendo a este un
comportamiento saturado.
2.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL
El desarrollo estructural de la cuenca del río XXX está enmarcado dentro del
origen y evolución de la cordillera Oriental de Colombia. En términos
generales los diferentes tipos de rocas que afloran dentro de la cuenca están
muy fracturados y fallados, como consecuencia del fuerte tectónismo y
metamorfismo a que ha sido sometidas durante las diferentes orogenias
ocurridas en la Cordillera Oriental, tanto en el Paleozoico como en el
terciario.
Como resultado de esta tectónica comprensiva se desarrollaron los pliegues
principales, con ejes en dirección aproximada Norte-Sur a NE-SW. Los ejes
de los pliegues no pueden seguirse regionalmente, sino que están
interrumpidos y cortados por fallas en varias direcciones. Los pliegues se
encuentran desarrollados principalmente sobre las rocas sedimentarias
cretácicas y terciarias que ocupan más del 70% del área de la cuenca. Una
característica de los pliegues anticlinales y sinclinales, es que tienen sus ejes
aproximadamente paralelos, relativamente cortos y muy estrechos,
llegándose a presentar inversiones causados por fallas inversas de
cabalgamiento.
3 RECONOCIMIENTO GEOTECNICO
La topografía del sector es básicamente plana y atraviesa un sector
correspondiente al valle aluvial del Río XXX. La zona recibe el drenaje de
aguas lluvias de los cerros del costado sur y se encuentra interceptada por
caños y tomas que llevan agua durante todo el año; también se presentan
zonas mal drenadas, las cuales permiten el empozamiento de aguas lluvias.
Estas condiciones de drenaje contribuyen a elevar el nivel de aguas freáticas
y dar a los suelos de subrasante una condición saturada.
Superficialmente se detectan suelos de origen aluvial correspondientes
predominantemente a arcillas, arenas limosas y limos arcillosos de
consistencia media a blanda.
La bocatoma se encuentra ubicada a unos 300 m de la ubicación del sitio de
la planta de tratamiento sobre una terraza aluvial que alcanza unos 3.5 m de
altura con respecto al cauce actual del río. La conducción que va desde la
bocatoma hacia la plata, atraviesa zonas de cultivos en primer lugar sobre
una terraza aluvial con cultivos de arroz, hasta la toma de agua que irriga los
cultivos y la cual se encuentra a uso 80 m de la Bocatoma, continua la
conducción sobre unidades aluviales sobre zona cultiva hasta llegar al sector
de la planta de tratamiento, la cual se dispone sobre un relleno conformado
con material arenosos de cantera el cual reposa sobre material aluvial de
gravas arenosas con cantos subredondeados.
Foto No 5.3. Vista general de la zona donde se construirá la planta de tratamiento.
Las condiciones de humedad de área condicionan el comportamiento de los
suelos y se observó una composición de estos básicamente de areno limosos
a nivel superficial y de cantos subredondeados en matriz de gravas arenosas
a mayores profundidades.
4 EXPLORACION GEOTECNICA
El trabajo de exploración se realizó mediante apertura de sondeos manuales, dadas las características de los suelos. Se realizaron en total 5 sondeos distribuidos así: uno en la Bocatoma, tres en la conducción y uno en la zona donde se construirá la planta de tratamiento. En estos se realizó la descripción del perfil estratigráfico; los sondeos se llevaron hasta una profundidad máxima de 6.0 m. En la figura anexa aparecen indicados los puntos donde se efectuaron los sondeos geotécnicos y en los formatos anexos se presentan los esquemas de cada uno de los sondeos efectuados. En la Tabla No 5.1 se presenta una relación de los sondeos efectuados. 5 PERFIL DE SUELOS En los anexos se presentan los registros de cada uno de los perfiles levantados durante la exploración geotécnica, en resumen se determinaron básicamente dos perfiles característicos en la zona; en primer lugar en la zona de la bocatoma y la conducción, se encontró predominio de suelos limosos y areno limosos sobre niveles de cantos subredondeados en matriz de gravas arenosas. El segundo perfil característico corresponde a la zona donde se construirá la planta de tratamiento, aquí se encontraron niveles de arenas limosas (material de relleno), densas y de consistencia dura, sobre niveles de material aluvial de cantos subredondeados en matriz de gravas arenosas.
Foto No 5.4. Apique No 1. Sector de la bocatoma. Se observa en esta el estrato superior conformado por limo arenoso de color grisáceo. Hacia la parte inferior el estrato de cantos subredondeados en matriz de gravas areno limosas, se aprecia el nivel de agua libre en el apique a una profundidad de 3.90 m. Foto No 5.5. Apique No 3. Sector entre la Bocatoma y el canal. Se observa el predominio a nivel superficial de suelos areno limosas húmedos a saturados.
6 ENSAYOS DE CAMPO
Se efectuaron ensayos de campo con el objeto de correlacionarlos con la resistencia al corte del suelo. Para el presente estudio se efectuaron ensayos de Penetración Estándar (modificada), veleta, penetrómetro dinámico, y penetrómetro de bolsillo. En el anexo respectivo se presentan los resultados obtenidos de los ensayos de campo. Foto No 5.6. Apique No 5, Zona donde se construirá la planta de tratamiento. Obsérvese el nivel de suelo areno limoso de color amarillento denso y de consistencia muy dura, al fondo el nivel de cantos subredondeados en matriz de gravas arenosas.
Fotos No 5.9 y 5.10. Ensayos de penetración Estándar, utilizando la pesa de 20 kg (los resultados se correlacionan a valores de ensayos de penetración estándar convencional). Foto No 5.11. Detalle de muestra obtenida con el muestreador partido en el apique No 4.
Foto No 5.12. Ensayos de penetración estándar Apique No 2. Foto No 5.13. Detalle del barreno efectuado en la zona del Apique No 2.
7 ENSAYOS DE LABORATORIO
Foto No 5.16. Ensayo de penetración estándar en el sector de la Bocatoma Foto No 5.17. Detalle del muestreador estándar en la zona del apique No 1 (Bocatoma).
Una vez realizado el trabajo de exploración, se procedió a ejecutar el muestreo de suelos para su caracterización mediante ensayos de laboratorio; dentro del programa de laboratorio se realizaron los siguientes ensayos : Humedad Natural Granulometría Limites de consistencia Expansión Libre Limite de Contracción Peso Unitario Compresión Inconfinado Los formatos de laboratorio para todos los ensayos realizados, aparecen en los anexos En las T abla No. 5.2 se presenta un resumen de los resultados obtenidos. 8 CARACTERIZACION GEOTECNICA DE LOS SUELOS Con base en la información obtenida de los ensayos de campo y de laboratorio realizados, se tienen las siguientes características geotécnicas de los suelos encontrados en el área de estudio.
- Se encontró un predominio a nivel superficial de suelos finos de origen aluvial correspondientes a arenas limosas y arcillas limo arenosas, los cuales se clasifican como SM, CL, ML y ML-CL según el sistema de clasificación unificado y como A-4 y A-2-4 según el sistema de clasificación de la AASHTO. Debajo de
- De los ensayos efectuados en campo con el cono dinámico, se tienen los resultados presentados en la Tabla No 5.4. Se observan valores de resistencia a la penetración entre 0.2 y 2.8 kg/cm2 para los apiques 1, 2 y 3 estos ubicados entre la zona de la bocatoma y el caño - Toma. Para la zona del apique 4 se registraron valores entre 1.6 y 4.6 kg/cm2, mientras que para el apique 5 ubicado en el sector de la planta de tratamiento, todos los valores resultaron superiores a 4.5 kg/cm2.
- Los valores obtenidos de resistencia a la penetración con el cono dinámico, permiten determinar el grado de consistencia de los suelos, el cual esta muy influenciado por la presencia de humedad en el suelo.
- Se efectuaron ensayos de compresión Inconfinada sobre varias muestras inalteradas tomadas de los sondeos, cuyos resultados se presentan en la Tabla No 5. TABLA 5.6 RESULTADOS ENSAYOS DE COMPRESIÓN INCONFINADA Muestra Densidad Humedad kg/m Humedad (%) Esfuerzo Máximo (kg/cm2) A-1 (1.20 – 1.5m)
A-2 (0.6 m) A-2 (3.2 m)
A-3 (0.2 m) 2337 13.0 1. A-4 (0.1m) 1943 8.6 0. A-6 (1.0m) A-6 (1.5m) A-6 (2.1m)
- Se efectuaron ensayos de penetración estándar (SPT), los cuales arrojaron los resultados presentados en la Tabla No 5.
Tabla No 5.7 Valores Obtenidos del Ensayo de Penetración Estándar Apique No Profundidad (m) N (SPT) 1 0.
5 1.50 50golpes /10cm 6 1.
10.Los valores obtenidos del ensayo de penetración estándar dan un indicio del grado de consistencia en el suelo, se observa que los valores más críticos corresponden a la zona donde se presentan mayor contenido de humedad en el suelo, baja densidad o consistencia blanda en los estratos arcillosos. 11.Los parámetros de resistencia al corte para los suelos encontrados en el sitio, se correlacionan con base en los ensayos realizados en campo y según las Tablas No 5.8, 5.9 y 5.10. En la Tabla No 5.11 se presentan estos resultados, los cuales sirvieron de base para la modelación en el análisis de estabilidad de Taludes. Tabla No 5.8 Correlación de la Densidad Relativa con respecto a los resultados del ensayo de penetración estándar. N (Penetración Estándar) Toma Muestra Partido Densidad Relativa 0 - 4 Muy Suelta 4 - 10 Suelta 10 - 30 Mediana 30 - 50 Densa
50 Muy Densa
