7.1 Estudio del Subsuelo
El suelo juega un rol fundamental en toda obra, independiente de la naturaleza de ésta. Por esta razón es necesario conocer sus características y su comportamiento frente a determinadas solicitaciones. Hay obras que exigen realizar excavaciones de envergadura (subterráneos, ciertas obras civiles como caminos, canales, etc.) o bien rellenos importantes (rellenos de plataformas, etc.). Por otro lado, recibe las cargas de las estructuras y debe ser capaz de resistirlas bajo sus tensiones admisibles, sin experimentar deformaciones o asentamientos mayores que los permisibles para las estructuras que soporta y para él mismo.
TEMAS TRATADOS:

7.1.1. Generalidades
7.1.2. Métodos de exploración más frecuentes
7.1.3. Estudios de laboratorio

7.1.1 GENERALIDADES

Previo a toda construcción se debe efectuar un estudio del suelo comprometido por la obra, el cual debe ser hecho por un especialista en el tema.

Este especialista se basa en antecedentes geotécnicos de la zona y/o en un reconocimiento detallado del terreno, el cual se efectúa mediante pozos de reconocimiento o mediante sondajes.

El problema más importante que se tiene que enfrentar en la prospección de suelos es la enorme variabilidad tanto en superficie como en profundidad. Al final sólo se tiene mediana certeza sobre las muestras tomadas en la exploración, pero no es seguro extrapolar los resultados.

Hay que considerar que no existe un método de exploración que sea de uso universal, apto para todos los tipos de suelos existentes y para todas las estructuras probables.

En general, al programar la exploración se debe considerar ubicar los puntos de prospección a distancias aproximadamente iguales y aumentarlos según los resultados. En todo caso, deben quedar claramente identificadas las zonas donde se detecten suelos inadecuados.

7.1.2 MÉTODOS DE EXPLORACIÓN MÁS FRECUENTES
LOS MÉTODOS DE EXPLORACIÓN MÁS EMPLEADOS SON

A. Calicatas o pozos de reconocimiento
B. Sondajes

A. Calicatas o pozos de reconocimiento

Este es el método más usado de exploración de suelos. Permiten la inspección directa del suelo que se desea estudiar por lo que normalmente entrega información más confiable y completa.

Además, en suelos con gravas es el único método de prospección. Por otra parte, es una exploración relativamente económica.

La gran limitación de las calicatas es el nivel freático que limita su profundidad. Si no se encuentra la napa, muchas veces la profundidad debe limitarse por motivos de seguridad.

A1. Dimensiones

Debido a la complejidad del tema, los antecedentes entregados a continuación son de carácter informativo, debiendo el especialista tomar las decisiones del caso.
Sección mínima recomendada: 0,8 x 1,0 m. Con esto se permite un trabajo cómodo del laboratorista y se puede hacer una inspección adecuada de las paredes.
Profundidades:
Son variables, dependiendo de las características del suelo, existencia de napa de agua y del tipo de estructuras. A título de orientación se puede indicar que las profundidades mínimas de exploración son las siguientes:
Zapata o losa de fundación: Un ancho de fundación bajo el sello de fundación. Ver Figura 7.1.
En caminos es de 1,5 m medidos desde la subrasante propuesta.
Se van dejando escalones cada 40 a 50 cm, o cada vez que haya cambio de estrato; con esto se puede determinar la densidad del terreno y muestrear el suelo para ensayos de laboratorio.

FIGURA 7.1

PROFUNDIDAD DE CALICATA

A2. Inspección

El especialista debe efectuar una inspección visual de las paredes del pozo, escalón por escalón, describiendo detalladamente lo que detecta. Es lo que se conoce como perfil estratisgráfico. Al menos debe indicar apreciaciones de:
Espesor de los estratos: debe quedar claramente determinado.
Tamaño: suelo grueso (grava y/o arena) o fino (limo y/o arcilla) y las mezclas de ellos. Presencia de bolones (≥ 75 mm).
Olor: los suelos orgánicos tienen un olor distintivo que se incrementa calentando una muestra.
Color: indicar el color predominante.
Humedad: estimar la humedad del suelo.
Estructura: estratificado (capas alternadas), laminado (capas muy delgadas), lenticular (inclusiones de suelos diferentes).
Densificación: en suelos sin cohesión puede ser suelta o densa; en suelos cohesivos (ensayo manual) la clasificación es blanda, media, firme, muy firme y dura.
Clasificación: debe estimarse la clasificación probable de la muestra. Normalmente se emplea la clasificación USCS (ver 7.2.2).
Nombre que se le da en la localidad (como “chusca”, “trumao”, “cancagua” u otros).
Por otro lado, si lo estima necesario, debe tomar muestras representativas de los estratos, con la finalidad de conocer las características de los suelos mediante ensayos efectuados en un laboratorio de suelos. Estas muestras pueden ser de dos tipos:
Muestras perturbadas: en general provienen de las paredes del pozo.
Muestras no perturbadas: para suelos cohesivos. Se recorta de las paredes o de un escalón y se recubren con parafina sólida para protegerlas.
Si se llega a la napa, debe quedar claramente definida su profundidad, indicando fecha y hora de medición.

En Figura 7.2 se muestra faenas de inspección en una calicata.

FIGURA 7.2

CALICATA

Muestra no perturbada de un pozo

Fuente: https://www.diccionario.geotecnia.online

B. Sondajes

La gran ventaja que tiene la exploración mediante sondajes es que no está limitado por la napa. En casos normales no tiene limitaciones de profundidad.

Entre sus desventajas está su mayor costo, ya que requiere de maquinaria especializada, y que no se tiene una observación directa del suelo.

Se recurre generalmente a este método cuando:

Se desea investigar profundidades importantes.
Cuando las condiciones locales lo hacen necesario (por ejemplo, presencia de la napa, roca y otros).

A medida que se va penetrando, el operador va analizando el material que va saliendo a la superficie y registra la profundidad a la que se detectó.

Cuando lo estima adecuado coloca un muestreador (cuchara partida), con la que se tienen muestras perturbadas. Si se detecta la presencia de suelos cohesivos se cambia el muestreador por otro de pared delgada que permite obtener muestras no perturbadas para ensayos de laboratorio.

En suelos arenosos, con el sondaje se puede realizar el ensayo de penetración estándar (SPT). Se utiliza una masa de 63,5 kg que se deja caer, en caída libre, desde 76 cm sobre el muestreador, el que se protege con una zapata superior. Se penetra 15 cm y luego se cuenta el número de golpes necesarios para hacer penetrar al muestreador 30 cm; ese número de golpes es el Nspt o resistencia a la penetración estándar (ASTM D1586). Con este valor se puede obtener una indicación de la densidad relativa del suelo, como se muestra en Tabla 7.1.

TABLA 7.1

RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN

Fuente: US Army Corps of Engineers

En Figura 7.3 se muestra un equipo de sondaje y una muestra perturbada.

FIGURA 7.3

SONDAJE

Fuentes: Teg Chile – Sondajes / Tierras y suelos S.A.S.

7.1.3.ESTUDIOS DE LABORATORIO

Las muestras extraídas del suelo, indicadas en el punto 7.1.2, se someten a diversos tipos de ensayos en laboratorio; los más frecuentes se muestran en Tabla 7.2.

TABLA 7.2

ENSAYOS DE SUELOS