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Autor: LIBARDO ADOLFO LÓPEZ RAMÍREZ,

Trabajo de grado para optar al título de maestría en ingeniería civil – énfasis

geotécnia

CONTENIDO

INDICE DE TABLAS ....................................................................................................... 13

GLOSARIO ...................................................................................................................... 15

1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 19

2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 21

3 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PRUEBA CPTU ................................................ 22

Fuente: (SANDVEN, 2010) ....................................................................................... 23

3.1 Antecedentes históricos................................................................................ 23

3.1.1 Breve descripción histórica de la prueba en el mundo .................... 23

3.1.2 Antecedentes del uso de la prueba en Suramérica (Ref (COUTINHO,

y otros, 2010) ......................................................................................................... 24

3.1.3 Algunos antecedentes académicos del uso de la prueba en

Colombia ................................................................................................................. 24

3.2 Normas y estándares ..................................................................................... 26

3.3 Descripción del equipo CPTU....................................................................... 30

3.4 Ejecución de la prueba CPTU. ...................................................................... 34

3.4.1 Preparación del equipo .......................................................................... 34

3.4.2 Procedimiento de campo ....................................................................... 42

4 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE LA PRUEBA CPTU EN SUELOS

ARCILLOSOS SEGÚN DIFERENTES INVESTIGADORES INTERNACIONALES. ........ 46

4.1 Nomenclatura y significado de alguna relaciones aplicables al

piezocono: .................................................................................................................. 47

4.2 Estratigrafía y clasificación de suelos ........................................................ 50

4.2.1 Método de clasificación de Beggeman (1965) .................................... 52

4.2.2 Método de clasificación de Sanglerat (1974) ....................................... 54

4.2.3 Método de clasificación de Schmertmann (1978) & Searle (1979) . 56

4.2.4 Método de clasificación de Douglas & Olsen (1981) .......................... 59

4.2.5 Método de clasificación de Vos (1982) ................................................. 59

4.2.6 Método de clasificación de Jones & Rust (1982).................................59

4.2.7 Método de clasificación de Robertson (1986) .....................................62

4.2.8 Método de clasificación de Senset (1989) ............................................ 62

4.2.9 Método de clasificación de Robertson (1990 -2010) .......................... 65

4.2.10 Método de clasificación de Eslami & Fellenius (1997) ....................... 71

4.2.11 Método de clasificación Fuzzy (1999) (Ref ( (TUMAY, y otros, 2008))

4.2.12 Método de clasificación de Schneider et al (2008) .............................. 75

4.3 Peso Unitario ................................................................................................... 80

4.4 Resistencia al corte no drenado (s) ............................................................ 84

 basado en la resistencia total del cono ........................................... 85

 basado en la resistencia efectiva del cono ...................................... 89

 basado en el exceso de presión de poros......................................... 92

4.4.4 Metodología para estimar el s

4.5 Relación de sobreconsolidación (RSC) ......................................................... 96

4.5.1 RSC con base en la resistencia no drenada s

4.5.2 RSC con base en la forma del perfil del CPTU ................................... 97

4.5.3 RSC medido directamente de los datos de CPTU ............................... 99

4.6 Módulo edométrico o confinado (M) ......................................................... 106

4.7 Coeficiente de consolidación (cv

4.8 Módulo de Young no drenado (Eu

5 RESULTADOS DE LA PRESENTE INVESTIGACIÓN ......................................... 122

5.1 Metodología de la investigación ................................................................ 122

5.2 Descripción del equipo utilizado en la investigación ............................ 124

5.3 Resultados prueba N° 1: Avenida Universitaria - Tunja ......................... 126

5.3.1 Localización y geología física. ............................................................. 126

5.3.2 Clasificación y perfil estratigráfico .................................................... 131

5.3.3 Resistencia no drenada (s

5.3.4 Relación de sobreconsolidación (RSC) ................................................ 149

 con base en la prueba CPTU ........... 96

 

5.3.5 Módulo confinado (M) ...........................................................................154

5.3.6 Coeficiente de consolidación (ch

5.3.7 Módulo no drenado (Eu

5.3.8 Análisis y comparación de resultados campo y laboratorio sitio 1.

5.4 Resultados prueba N° 2: Vereda Punta Larga – Nobsa (Boyacá)............ 164

5.5 Localización y geología física ..................................................................... 164

5.5.1 Clasificación y perfil estratigráfico .................................................... 169

5.5.2 Resistencia no drenada (s

5.5.3 Relación de sobreconsolidación (RSC) ............................................... 189

5.5.4 Módulo confinado (M) ........................................................................... 192

5.5.5 Módulo de Young no drenado (Eu

5.5.6 Coeficiente de consolidación (cv

5.5.7 Análisis y comparación de resultados campo y laboratorio sitio 2

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 201

7 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 205

8 ANEXOS ................................................................................................................. 209

8.1 RESUMEN ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................... 210

8.1 ENSAYOS DE LABORATORIO ..................................................................... 213

8.1.1 Ensayos avenida universitaria - Tunja............................................... 214

8.1.2 Ensayos Punta Larga – Nobsa ............................................................. 231

TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Esquema general piezocono ...............................................................32

Ilustración 2: Localización del filtro en el piezocono y distribución de presiones

 ......................................................................................................................................... 33

Ilustración 3: Presión de poros vs profundidad con filtro sin saturación

Ilustración 4: Resistencia por la punta con valores menores a cero (0). Curva

errónea. .......................................................................................................................... 41

Ilustración 5: Distribución conceptual de la presión de poros en suelos

saturados durante una prueba CPT, basada en medidas de campo. Robertson et

al 1986) ........................................................................................................................... 51

Ilustración 6: Carta de clasificación de Beggeman (1965) .................................. 53

Ilustración 7: Grafico de Sanglerat (1974) ................................................................ 55

Ilustración 8: Carta de clasificación de Schmertmann ......................................... 57

Ilustración 9: Carta de clasificación de Schmertmann convertida a grafico tipo

Begemman...................................................................................................................... 58

Ilustración 10: Carta de clasificación de Douglas y Olsen tipo Begemman ...... 60

Ilustración 11: Carta de clasificación de Jones & Rust (1982).............................. 61

Ilustración 12: Clasificación del suelo según Robertson (1986) ........................... 63

Ilustración 13: Carta de clasificación de Senset (1982) ......................................... 64

Ilustración 14: Carta normalizada Qt

Ilustración 15: Cartas normalizadas para prueba CPT en función del SBT (SBTN

Robertson (1990) .......................................................................................................... 67

Ilustración 16: Carta de clasificación de Robertson - Incluye ISBT .................... 69

Ilustración 17: Fronteras aproximadas de comportamiento dilatante -

Contractivo; drenado – no drenado. Robertson 2012 ........................................... 70

Ilustración 18: Gráfica de clasificación de Eslami – Fellenius (1997), incluye

límites entre fronteras. ................................................................................................ 72

Ilustración 19: Diagrama clasificación método fuzzy ............................................ 74

Ilustración 20: Cartas de clasificación de Schneider et al (2008) ......................... 76

) – Tunja. ............................................................................................ 36

 (Robertson 1990 y 2010) ................... 66

 vs Fr)

Ilustración 21: Comparación entre la carta de clasificación de Robertson

(1990) y Schneider (2008)........................................................................................... 77

Ilustración 22: Peso unitario obtenido del CPTU – Según Larsson & Mulabdic

(1991) .............................................................................................................................. 81

Ilustración 23: Relación entre el peso unitario y los resultados del CPT ............ 83

Ilustración 24: Variación de Nkt en función de Bq - según Karlsrud et al (1996)

 ......................................................................................................................................... 86

Ilustración 25: Nkt vs IP (Según Aas et al 1986)...................................................... 87

Ilustración 26: Solución teórica para Nkt – según Teh (1987) ............................... 88

Ilustración 27: Variación de Nkt en función para arcillas fisuradas Marsland y

Powell 1988 ................................................................................................................... 90

Ilustración 28: Variación de Nke en función de Bq

Ilustración 29: Cartas propuestas para obtener su a partir del exceso de

presión de poros durante el ensayo CPTU, (Adaptado de Campanella et al

(1985)) ............................................................................................................................. 93

 - según Karlsrud et al (1996) 91

 en función de Bq

 - según Karlsrud et al (1996)

 ......................................................................................................................................... 95

Ilustración 31: RSC y Ko a partir de su/’vo e IP (Andersen et al 1979 &

Brooker e Ireland 1965) ............................................................................................... 98

Ilustración 32: Correlaciones empíricas entre RSC y parámetros normalizados

del CPTU (Lunne 1989) .............................................................................................. 101

Ilustración 33: Relación de sobreconsolidación (RSC) vs diferencia de presión de

poros normalizada (PPD) (Sully et al 1988) ............................................................ 102

Ilustración 34: Factor K en función de parámetros de clasificación de Robertson

(1990) ............................................................................................................................ 104

Ilustración 35: Resumen de las diferentes soluciones para la disipación de la

presión de poros (Adaptado de Ref (GILLESPIE , y otros, 1981) ......................... 109

Ilustración 36: Interpretación de la disipación de la presión de poros utilizando

un gráfico presión vs raíz de tiempo ...................................................................... 112

Ilustración 37: Factor tiempo modificado según Holusby & Teh (1991) para el

filtro localizado en la punta (u1) ............................................................................. 113

Ilustración 38: Factor tiempo modificado según Holusby & Teh (1991) para el

filtro localizado encima de la punta (u2) ................................................................ 114

Ilustración 39: Coeficiente de consolidación a partir del 50% de disipación,

Ilustración 40: Estimación del índice de rigidez (I

en el índice de plasticidad y la relación de sobreconsolidación (RSC) según

Keaveny & Mitchell ..................................................................................................... 117

Ilustración 41: Relación E/su según Duncan & Buchignani 1976 ....................... 121

Ilustración 42 Plano geológico de Tunja, tomado de la plancha 191 ................ 127

Ilustración 43: Localización prueba Avenida Universitaria (Tunja) ................... 128

universitaria. – ............................................................................................................. 132

Ilustración 45: Gráficas de Rf, u2/qt

Ilustración 46: Gráficas pasa malla 200 y clasificación Fuzzy - Avenida

Universitaria. ............................................................................................................... 134

 

clasificación de Casagrande - prueba Avenida Universitaria. ............................ 135

Avenida Universitaria. ................................................................................................ 135

Ilustración 49: Graficas de clasificación según Schneider (2008) prueba

Avenida Universitaria. ................................................................................................ 136