ESTUDIO GEOTECNICO PROYECTO : DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO UBICACIÓN : PROVINCIA TOMAS FRIAS DEPARTAMENTO POTOSI

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1 ESTUDIO GEOTECNICO PROYECTO : DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO SOLICITANTE : ASOCIACION DE INGENIEROS POTOSI EMPRESA DE SERVICIOS AMBIENTALES UBICACIÓN : PROVINCIA TOMAS FRIAS DEPARTAMENTO POTOSI RESPONSABLE ESTUDIO DE SUELOS Ing. JUAN CARLOS TARIFA Reg. R.N.I. No Cochabamba - Bolivia Reg. (121/2013)

2 ÍNDICE DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN GENERALIDADES IDENTIFICACIÓN DEL SITIO DE EMPLAZAMIENTO ALCANCE DE TRABAJO TRABAJO DE CAMPO PERFORACIÓN TOMA DE MUESTRAS ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO S.P.T REGISTRO DE EXPLORACIÓN ENSAYOS EN LABORATORIO ESTRATIGRAFÍA DEL SECTOR DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE... 6 FUNDACIONES SUPERFICIALES: NIVELES GEOTECNICOS CONCLUSIONES... 9 ANEXO RESUMEN DE ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR CROQUIS UBICACIÓN DE SONDEOS INFORMACIÓN FOTOGRÁFICA

3 ESTUDIO DE SUELOS PARA FUNDACIONES PROYECTO : DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO SOLICITANTE : ASOCIACION DE INGENIOS POTOSI EMPRESA DE SERVICIOS AMBIENTALES UBICACIÓN : DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO - POTOSI 1. INTRODUCCIÓN 1.1. GENERALIDADES El presente informe, describe el Estudio Geotécnico, realizado en el lugar de emplazamiento de un Dique de Colas San Antonio ubicado en la Provincia Tomas Frías del departamento de Potosí. Según la información brindada por el Solicitante, el Dique de Colas se encuentra próximo a alcanzar su cota máxima por lo que se considera el abandono del mismo a corto plazo. A este objeto, se vienen realizado estudios geotécnicos a fin de determinar los parámetros geotécnicos que puedan determinar las características de estabilidad del mismo al momento actual. Por otra parte, los parámetros buscados tienen por objeto proporcionar datos sobre las variaciones litológicas y sus características geomecánicas del suelo. La investigación ha tomado en cuenta la ejecución de tres sondeos de penetración profundos, cuya ubicación y profundidad es detallada a continuación. Tabla 1. Ubicación y profundidad de sondeos. Sondeo Ubicación Prof. Coordenadas UTM [m] SPT m E m S 12,50 SPT m E m S 20,00 SPT m E m S 12,50

4 1.2. IDENTIFICACIÓN DEL SITIO DE EMPLAZAMIENTO El sector de emplazamiento del Dique de Colas San Antonio se halla en la Provincia Tomás Frías del Departamento de Potosí. La figura a continuación presenta la imagen satelital del sitio de estudio. 2. ALCANCE DE TRABAJO La investigación geotécnica ha sido convencionalmente dividida en las siguientes tres etapas: Fase 1.- Trabajo de campo. Fase 2.- Trabajo de laboratorio Fase 3.- Trabajo de gabinete TRABAJO DE CAMPO En esta etapa se ejecutaron las siguientes actividades: - Reconocimiento del lugar de trabajo - Ensayos de penetración dinámica (S.P.T.) - Descripción e interpretación de las muestras extraídas. - Elaboración del perfil preliminar de campo. - Toma de muestras.

5 PERFORACIÓN Se realizo tres perforaciones en el área correspondiente al sitio de estudio. La descripción de las mencionadas perforaciones se adjunta al informe respectivo como resumen de ensayos de penetración estándar. Para definir el nivel de desplante de las fundaciones, se considero a la boca de pozo del sondeo como cota TOMA DE MUESTRAS Las muestras fueron recuperadas a cada 1,50 de profundidad o en su defecto a cada cambio de estrato según la norma ASTM D420-69, además estas fueron clasificadas e identificadas para su posterior análisis de laboratorio ENSAYOS DE PENETRACIÓN DINÁMICA Correlativamente al sondeo exploratorio se ejecuto el ensayo de penetración dinámica S.P.T. según la norma ASTM D-1586, a partir de cuyos resultados y el consiguiente número de golpes obtenido al hincar un penetrómetro (Cuchara de Terzaghi) con un martinete que se deja caer libremente desde una altura especificada, se puede obtener información que permita determinar la capacidad portante de cada tipo de suelo e inferir parámetros geotécnicos del suelo atravesado por el sondeo CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO S.P.T. Las principales características de acuerdo a Normas convencionalmente utilizadas son: - Diámetro externo de la barra para el ensayo 1 1/4 pulgadas - Diámetro interno de barra para ensayo 1/2 pulgadas - Equipo de hinca: - Peso martinete Kg. (140 libras). - Cabeza de hinca y tubo guía. - Altura con caída libre de 76 cm. (30 pulgadas) REGISTRO DE EXPLORACIÓN Paralelamente a la perforación y obtención de muestras, se realizaran los registros preliminares de campo del sondeo, para su posterior verificación en laboratorio y la confección de los registros de exploración definitivos, los cuales indicaran en detalle las características geotécnicas del suelo estudiado, como ser granulometrías, límites de Atterberg y la clasificación del suelo después de realizar los ensayos de laboratorio.

6 Este perfil geotécnico indica los tipos de suelos, el ángulo de fricción interna, valores de resistencia a la penetración (N), capacidad de carga admisible y la presencia o ausencia del nivel freático ENSAYOS EN LABORATORIO Con las muestras obtenidas en el trabajo de campo se realizaron los siguientes ensayos de laboratorio: Contenido de humedad natural según Norma ASTM D Análisis granulométrico según Norma ASTM D Límites de Atterberg Límite Líquido según ASTM D Límite Plástico según ASTM D Indice de plasticidad Indice de Consistencia Clasificación de suelos según Normas ASTM D Los resultados correspondientes a los ensayos se han trascrito en los cuadros de valores y gráficas que acompañan al presente informe. 3. ESTRATIGRAFÍA DEL SECTOR La descripción del perfil estudiado se muestra en nuestras hojas Resumen de Ensayo de Penetración Estándar, donde podrá apreciarse el perfil característico de los sitios auscultados DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE FUNDACIONES SUPERFICIALES: Una vez obtenida toda la información se elaboró el registro exploratorio definitivo, él cual indica detalladamente todas las propiedades físicas y mecánicas de los suelos investigados. Dichos registros comprenderán: Descripción del Tipo de suelo Propiedades físico-mecánicas del suelo Nivel freático Capacidad portante del suelo Para el cálculo de la capacidad de carga admisible, qadm, debemos recordar que esta última se define como la presión para la cual existe un coeficiente de seguridad

7 adecuado frente al hundimiento. Esta tensión no tiene por qué ser admisible para la estructura, por lo tanto depende del tipo de estructura. Debe recalcarse, que el Factor de Seguridad en todos los casos fue aplicado sobre la Carga neta. Por otra parte, la capacidad de carga admisible de trabajo, qadm,trab es la tensión de cimentación admisible para una determinada estructura teniendo en cuenta su tolerancia a los asentamientos. Obviamente puede ser mucho menor que qadm. Así, las propiedades físico-mecánicas del suelo, vale decir, los valores de cohesión no drenada, cu y ángulo de fricción del suelo,, fueron determinados a partir de los valores propuestos por Carlos Crespo Villalaz, en función al número de golpes N determinados a partir del ensayo SPT. Con estos valores, fue determinada la capacidad última de apoyo del suelo, qu, que corresponde a aquella presión que produce la falla de corte en el suelo. A este objetivo, se utilizo el método de Meyerhoff, que según Bowles (1988) es uno de los más ampliamente utilizados y que produce resultados similares a los obtenidos en la realidad. Las hipótesis realizadas para la utilización del método corresponden a la de carga vertical centrada y superficie horizontal de fundación. De esta manera, la capacidad última de carga, es determinada considerando la condición crítica de acuerdo al tipo de suelo, es decir, considerando una condición no drenada ( = 0) para el caso de suelos cohesivos y por el contrario condiciones drenadas (c = 0) para el caso de suelos granulares. Finalmente se determina la capacidad de carga admisible, qadm, que es igual a la carga neta última de apoyo, qu - Df, dividida por un factor de seguridad adecuado mas la sobrecarga inicial del suelo, Df. La elección de un adecuado valor para el factor de seguridad depende tanto del criterio como de la experiencia profesional del ingeniero. Coduto (1994) indica que deben tomarse en cuenta los siguientes aspectos: El tipo de suelo. Se recomienda usar valores altos para arcillas y valores bajos para arenas. El nivel de incertidumbre en la definición del perfil de suelo y en la determinación de los parámetros de resistencia al corte para diseño. La importancia de la estructura y las consecuencias de una posible falla. Por tanto, los valores de carga admisible presentados en el resumen de cada sondeo de ensayo SPT realizado, corresponde a la capacidad de carga admisible y no así a la carga admisible de trabajo. El valor de FS asumido corresponde a un valor de 3 para arcillas y limos y 2.5 para arenas.

8 4. NIVELES GEOTECNICOS En la zona se han realizado tres sondeos profundos de penetración. La profundidad alcanzada en cada sondeo ha sido presentada en la Tabla 1 del presente informe. A continuación se describe las características del material hallado en cada sondeo. SONDEO SPT-01. NIVEL UNO: ARENA LIMOSA (SM): De 0.00 m a m Superficialmente hasta los metros de profundidad, que corresponde a la profundidad alcanzada por el sondeo aparece un estrato de suelo granular conformado por arena fina envuelta en matriz limosa carente de plasticidad. De 1,0 a 2,0 m de profundidad se ha detectado la presencia de un lente de suelo fino de arcilla limosa de baja plasticidad y de consistencia blanda a media. Las características de resistencia determinadas para el estrato durante el sondeo dan cuenta de un nivel de suelo granular de densidad suelta hasta los 10,0 m de profundidad y densidad media a partir de este nivel y de manera continua hasta la conclusión del sondeo. El contenido de humedad a lo largo del perfil sondeado aumenta a medida que se avanza en profundidad. SONDEO SPT-02. NIVEL UNO: ARENA LIMOSA (SM): De 0.00 m a m Superficialmente hasta los metros de profundidad, aparece un estrato de suelo granular conformado por arena fina envuelta en matriz limosa carente de plasticidad. Las características de resistencia determinadas para el estrato durante el sondeo dan cuenta de un nivel de suelo granular donde la densidad suelta predomina sobre la media que solo se presenta de manera puntual a ciertos niveles. NIVEL DOS: LIMO (ML): De 15.0 m. a 20.0 m. Por debajo del nivel 1, hasta la profundidad sondeada aparecen un estrato de suelo limoso carente de plasticidad y de consistencia firme. De 18,0 a 19,0 m de profundidad se ha detectado un lente de suelo de arena limosa carente de plasticidad y de densidad media. Hacia el final del sondeo el contenido de arcilla se hace considerable dando lugar a la formación de un nivel de arcilla limosa de baja plasticidad.

9 SONDEO SPT-03. NIVEL UNO: ARENA LIMOSA (SM): De 0.00 m a m Superficialmente hasta los metros de profundidad que corresponde a la profundidad alcanzada por el sondeo, aparece un estrato de suelo granular conformado por arena fina envuelta en matriz limosa carente de plasticidad. Las características de resistencia determinadas para el estrato durante el sondeo dan cuenta de un nivel de suelo granular de densidad suelta. El nivel freático no fue determinado en ninguno de los sondeos realizados. El control de la evolución del nivel freático ha tenido lugar en el periodo de realización de este trabajo geotécnico (Febrero 2013). 5. CONCLUSIONES Se ha realizado el Estudio Geotécnico en el Dique de Colas San Antonio ubicado en la Provincia Tomás Frías del departamento de Potosí, a objeto de conocer el perfil estratigráfico del sitio de estudio y de poder determinar los parámetros de resistencia al corte a solicitud del Consultor. El trabajo de campo ha tomado en cuenta la realización de tres sondeos de penetración cuya ubicación y profundidad ha sido detallada en la Tabla 1 del presente documento. De los estudios realizados, puede indicarse de manera general que el suelo del sitio de estudio se encuentra conformado por un nivel superior de suelo granular compuesto de arena fina envuelta en matriz limosa carente de plasticidad. Este primer nivel se extiende de manera ininterrumpida hasta los 15,0 m de profundidad para los Sondeos SPT-02 y SPT-03. Solamente en el Sondeo SPT-01 se ha registrado de 1,0 a 2,0 m de profundidad un lente de arcilla limosa de baja plasticidad. A continuación se presenta un segundo nivel de suelo conformado por suelo fino predominantemente limoso de baja plasticidad el mismo que ha sido detectado solamente para el Sondeo SPT-02 debido a que este ha sido el único sondeo que ha alcanzado profundidades mayores a 15,0 m. Por otra parte, las características de resistencia del material presentan características de densidad sueltas para el nivel superior y características de consistencia firme para el segundo nivel de suelo determinado en el Sondeo SPT-02. Adicionalmente a la determinación del tipo de suelo en el perfil, se ha determinado los parámetros de resistencia al corte a media profundidad y a profundidad final para cada sondeo. Tales parámetros han sido determinados a partir del Ensayo de Corte Directo. Los resultados obtenidos son presentados en la Tabla 2.

10 Tabla 2. Parámetros de resistencia al corte del suelo. Sondeo Prof. Tipo c [m] de suelo [ ] [kpa] SPT-01 6,00 SM 25 5 SPT-01 12,00 SM 23 4 SPT-02 10,00 SM 21 3 SPT-02 20,00 CL-ML SPT-03 6,00 SM 24 4 SPT-03 12,00 SM 23 3 Cochabamba, Abril de 2013

11 ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR SPT ASTM D DATOS DEL ENSAYO PROYECTO: DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO SOLICITANTE: ASOCIACIÓN DE INGENIEROS POTOSÍ EMPRESA DE SERVICIOS AMBIENTALES DATOS DE SONDEO Identificacion de sondeo: SPT 001 UBICACION: Dique de Colas San Antonio Prov. Tomas Frias Fecha: Coordenadas: Marzo k UTM Profundidad de sondeo: Depto. Potosi 12,5 m Alt. sobre el nivel del mar: 3700 m.s.n.m. Profundidad nivel freático: ND NUMERO DE GOLPES 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 PERFIL ESTRATIGRAFICO CLASIFICACION SUCS Descripción N Campo N70 SPT PARAMETROS DE RESISTENCIA Cu Kg/cm 2 OCR Es kn/m2 Contenido de humedad (%) Tamaño max. de particulas mm. 6 Limo arcillo arenoso, color gris con ML CL ,15 0, ,5 NA matices de color ocre 7 7 SM Arena de grano fino limosa, color gris oscuro , ,6 NA SM Arena fina limosa, color gris con matices de color ocre , ,0 NA 6 SM Arena limosa, color gris oscuro , ,0 NA 8 Arena limosa, color gris oscuro con SM , ,2 NA matices de color ocre 8 SM Arena limosa, color gris oscuro , ,5 NA 11 SM Arena limosa, color gris oscuro , ,0 NA 13 Arena de grano fino y medio limosa, SM , ,2 NA color gris oscuro NA ND D UD No aplicable No determinado Muestra alterada Muestra no alterada Figura 1. Variacion del Numero de Golpes N determinado a partir del SPT, con la profundidad de sondeo Pagina 1

12 ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR SPT ASTM D DATOS DEL ENSAYO PROYECTO: DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO SOLICITANTE: ASOCIACIÓN DE INGENIEROS POTOSÍ EMPRESA DE SERVICIOS AMBIENTALES DATOS DE SONDEO Identificacion de sondeo: SPT 002 UBICACION: Dique de Colas San Antonio Prov. Tomas Frias Fecha: Coordenadas: Marzo k UTM Profundidad de sondeo: Depto. Potosi 19,5 m Alt. sobre el nivel del mar: 3700 m.s.n.m. Profundidad nivel freático: ND NUMERO DE GOLPES 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 PERFIL ESTRATIGRAFICO CLASIFICACION SUCS Descripción N Campo N70 SPT PARAMETROS DE RESISTENCIA Cu Kg/cm 2 OCR Es kn/m2 Contenido de humedad (%) Tamaño max. de particulas mm SM Arena limosa, color gris oscuro con algunos matices de color ocre , ,1 NA SM Arena de grano fino limosa, color gris oscuro , ,2 NA 5 Arena limosa, color gris con matices de SM , ,4 NA color ocre 8 Arena fina limosa, color gris con matices SM , ,7 NA de color ocre 3 Arena de grano fino limosa, color gris SM oscuro con algunos matices de color , ,1 NA ocre 9 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,8 NA 12 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,0 NA 8 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,0 NA 17 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,7 NA 17 ML Limo arenoso fino, color gris oscuro ,35 0, ,2 NA 10 Limo arenoso fino con indicios de ML ,20 0, ,9 NA arcilla, color gris oscuro 21 Arena fina limosa, color gris oscuro con SM , ,1 NA matices de color ocre 11 Limo arcilloso con presencia de arenas ML CL ,20 0, ,9 NA de grano fino, color gris oscuro NA ND D UD No aplicable No determinado Muestra alterada Muestra no alterada Figura 1. Variacion del Numero de Golpes N determinado a partir del SPT, con la profundidad de sondeo Pagina 1

13 ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR SPT ASTM D DATOS DEL ENSAYO PROYECTO: DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO SOLICITANTE: ASOCIACIÓN DE INGENIEROS POTOSÍ EMPRESA DE SERVICIOS AMBIENTALES DATOS DE SONDEO Identificacion de sondeo: SPT 003 UBICACION: Dique de Colas San Antonio Prov. Tomas Frias Fecha: Coordenadas: Marzo k UTM Profundidad de sondeo: Depto. Potosi 12,5 m Alt. sobre el nivel del mar: 3700 m.s.n.m. Profundidad nivel freático: ND NUMERO DE GOLPES 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 PERFIL ESTRATIGRAFICO CLASIFICACION SUCS Descripción N Campo N70 SPT PARAMETROS DE RESISTENCIA Cu Kg/cm 2 OCR Es kn/m2 Contenido de humedad (%) Tamaño max. de particulas mm. 9 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,8 NA 9 Arena fina con presencia de limo, color SM , ,5 NA gris oscuro 7 Arena fina con presencia de limo, color SM , ,1 NA gris oscuro 7 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,0 NA 6 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,7 NA 7 Arena fina con presencia de limo, color SM , ,0 NA gris oscuro 12 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,1 NA 10 SM Arena fina limosa, color gris oscuro , ,1 NA NA ND D UD No aplicable No determinado Muestra alterada Muestra no alterada Figura 1. Variacion del Numero de Golpes N determinado a partir del SPT, con la profundidad de sondeo Pagina 1

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15 INFORMACIÓN FOTOGRÁFICA DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO -POTOSI UBICACIÓN: PROV. TOMAS FRIAS DEPTO. POTOSI Evaluación Geotécnica: Sondeo SPT 001

16 INFORMACIÓN FOTOGRÁFICA DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO -POTOSI UBICACIÓN: PROV. TOMAS FRIAS DEPTO. POTOSI Evaluación Geotécnica: Sondeo SPT 002

17 INFORMACIÓN FOTOGRÁFICA DIQUE DE COLAS SAN ANTONIO -POTOSI UBICACIÓN: PROV. TOMAS FRIAS DEPTO. POTOSI Evaluación Geotécnica: Sondeo SPT 003

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