Aplicaciones de la veleta para medición in situ de la resistencia al corte de suelos blandos en México
El objetivo de este artículo es destacar los beneficios de
la prueba de veleta in situ para determinar la resistencia al
corte de suelos blandos, a través de algunas experiencias en
México. Detalles mecánicos y su operación están fuera del
objetivo, ya que éstos pueden consultarse en publicaciones
al respecto.
La veleta ha sido usada en México, más en años pasados
que en recientes. La primera, en los años cincuenta con fines
de investigar el subsuelo de la Ciudad de México, poco conocido
hasta entonces (Marsal y Mazari, 1959). Un segundo
tipo de veleta de los sesenta a los ochenta, primero para
investigaciones de Proyecto Texcoco, y luego se extendió
a estudios de la práctica común (Carlson, 1948; Santoyo,
1968). Posteriormente, hasta el presente, prácticamente
dejó de utilizarse, al contrario de otros países en los que su
empleo es frecuente y se ha perfeccionado al ritmo de los
avances tecnológicos.
La medición de la resistencia al corte con veleta eléctrica,
bien calibrada, es quizá la más confiable entre los diferentes
procedimientos para determinarla. La prueba es rápida y se
realiza en el estado natural, inalterado del suelo, a diferencia de las pruebas de laboratorio en las que se emplean “especí-
menes inalterados”, pero que en realidad han experimentado
alteraciones, sea por muestreo, transporte, extracción del
muestreador, labrado, pérdida de humedad, fisuras naturales o
inducidas y por otras causas, si bien son indispensables para
ver, tocar y clasificar el suelo y obtener propiedades índice,
como contenido de agua, relación de vacíos, peso volumé-
trico, grado de saturación, y mecánicas, como resistencia al
corte en pruebas de compresión simple, compresión triaxial,
compresibilidad y otras.
Las pruebas de veleta, por su confiabilidad, son indicadas
en problemas en los que la resistencia al corte juega un papel
determinante, como en estabilidad de taludes naturales
y de estructuras de tierra (terraplenes, bordos) construidos
sobre suelos blandos, así como en la capacidad de carga de
cimentaciones, estabilidad de excavaciones y de estructuras
profundas (lumbreras, túneles y otras obras subterráneas).
Si la resistencia al corte medida con veleta proporciona
valores confiables, también lo serán los factores de seguridad.
Esta es una razón poderosa para comprender su importancia
en México.
En el apartado 2 de este artículo se mencionan las veletas
eléctricas utilizadas en México. En el apartado 3, a modo de ejemplos, se resumen resultados
de algunas aplicaciones en el ex Lago de Texcoco y en
la Ciudad de México, incluyendo los terraplenes de prueba
del camino Peñón-Texcoco en el periodo 1968-1974 que
recíprocamente se complementan con los trabajos de Rico
y Moreno de 1968, reproducidos en el trabajo de Moreno
Pecero (en edición), si bien los enfoques son distintos. Se
agrega un ejemplo del interior del país, recordando que
en él también existe un sinnúmero de sitios caracterizados
por la presencia de suelos blandos, sobre todo en planicies
costeras.
Finalmente, el apartado 4 reúne las conclusiones desprendidas
de este artículo.
2. VELETAS ELÉCTRICAS UTILIZADAS EN MÉXICO
El artículo se refiere a las veletas nombradas “veletas eléctricas”,
que se distinguen de las pioneras mecánicas, no
empleadas en México, así como de las veletas recientes más
desarrolladas (Geonor, s/f; Van den Berg, s/f; Ingenjörsfirman
Geotech, s/f). Esto no resta confiabilidad a las veletas
eléctricas diseñadas en México, cuando una y otras son
apropiadamente calibradas y operadas.
Dos tipos de veletas eléctricas se han diseñado y usado
en México: la primera (Veleta 1) fue, con fines de investigación,
diseñada por Marsal en los cincuenta (Marsal y
Mazari, 1959), en parte basada en la de Carlson (1948); se
utilizó por última vez en 1968. La Veleta 2, desarrollada por
Santoyo (1968), es una variante evolucionada de la primera,
usada en un principio en estudios de Proyecto Texcoco (Santoyo,
1969) y después en diversos estudios de la práctica
profesional.
Ambas veletas están instrumentadas con medidores eléctricos
de deformación para evaluar el par torsor producido
al girar manualmente una manivela situada en el extremo
superior de las barras que conectan con la veleta propiamente
dicha, rotada a una velocidad de 4º/minuto. El cuerpo
protector del medidor eléctrico, situado en el extremo inferior,
mide 95 mm de diámetro en la Veleta 1 y 53.5 mm en
la Veleta 2. En términos generales, los principios son los
mismos en ambas veletas. La operación de la segunda es
notablemente más práctica. Detalles constructivos de ellas
están publicados en los trabajos de Marsal y Mazari (1959)
y Santoyo (1968).
El procedimiento seguido en las pruebas presentadas a
continuación fue el establecido convencionalmente para la
Veleta 2. Se aplicó la mencionada velocidad de deformación blanda, de gran espesor, altamente compresible y de muy
baja resistencia al corte.
3. Terraplenes de prueba del camino Peñón-Texcoco
En estos terraplenes experimentales, construidos en 1965,
descritos en Rico, Moreno y García (1969), las pruebas de
veleta se realizaron en cuatro lapsos intermitentes, uno en
1968, dos en 1973 y uno en 1974 (Geotec 1972, 1973 y
1974), según avances de la investigación llevada a cabo por
la ex Secretaría de Obras Públicas (SOP). La investigación
abarcaba una amplia variedad de instrumentación y cuidadosas
mediciones, para conocer el comportamiento de dos
terraplenes de prueba. Los resultados de la investigación
serían básicos para el proyecto y diseño del camino PeñónTexcoco,
el cual cruza el lago sobre un subsuelo de arcilla estima a largo plazo, como en los últimos años lo atestiguan
hundimientos y tramos inundables del camino, a los que ha
contribuido el bombeo de pozos a lo largo de él.
Según Rico, Moreno y García (1969), el Terraplén 1 tenía
un espesor de 4.0 m y bermas a los lados de 9 m de ancho;
se construyó con material convencional de 1.8 t/m3
de peso
volumétrico. El terraplén 2 es de 3.5 m de espesor, sin bermas
y construido con material ligero de 1.2 t/m3
. La corona
de ambos mide ~ 22 x 120 m.
En la misma figura aparece la distribución de seis sondeos
de veleta y de dos sondeos con muestreo inalterado, S1-1
y S1-2 (veánse figuras 3a y 3b); el segundo está retirado
de la influencia de los terraplenes. El contenido de agua w
es sensiblemente igual en los dos sondeos. En esas figuras
se observa el orden, de más a menos, de los valores de la
resistencia al corte máxima svm obtenidos con veleta, sQ
(prueba triaxial UU) y squ (prueba de compresión simple).
Esto ocurre sistemáticamente en otros ejemplos presentados
en este artículo y en muchos otros, y se atribuye a las causas
citadas en la introducción. La resistencia con veleta de la
arcilla remoldeada es, obviamente, baja, y su trayectoria con
la profundidad es sensiblemente paralela a svm.
