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1

CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL MIEMBRO LIMOS ROJOS EN EL

ÁREA URBANA DE BUCARAMANGA A PARTIR DE ENSAYOS GEOFÍSICOS

REMI Y DOWN HOLE, 2014

DIEGO ANDRÉS CABALLERO CABRAL

DAMARIS PAOLA VARGAS BELTRÁN

UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES

FACULTAD DE POSTGRADOS

ESPECIALIZACIÓN GEOTÉCNICA AMBIENTAL

BUCARAMANGA

2014

2

CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA DEL MIEMBRO LIMOS ROJOS EN EL

ÁREA URBANA DE BUCARAMANGA A PARTIR DE ENSAYOS GEOFÍSICOS

REMI Y DOWN HOLE, 2014

DIEGO ANDRÉS CABALLERO CABRAL

DAMARIS PAOLA VARGAS BELTRAN

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de

Especialista en Geotecnia Ambiental

Directora:

MARÍA LUCIA SIERRA SIERRA

Esp. En Métodos y Técnicas de Investigación Social

UNIVERSIDAD DE SANTANDER UDES

FACULTAD DE POSTGRADOS

ESPECIALIZACIÓN GEOTÉCNICA AMBIENTAL

BUCARAMANGA

2014

3

NOTA DE ACEPTACIÓN

__________________________________

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__________________________________

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__________________________________

Presidente del Jurado

__________________________________

Jurado

__________________________________

Jurado

Bucaramanga, Septiembre de 2014

4

A Dios por darnos salud,

fuerza y perseverancia durante

nuestro crecimiento

profesional

A nuestro director de proyecto

Ingeniero Miguel Silva por su

acompañamiento y sabios

consejos.

Al ingeniero Miguel Ángel

Camargo y a su Familia

Construsuelos de Colombia

S.A.S por su apoyo y

colaboración.

Gracias

5

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 17

1. OBJETIVOS ..................................................................................................... 19

1.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................... 19

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 19

2. CARACTERIZACIÓN IN SITU .......................................................................... 20

2.1. LOCALIZACIÓN GENERAL ........................................................................... 20

2.2. LOCALIZACIÓN LOCAL ................................................................................ 21

2.3. LOCALIZACIÓN GEOLÓGICA ...................................................................... 24

2.4. REGISTRO FOTOGRÁFICO DE CAMPO ..................................................... 25

2.4.1. Sitio No. 1 ................................................................................................... 26

2.4.2. Sitio No.2 .................................................................................................... 27

2.4.3. Sitio No.3 .................................................................................................... 28

2.4.4. Sitio No.4 .................................................................................................... 29

2.4.5. Sitio No.5 .................................................................................................... 30

3. MARCO REFERENCIAL .................................................................................. 32

3.1. ANTECEDENTES .......................................................................................... 32

3.2. MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 33

3.2.1. Geología Local de la Zona de Estudio ........................................................ 33

3.2.1.1. Formación Bucaramanga ......................................................................... 34

3.3. PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS ELÁSTICAS EN UN MEDIO .................... 36

3.4. ANGULO CRITICO DE INCIDENCIA Y TIEMPO MÍNIMO DE TRANSITO .... 37

3.5. TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS ...................................................................... 38

3.6. ONDAS DE CUERPO .................................................................................... 39

3.7. ONDAS DE SUPERFICIE .............................................................................. 40

6

3.8. PROPIEDADES ELÁSTICAS ........................................................................ 41

3.8.1. Relación De Poisson (υ). ............................................................................ 42

3.8.2. Módulo de Young (E). ................................................................................. 42

3.8.3. Módulo De Rigidez (G). .............................................................................. 43

3.8.4. Módulo De Bulk (B). .................................................................................... 43

3.9. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA ............................................... 44

3.9.1. Ensayo De Down Hole. ............................................................................... 44

3.9.2. Ensayos De Ondas De Superficie MASW Y MAM ...................................... 45

3.9.3. Ensayo de Refracción Sísmica ................................................................... 46

3.9.4. Ensayo De Penetración Estándar. .............................................................. 47

3.9.5. Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente Norma

NSR-10 ................................................................................................................. 49

3.9.5.1. Definición de Tipo de Perfil de Suelo. ...................................................... 49

3.9.5.2. Procedimiento de Clasificación. ............................................................... 49

4. DISEÑO METODOLÓGICO.............................................................................. 51

4.1. TIPO DE ESTUDIO........................................................................................ 51

4.2. POBLACIÓN Y MUESTRA ............................................................................ 51

4.3. MÉTODOS Y TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS........................... 51

4.4. EXPLORACIÓN DE CAMPO ......................................................................... 53

4.4.1. Sondeo Geotécnico Roto-Percusión. .......................................................... 53

4.4.1.1. Descripción del ensayo y equipo utilizado: ............................................... 53

4.4.1.2. Descripción de muestras de suelo. .......................................................... 54

4.4.2. Ensayo De Down Hole. ............................................................................... 54

4.4.2.1. Descripción del ensayo y equipo utilizado ................................................ 54

4.4.3. Ensayo de Refracción Microtremor Remi .................................................... 57

4.4.3.1. Descripción del ensayo y equipo utilizado: ............................................... 58

4.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN ....................................................... 60

4.5.1. Procesamiento del ensayo de down hole. ................................................... 60

4.5.2. Procesamiento del ensayo de Refracción Microtremor – Remi.. ................. 62

7

5. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 65

5.1. ENSAYO DOWN HOLE ................................................................................. 65

5.2. ENSAYO REMI .............................................................................................. 68

5.2.1. Sitio No. 1 ................................................................................................... 69

5.2.2. Sitio No. 2 ................................................................................................... 71

5.2.3. Sitio No. 3 ................................................................................................... 73

5.2.4. Sitio No. 4 ................................................................................................... 75

5.2.5. Sitio No. 5 ................................................................................................... 77

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................... 79

6.1. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA SITIO No.1 .......................................... 79

6.2. CARACTERIZACION GEOTECNICA SITIO No.2 ......................................... 83




7. CONCLUSIONES ............................................................................................. 98

8. RECOMENDACIONES ................................................................................... 101

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................... 102

ANEXOS ............................................................................................................ 104

8

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Ubicación y ensayos realizados en los sitios........................................... 21

Tabla 2. Clasificación de los perfiles de suelo Norma NSR-10 ............................. 49

Tabla 3. Criterios para clasificar suelos dentro de los perfiles de suelo tipos C,

D o E .................................................................................................................... 50

Tabla 4. Cálculos Ensayo Down Hole Sitio No.5 ................................................... 67

Tabla 5. Resumen de propiedades para el Sitio No.1 ........................................... 81





Tabla 10. Resumen de propiedades para el Sitio No.5 (Down Hole) .................... 96

9

LISTADO DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Localización General de los sitios de estudio ......................................... 20

Figura 2. Localización del sitio No.1 y 2: Calle 20 No. 31 y 32 .............................. 22

Figura 3. Localización del sitio No.3: Calle 21 No. 29-69 ...................................... 22

Figura 4. Localización del sitio No.4: Carrera 19 No. 10-03 .................................. 23

Figura 5. Localización del sitio No.5: Calle 103ª con Cra 8ª .................................. 23

Figura 6. Geología local de los sitios .................................................................... 24

Figura 7. Sondeo mecánico S-1 (Prof. 25,0m) ...................................................... 26

Figura 8. Ensayo REMI (Long. Arreglo 80,0 m) .................................................... 26

Figura 9. Sondeo mecánico S-4 (Prof. 25.0m.) ..................................................... 27

Figura 10. Ensayo REMI (Long. Arreglo 69,0 m) .................................................. 27

Figura 11. Sondeo mecánico S-1 (Prof. 25,0m) .................................................... 28




Figura 15. Ensayo DOWN HOLE (Prof. 25.0 m) ................................................... 30



Figura 18. Ensayo DOWN HOLE (Prof. 15.0 m) ................................................... 31

Figura 19. Frente de onda en un medio discontinuo de propagación .................... 38

Figura 20. Modelo de propagación de ondas P y ondas S .................................... 39

Figura 21. Modelo de propagación de ondas Rayleigh y ondas Love ................... 41

Figura 22. Modulo Young (E) ................................................................................ 42

Figura 23. Modulo Rigidez (G) .............................................................................. 43

Figura 24. Módulo Bulk (B) ................................................................................... 43

Figura 25. Esquema general de ensayos sísmico Down Hole .............................. 44

Figura 26. Método de Refracción .......................................................................... 47

10

Figura 27. Equipo ensayo de Down hole .............................................................. 56

Figura 28. Esquema de Ensayo de Down Hole .................................................... 57

Figura 29. Sismógrafo Geometrics GEODE .......................................................... 59

Figura 30. Geofonos de 4.5 Hz y 14 Hz ................................................................ 59

Figura 31. Ensayos de Ondas Superficiales REMI............................................... 60

Figura 32. Esquema de procesamiento ensayo de DH ........................................ 61

Figura 33. Diagrama de procesamiento ondas superficiales ................................ 62

Figura 34. Espectro de velocidad (frecuencia-tardanza) derivado de los registros

de microtremores, mediante la técnica ReMi. ....................................................... 63

Figura 35. Gráfica período-velocidad de fase de onda Rayleigh del método ReMi,

que incluye la curva de dispersión. ....................................................................... 63

Figura 36. Perfil unidimensional de velocidad de onda de corte (Vs) contra

profundidad obtenido interactivamente con la curva de dispersión de la

Figura 14 .............................................................................................................. 64

Figura 37. Esquema Down Hole con Método Directo ........................................... 66

Figura 38. Espectro Velocidad (Grafica de Frecuencia en función de velocidades

de fase) derivado de los registros del ensayo REMI Sitio No.1 (MAM, Pasivo) ..... 69

Figura 39. Perfil de velocidades de onda de corte ensayo REMI Sitio No.1 ......... 70













11

Figura 48. Caracterización geotécnica Sitio No.1 ................................................ 82





Figura 53. Caracterización geotécnica Sitio No.5 (Down Hole) ............................ 97

12

LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo A. Zonificación De Amenaza Por Movimientos En Masa De Algunas

Laderas De Los Municipios De Bucaramanga, Floridablanca, Girón Y

Piedecuesta - Capitulo 8, Paginas 258-274.Ensayos De Down Hole. ................. 104

Anexo B. Estudio de Zonificación Geotécnica Indicativa de del Área

Metropolitana de Bucaramanga- Capitulo 2 Páginas 73-92 Exploración

Geofísica del Subsuelo- Estudios de Refraccion Sismica. .................................. 109

Anexo C. Registro de Perforación y Resumen de Ensayos de Laboratorio de

Cada Sitio Estudiado. ......................................................................................... 117

Anexo D. Resultados Del Procesamiento De Datos Ensayo Remi Activo Para

Algunos Sitios ..................................................................................................... 127

13

GLOSARIO

Frecuencia: Es el número de ondas producidas por segundo, se mide en ciclos/

segundo o hertz (Hz) y coincide con el número de oscilaciones por segundo que

realiza un punto al ser alcanzado por las ondas.

Geofísica: usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de

reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una serie de métodos basados en la

medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y

de fenómenos radiactivos. En algunos casos dichos métodos aprovechan campos

o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas,

terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos

eléctricos y fenómenos sísmicos).

Geófono: son transductores de desplazamiento, velocidad o aceleración que

convierten el movimiento del suelo en una señal eléctrica. Casi todos los geófonos

empleados para la prospección sísmica en la superficie terrestre son del tipo

electromagnético.

Miembro Limos Rojos: Miembro perteneciente a la Formación Bucaramanga

compuesto principalmente por arenas arcillosas gravosas y limos de colores

rojizos, amarillentos y naranjas. Existen esporádicos bloques de arenisca,

angulares de gran tamaño, asociados a este miembro.

Módulo de Elasticidad: se refiere a la resistencia que opone un cuerpo ante un

esfuerzo extensional.

http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Transductores

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADsmica

14

Módulo de Poissón: Se refiere a la variación del diámetro de un cuerpo, con

respecto a la elongación del mismo, como respuesta a un esfuerzo perpendicular

al diámetro del objeto.

Módulo de Rigidez: se refiere a la resistencia de un cuerpo ante un esfuerzo de

cizalla.

Onda de Compresión: También llamada onda P, onda volumétrica elástica en la

que las partículas se mueven en la misma dirección a la dirección en que se

propaga la onda, las ondas P son análogas a las ondas del sonido, es la de mayor

rapidez y registra la primer llegada en un sismograma.

Onda de Corte: También llamada onda S, onda volumétrica elástica en la que las

partículas oscilan en dirección normal a la dirección en que se propaga la onda.

Las ondas S son generadas por la mayoría de las fuentes sísmicas terrestres, es

la onda fundamental para la caracterización geotécnica.

Ondas Superficiales: son aquellas que se generan por la interacción de las

ondas de cuerpo llegan al llegar a la superficie, se denominan ondas Love (L) y

Rayleigh (R).

Periodo: Es el tiempo (en segundos) que tarda un punto en realizar una oscilación

completa al paso de una onda

Prospección Sísmica: La prospección con métodos sísmicos consiste en

explorar el subsuelo mediante ondas sísmicas, el método involucra un elemento

generador de ondas sísmicas denominado fuente, un medio de propagación

(rocas, aire, agua) y un elemento detector-registrador de las ondas denominado

receptor. Analizando las ondas registradas se espera obtener información de las

propiedades elásticas y morfológicas del medio de propagación.

15

RESUMEN

TITULO: CARACTERIZACION GEOTECNICA DEL MIEMBRO LIMOS ROJOS EN EL AREA URBANA DE BUCARAMANGA A PARTIR DE ENSAYOS GEOFISICOS REMI Y DOWN HOLE, 2014.

AUTORES: DIEGO ANDRES CABALLERO CABRAL

DAMARIS PAOLA VARGAS BELTRAN PALABRAS CLAVES: geofísica, Down hole, Remi, Limos Rojos, ondas superficiales, NSR-10,

prospección sísmica. DESCRIPCIÓN

Se evidenció la necesidad de profundizar en la caracterización y análisis del comportamiento mecánico y dinámico del Miembro Limos Rojos de la Formación Bucaramanga, dado que las áreas de renovación urbana en la cuidad, en su mayoría, se cimientan allí. Los métodos convencionales y no convencionales, como la prospección geofísica, brindan un aporte significativo en la optimización del modelo geotécnico en el Área Metropolitana de Bucaramanga. Los métodos de ondas superficiales, como el Down Hole y las líneas Remi, son los más apropiados para la caracterización geotécnica en el estudio de los estratos de suelo. Se revisaron los estudios realizados por el Ingeominas, tesis de grado a nivel de postgrado en universidades nacionales e internacionales, y algunos artículos, estableciendo el estado del arte de la prospección geofísica orientado a la caracterización geotécnica. La exploración de campo del Miembro Limos Rojos se realizó a partir de cinco ensayos Remi, cinco sondeos mecánicos y un ensayo Down Hole para cada sitio estudiado, localizados en el área urbana del Municipio de Bucaramanga. En el procesamiento e interpretación de datos, se obtuvieron velocidades de onda de corte y compresión Vs y Vp, como los parámetros básicos con los cuales se obtuvieron los módulos dinámicos de elasticidad, Poissón y de rigidez, esto con el objetivo de caracterizar así como comparar, con estudios anteriores, las propiedades elásticas y el comportamiento en función de la profundidad de este depósito aluvial.

16

ABSTRACT

TITTLE: GEOTECHNICAL CHARACTERIZATION LIMOS ROJOS MEMBER IN URBAN AREA BUCARAMANGA FROM GEOPHYSICAL TESTING REMI Y DOWN HOLE, 2014.

AUTHORS: DIEGO ANDRES CABALLERO CABRAL

DAMARIS PAOLA VARGAS BELTRAN KEY WORDS: Geophysics, Down Hole, Remi, red silts, superficial waves, NSR-10, seismic

prospection. DESCRIPTION

It was evident the need of go into detail about characterization and analysis of mechanic and dynamic behavior of formation Bucaramanga red silts member, since urban revolution areas in the city, in their majority, are founded there. The conventional and unconventional methods, as the geophysical prospecting, give a significant contribution to the optimization of geotechnical model in the Bucaramanga metropolitan area. The superficial waves methods, as Down Hole and Remi lines, are the most appropriate for geotechnical characterization in the strata ground study. In order to establish the state of the art of geophysical prospecting oriented to geotechnical characterization, studies made by Ingeominas, dissertations at posgraduate level in domestic and foreign universities, and some papers, were reviewed. Red silts member site exploration was made from five Remi tests, five mechanical soundings and one Down Hole test for each site studied, located in the Bucaramanga metropolitan area. From processing and interpretation data, were obtained share and compression wave velocities (Vs, Vp) as basic parameters with which dynamic elasticity ratio, Poisson and rigidity ratio were obtained, whit the purpose to characterize as well as compare, with previous studies, the elastic properties and the behavior depending upon this deposit alluvial depth.

17

INTRODUCCIÓN

Una de las complejidades en geotecnia urbana, en cuanto a los métodos de

campo, actuales y generalizados como lo son los ensayos de exploración

convencionales o sondeos a percusión y roto-percusión (recuperación de testigo

con SPT y punta de diamante), generan complicaciones que revierten en la

calidad de los datos obtenidos, aumento en los tiempos de exploración, costo de

ejecución de las actividades, accesibilidad de los equipos, ruidos excesivos,

contaminación por material particulado, irrupción en la comunidad, gasto

significativo de agua y afectaciones del terreno. Debido a los numerosos

inconvenientes y con la necesidad de detallar y ajustar los estudios existentes, se

ha venido implementando como herramienta de la exploración geotécnica urbana,

el uso de los ensayos geofísicos en Bucaramanga, ya que han sido poco usados,

y por lo tanto, complementaria la información existente para así, generar un

modelo geológico-geotécnico del miembro Limos Rojos más acertado en cuanto a

la caracterización de los suelos que lo conforman.

El presente documento contiene la Caracterización geotécnica del miembro Limos

Rojos la cual se realizó utilizando métodos geofísicos como ensayos de ondas

superficiales MASW, MAM (REMI), y ensayo de Down hole. Los ensayos se

llevaron a cabo en varios sectores del Área Metropolitana de Bucaramanga,

puntualmente en los barrios San Alonso, San Francisco y Barrio el Porvenir, en

donde geológicamente se encuentran suelos superficiales asociados al miembro

Limos Rojos de la formación Bucaramanga.

A partir de la realización de los ensayos geofísicos (medición de velocidades de

onda de corte y compresión), su procesamiento mediante software y la revisión

previa de información existente de cada sitio se determinan las propiedades

18

elásticas del Miembro Limos Rojos con el objetivo de caracterizar

geotécnicamente y clasificar el tipo de perfil de suelo según lo establecido en la

Norma Sismo Resistente (NSR-10).

19

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

Caracterizar geotécnicamente el miembro Limos Rojos utilizando métodos

geofísicos REMI y DOWN HOLE.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Recopilar la información existente

Establecer la metodología para la caracterización geotécnica del Miembro

Limos Rojos.

Ejecución de ensayos geofísicos REMI y DOWN HOLE

Procesar e interpretar la información obtenida de los ensayos de campo

Elaborar la caracterización geotécnica del Miembro Limos Rojos.

20

2. CARACTERIZACIÓN IN SITU

2.1. LOCALIZACIÓN GENERAL

Los sitios de estudio se localizan en la ciudad de Bucaramanga, departamento de

Santander, en el nororiente de Colombia.

Figura 1. Localización General de los sitios de estudio

21

Fuente: Google Earth, Autores (Modificado)

2.2. LOCALIZACIÓN LOCAL

Los sitios explorados se encuentran localizados en diferentes sectores del

municipio de Bucaramanga, en los barrios San Alonso, San Francisco y Porvenir.

Para la caracterización del miembro Limos Rojos de la Formación Bucaramanga,

se llevaron a cabo sondeos mecánicos y ensayos de campo geofísicos ReMi y

Down Hole. A continuación se relacionan los ensayos por sitio:

Tabla 1. Ubicación y ensayos realizados en los sitios

Sitio No. Ubicación Ensayos Realizados

1 Calle 20 No.31-46 B. San

Alonso 1 sondeo mecánico a 25mts,1 ensayo REMI

2 Calle 20 No.32-31 B. San

Alonso 1 sondeo mecánico a 25mts,1 ensayo REMI

3 Calle 21 No. 29-69 B.

San Alonso 1 sondeo mecánico a 25 mts,1 ensayo REMI

4 Carrera 19 No. 10-03 B.

San Francisco 1 sondeo mecánico a 25 mts, 1 ensayo REMI,

y 1 ensayo Down Hole.

5 Calle 103ª con Cra. 8ª

Sector Norte B. Porvenir 1 sondeo mecánico a 25 mts, 1 ensayo REMI,

y 1 ensayo Down Hole.

22

Debido a que en 2 de los sitios (Sitio No.1 y No.3) la tubería instalada para el

ensayo de down hole fue obstruida por causa de trabajos de limpieza, no fue

posible realizar dicho ensayo y con el objetivo de evitar el atascamiento del

geófono se tomó la decisión de no realizar el ensayo.

Figura 2. Localización del sitio No.1 y 2: Calle 20 No. 31 y 32

Fuente: ConstruSuelos de Colombia SAS

Figura 3. Localización del sitio No.3: Calle 21 No. 29-69


Sitio No.1 Sitio No.2

Sitio No.3

23

Figura 4. Localización del sitio No.4: Carrera 19 No. 10-03


Figura 5. Localización del sitio No.5: Calle 103ª con Cra 8ª


Sitio No.4

Sitio No.5

24

2.3. LOCALIZACIÓN GEOLÓGICA

Basados en el estudio de Zonificación Sismogeotecnica Indicativa del Área

Metropolitana de Bucaramanga, los sitios del presente estudio se encuentran

ubicados sobre la Formación Bucaramanga conformada de base a techo por los

miembros Órganos (Qbo), Finos (Qbf), Gravoso (Qbg) y Limos Rojos (Qblr).1

Figura 6. Geología local de los sitios

1 INGEOMINAS. Zonificación Sismogeotecnica Indicativa del Área Metropolitana de Bucaramanga,

2001

Sitio No.4

Sitio No.3

Sitio No.1 Sitio No.2

25

Fuente: Mapa geológico, Zonificacion Sismogeotecnica Indicativa del Área

Metropolitana de Bucaramanga, 2001

2.4. REGISTRO FOTOGRÁFICO DE CAMPO

A continuación se presenta el registro fotográfico de las actividades ejecutadas en

cada uno de los sitios estudiados

Sitio No.5

26

2.4.1. Sitio No. 1

Figura 7. Sondeo mecánico S-1 (Prof. 25,0m)


Figura 8. Ensayo REMI (Long. Arreglo 80,0 m)

Fuente: Autores

27

2.4.2. Sitio No.2

Figura 9. Sondeo mecánico S-4 (Prof. 25.0m.)



Fuente: Autores

28

2.4.3. Sitio No.3




Fuente: Autores

29

2.4.4. Sitio No.4




Fuente: Autores

30

Figura 15. Ensayo DOWN HOLE (Prof. 25.0 m)

Fuente: Autores

2.4.5. Sitio No.5


Fuente: Autores

31


Fuente: Autores

Figura 18. Ensayo DOWN HOLE (Prof. 15.0 m)

Fuente: Autores

32

3. MARCO REFERENCIAL

3.1. ANTECEDENTES

El Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS) (Junio, 2001)

realizó un estudio de zonificación de amenaza por movimientos en masa de

algunas laderas de los municipios de Bucaramanga, Floridablanca, girón y

Piedecuesta en el cual se llevaron a cabo perforaciones, apiques, instalación de

inclinometros y piezómetros y ensayos de down hole distribuidos en los 4

municipios. Como resultado del estudio en la caracterización del Miembro Limos

Rojos, se obtuvo; una capa en donde se correlaciona un suelo limoso con gravas,

seguida por una capa limo arenosa principalmente. Al aumentar la profundidad el

suelo aumenta su dureza y por ello aumentan las velocidades de onda y sus

módulos.2

El Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS) (Octubre, 2001)

realizó un estudio de zonificación Sismogeotécnica indicativa del área

metropolitana de Bucaramanga en donde se llevaron a cabo ensayos de

resistividad eléctrica y refracción sísmica con el objetivo de caracterizar los

depósitos y rocas que conforman el Área Metropolitana de Bucaramanga, en

cuanto a propiedades físicas como son velocidad de ondas de compresión (Vp),

de corte (Vs) y resistividad eléctrica (P). Los resultados obtenidos en la

caracterización del Miembro Limos Rojos arrojaron que las velocidades de onda

compresionales para este depósito se encuentran en un rango entre 500 a 980

m/s y para velocidades de onda de corte se encuentran entre 300 y 600 m/s.3

2 INGEOMINAS. Zonificación de Amenaza por Movimientos en Masa de Algunas Laderas de los

Municipios de Bucaramanga, Floridablanca, Girón y Piedecuesta.2001. 3 INGEOMINAS. Zonificación de Amenaza por Movimientos en Masa de Algunas Laderas de los

Municipios de Bucaramanga, Floridablanca, Girón y Piedecuesta.2001.

33

Louie (2001) publicó un artículo en donde presenta las ventajas y desventajas que

ofrece los ensayos de refracción microtremor (remi) en la obtención de

velocidades de onda de corte evaluando diez sitios puntuales de Estados Unidos.

Como resultado, se pudo concluir que en sitios rurales tranquilos no se producen

resultados de refracción microtremores tan fácilmente interpretados como los

resultados de los sitios urbanos ruidosos. A pesar de esta variación en la calidad

de las señales, cada conjunto de datos recogidos con esta técnica dio velocidades

interpretables. Por otra parte, también concluyó que las fuentes activadas fuertes

de las ondas sísmicas utilizados por las técnicas SASW y MASW para superar el

ruido no se necesitan, ahorrando un esfuerzo considerable en los estudios. Esta

técnica de microtremores puede ser más fructífera, de hecho, donde el ruido es

más severo. Prueba de esta técnica, sugiere que las evaluaciones de velocidad de

corte ahora son posibles en los lugares más densamente urbanizados, y en los

sitios en los corredores de transporte con mucho tráfico con resultados rápidos y

muy baratos. Por último, para regiones donde el riesgo de terremotos no es lo

suficientemente alto como para justificar el costo de los métodos existentes, esta

técnica permitirá un estudio de sitio de forma rápida y asequible.4

3.2. MARCO TEÓRICO

3.2.1. Geología Local de la Zona de Estudio

4 LOUIE. Shear-Wave Velocities from Refraction Microtremor. En: Bulletin of the Seismological

Society of America-2001

34

3.2.1.1. Formación Bucaramanga: Basados en el estudio de Zonificación de

Amenaza por Movimientos en Masa de Algunas Laderas de los Municipios de

Bucaramanga, Floridablanca, Girón y Piedecuesta, los sitios del presente estudio

se encuentran ubicados sobre la Formación Bucaramanga conformada de base a

techo por los miembros Órganos (Qbo), Finos (Qbf), Gravoso (Qbg) y Limos Rojos

(Qblr).5

Miembro Órganos (Qbo). Definido por Hubach (1952). Esta es la unidad más

potente de la formación Bucaramanga, estimándose que su espesor podría

superar los 180 m.; De acuerdo con Bueno y Solarte (1994), corresponde a una

serie monótona de niveles polimícticos de fragmentos gruesos, de aspecto

conglomerático, con alternancia de capas y lentes limo arenosos, con variaciones

laterales y verticales en composición y textura. Hubach (1952), describe niveles

lenticulares limoarenosos, con espesores de hasta 5 m. Los niveles de aspecto

“conglomerático” conforman depósitos de gravas y bloques, débilmente

consolidados, clasto-soportados y grano soportados, dispuestos en forma de

capas gruesas a muy gruesas, con espesores hasta de 15 m. El tamaño de los

cantos varía entre 10 y 30 cm, alcanzando bloques mayores de 1 m de diámetro.

Estos se componen en su mayoría de areniscas silíceas de grano medio, bien

cementadas y en menor proporción de fragmentos de rocas ígneas ácidas de

textura fanerítica, neis micáceos de color amarillo hasta rosado, areniscas lodosas

rojizas de grano fino y alto contenido de micas, cuarzo lechoso, liditas y cherts.

Todos los fragmentos tienen formas redondeadas a subredondeadas, esfericidad

baja a media y mala selección. Los niveles gravosos presentan matriz arcillosa,

pardo amarillenta, con algunas variaciones a gris amarillento. Los niveles finos

corresponden a arcillas arenosas y arenas arcillosas compactas, de consistencia

firme, ligeramente micáceas, con trazas de materia orgánica.

5

INGEOMINAS. Zonificación Sismogeotécnica indicativa del Área Metropolitana de Bucaramanga.2001.

35

Miembro Finos (Qbf). Este nivel fue reconocido y definido por Hubach (1952). Se

ubica estratigráficamente entre el miembro Órganos y el miembro Gravoso, en

contactos netos plano paralelos. La secuencia del miembro Finos se puede

dividir en dos conjuntos:

1) Conjunto Arcilloso: Localizado hacia la base, se caracteriza por ser arcillo-

limoso, masivo, de colores grises a verdes, con estratificación plana paralela,

en donde el espesor varía ampliamente, como en el barrio el Porvenir (m) y

cuchilla de Palomitas (2 m).

2) Conjunto Arenoso: Se localiza hacia el techo, donde muestra una alternancia

de niveles arenolimosos con niveles limoarenosos feldespáticos, de colores

amarillento a pardo amarillento. Hacia la base de este conjunto predominan

costras y un nivel arcilloso pardo oscuro.

Miembro Gravoso (Qbg). Ubicado sobre la escarpa occidental y norte de

Bucaramanga, también conforma los escarpes superiores de la parte alta del

nacimiento de la quebrada La Iglesia, en los alrededores de los barrios Lagos del

Cacique, Diamante II y San Luis. Otras secciones importantes se localizan en los

barrios La Cumbre, La Feria, Polvorines, Don Bosco y la vía a Café Madrid. Los

cantos son en su mayor parte de tamaño grava, con diámetro promedio de 15 cm

y bloques de roca en menor cantidad hasta de 0,8 m de diámetro, subangulares a

subredondeados, en matriz areno-arcillo-limosa, color pardo rojizo, rojizo y ocre

pálido. Están compuestos en su mayor parte por rocas metamórficas e ígneas del

Macizo de Santander y areniscas cuarzosas, areniscas limosas y limolitas

violáceas de las formaciones Girón y Jordán. La matriz es de composición cuarzo

feldespática micácea (cuarzo, plagioclasa, láminas de muscovita), de consistencia

media y de baja cohesión. Su espesor varía entre 8 y 30 m, presenta niveles

gravosos, gravo arenosos y gravo lodosos.

36

En general el depósito es matriz soportado, aunque localmente se presenta clasto

soportado. El contacto inferior con el miembro Finos es neto, continuo y

suavemente onduloso; y el contacto superior con el miembro Limos Rojos es

gradacional. 6

Miembro Limos Rojos (Qblr). Este miembro se localiza en el sector urbanizado

de Bucaramanga, aunque no en forma uniforme, y se continúa hacia el sur, hasta

el sector norte del municipio de Floridablanca. Está constituido por arenas

arcillosas gravosas y limos de colores rojizos, amarillentos y naranjas. Se observó

la presencia esporádica de bloques angulares de arenisca asociados

superficialmente a este miembro; estos cantos pueden estar embebidos dentro de

limos rojos y se caracterizan por estar meteorizados. Suprayace al segmento

gravoso y su contacto con éste es gradacional. El ambiente de depositación indica

un dominio de flujo de lodos combinados con caídas de bloques de la pendiente

del macizo.7

3.3. PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS ELÁSTICAS EN UN MEDIO

El movimiento ondulatorio está regido por dos principios fundamentales: el de

Huyghens y el de Fermat. El Principio de Huyghens establece que todo frente de

onda se comporta como un nuevo centro generador de ondas. El Principio de

Fermat indica que el movimiento ondulatorio entre dos puntos sigue la trayectoria

de tiempo mínimo. Ambos principios están íntimamente ligados al concepto de

onda y trayectoria, y es en los dos en los que se basa el método de exploración

símica.

6 Niño y Vargas, 1992

7 Julivert 1963

37

El frente de onda es el lugar geométrico de todos los puntos que tienen el mismo

estado de vibración, o igual tiempo de viaje; mientras que la trayectoria indica la

dirección y sentido de la propagación del movimiento ondulatorio; la trayectoria

siempre será perpendicular al frente de onda.

Para cualquier tipo de medio, la trayectoria seguirá el camino de más alta

velocidad, lo cual dependerá de la distribución de las velocidades.

Si a través de cualquier fuente de energía se generan las ondas elásticas que se

propagan en el medio a velocidades características; algunas son refractadas y

otras son reflejadas; con esos conceptos resultaron los métodos de refracción y

reflexión sísmica.8

3.4. ANGULO CRITICO DE INCIDENCIA Y TIEMPO MÍNIMO DE TRANSITO

Utilizando el Principio de Huyghens, y atendiendo la física de la figura 1 donde se

muestra el tránsito de un frente de onda interactuando en una discontinuidad con

velocidades V1 para la capa superior, y V2 para la inferior se tiene:

Un frente de onda AB limitado por dos trayectorias, avanza a una discontinuidad

con una velocidad V1 hasta formar un ángulo de incidencia “i” con la normal a la

discontinuidad. Después de un intervalo de tiempo t, el frente de onda AB, llega a

la posición CD; en el punto “C” comienza a vibrar, teniendo desplazamientos

proporcionales a los medios V1 y V2. En otro lapso de tiempo t, el punto “D”

avanza hacia el punto “E” permaneciendo en el estado de vibración el punto “C”.

De donde resulta el desplazamiento “CF” en el medio de velocidad V1 y CG para

8 MANILLA ACEVES Alfonso Alvares, Geofísica Aplicada en los Proyectos Básicos de Ingeniería

Civil. Publicación Técnica No.229 Sanfandila Qro,2003

38

el medio de velocidad V2. Se obtienen la Primera y Segunda Ley de Snell, para la

reflexión y refracción respectivamente:9

Figura 19. Frente de onda en un medio discontinuo de propagación

Fuente: Tomado de Geofísica Aplicada en los Proyectos Básicos de Ingeniería

Civil.

( )

( )

3.5. TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS

Las ondas sísmicas consisten en minúsculos paquetes de energía elástica de

deformación que viajan desde la fuente sísmica hacia el subsuelo a velocidades

que dependen del módulo de elasticidad y densidades del medio en el cual viajan.

Existen dos tipos principales de ondas sísmicas: aquellas que viajan a través del

medio propiamente dicho, llamadas ondas de cuerpo y aquellas que viajan a lo

largo de las interfaces, llamadas ondas de superficie.

9 Alfonso Alvares Manilla Aceves, Geofísica Aplicada en los Proyectos Básicos de Ingeniería Civil.

Publicación Técnica No.229 Sanfandila Qro,2003

39

3.6. ONDAS DE CUERPO

Dos tipos de ondas de cuerpo pueden viajar a través de medios elásticos, estas

son las ondas compresión y las ondas de corte, las cuales se describen a

continuación:

Ondas de Compresión: son también llamadas ondas P, ondas primarias. La

generación de este tipo de ondas es a partir de la oscilación de partículas de

suelo, por compresión y dilatación, con respecto a puntos fijos en la dirección de la

propagación.

Ondas de corte: también llamadas ondas S, ondas secundarias. El movimiento de

partículas en este caso ocurre perpendicular a la dirección de propagación por

efecto de esfuerzo de corte. Las ondas S pueden viajar únicamente a través de

solidos debido a que los líquidos no pueden soportar esfuerzos de corte. Su

velocidad es alrededor del 58% de una onda P en cualquier material sólido.

Figura 20. Modelo de propagación de ondas P y ondas S

40

Fuente: Tomado de Aplicación de Métodos Sísmicos: Vibraciones naturales y

refracción de microtremores para la caracterización de sitio en estudios de

ingeniería civil

3.7. ONDAS DE SUPERFICIE

Las ondas que viajan sobre la superficie de la Tierra y se desplazan a menor

velocidad que las ondas de corte. De estas ondas hay dos tipos: ondas Rayleigh y

ondas Love. Las ondas superficiales tienen la característica de que cambian de

forma mientras viajan, debido a que las diferentes componentes de las frecuencias

que las constituyen se propagan a diferentes velocidades.

Ondas Love: Ocurren solo en donde un medio con ondas S de baja velocidad

suprayace a una capa con ondas S de mayor velocidad. El movimiento de

partículas ocurre en la dirección perpendicular a la dirección de propagación de la

onda pero paralelo a la superficie.

Ondas Rayleigh: Viajan a lo largo de la superficie libre de la tierra con amplitudes

que disminuyen exponencialmente con la profundidad. El movimiento de partículas

41

es en sentido elíptico retrogrado en un plano vertical con respecto a la superficie,

como contienen componentes de corte solo viajan a través de medios sólidos.10

Figura 21. Modelo de propagación de ondas Rayleigh y ondas Love

Fuente: Tomado de Aplicación de Métodos Sísmicos: Vibraciones naturales y

refracción de microtremores para la caracterización de sitio en estudios de

ingeniería civil

3.8. PROPIEDADES ELÁSTICAS

La elasticidad de un cuerpo es la medida de aquella parte de deformación que

provocó la aplicación del disturbio, y que desaparece al ser suprimido.

Las deformaciones suficientemente pequeñas y proporcionales al esfuerzo, se

estudian mediante la Ley de Hooke; las constantes elásticas del material se

10

VASQUEZ PAREDES Thaina Thamesis. Aplicación de Métodos Sísmicos: Vibraciones Naturales y Refracción de Microtremores para Caracterización de Sitio en Estudios de Ingeniería Civil. Universidad Simón Bolívar. Sartenejas, 2008.

42

definen mediante los módulos elásticos dinámicos. Cuatro son los módulos

elásticos en el estudio de materiales:

3.8.1. Relación De Poisson (υ). Es la relación entre los cambios unitarios de área

de la sección transversal y la deformación longitudinal.

La velocidad de propagación de las ondas sísmicas están relacionadas con las

propiedades elásticas del medio de propagación; entonces, la Relación de Poissón

queda dada como:

( )⁄

( )⁄

3.8.2. Módulo de Young (E). Es la relación entre esfuerzo unitario y la

deformación longitudinal unitaria, tal y como se presenta en la figura 22, esto es,

para la compresión y tensión respectivamente.

( )

Figura 22. Modulo Young (E)


Civil.

43

3.8.3. Módulo De Rigidez (G). Es la relación entre el esfuerzo transversal unitario

y el desplazamiento relativo de los planos de deslizamiento figura 23; la expresión

que lo define está dada por:

Figura 23. Modulo Rigidez (G)


Civil.

3.8.4. Módulo De Bulk (B). Es la relación entre la presión hidrostática y el cambio

de volumen unitario (figura 24) incompresibilidad volumétrica; y se determina

evaluando la siguiente expresión:11

( )

Figura 24. Módulo Bulk (B)


Civil.

11

MANILLA ACEVES, Alfonso Alvares Geofísica Aplicada en los Proyectos Básicos de Ingeniería Civil. Publicación Técnica No.229 Sanfandila Qro,2003

44

3.9. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA

Las técnicas geofísicas son un conjunto de métodos y herramientas de adquisición

y tratamiento de medidas realizadas en superficie o en profundidad que permiten

caracterizar la estructura del subsuelo mediante la medición de sus propiedades

físicas.12

Cada método tiene ventajas y desventajas en aspectos como: precisión,

profundidad de exploración, capacidad para detectar múltiples estratos, posibilidad

de trabajar en lugares con mucho ruido ambiental, rapidez y costo.13

3.9.1. Ensayo De Down Hole. Emplea un sondeo previamente revestido de una

sonda triaxial para registrar los tiempos de llegada de las ondas P y S, para de

esta forma calcular las velocidades de transformación y los módulos de

deformación dinámicos del terreno, teniendo en cuenta las Vp, Vs y la densidad

del material . 14

Figura 25. Esquema general de ensayos sísmico Down Hole

Fuente: Evaluación de Métodos No Convencionales de Caracterización

Geotécnica

12

INSTITUT GEOLOGIC DE CATALUNYA. Técnicas Geofísicas. 13

DIAZ DEL CASTILLO, Salvador Lazcano. Caracterización de Suelos Arenosos mediante Análisis de Ondas de Superficie. México, 2007 14

Gonzales, Luis er al. Ingeniería Geológica. España: Pearson Education, 2012. p. 339-340. ISBN 84-205-3104-9.

45

El objetivo del ensayo es tomar medidas de los tiempos de viaje de las ondas

sísmicas internas generadas a partir de la energía de la fuente emisora. Se recurre

a la representación en una curva de los tiempos de llegada versus la profundidad;

el valor inverso de la pendiente de esta curva representa la velocidad de

propagación de la onda sísmica en la distancia total recorrida desde el origen de la

onda hasta el sensor.

Las limitaciones del ensayo son el grado de alteración del suelo cuando se realiza

el sondeo, el contacto entre la camisa del sondeo y el suelo circundante, posibles

efectos de fluidos en el sondeo, efectos de ruido sísmico y efectos del nivel

freático. La expansión geométrica y el amortiguamiento pueden influir en las

longitudes de onda y por tanto las velocidades de las ondas s pueden tener una

interpretación incorrecta para profundidades superiores a 60m, requiere mucha

precisión en la determinación de los tiempos de primera llegada de las ondas si se

desea obtener velocidades interválicas y que el pozo esté revestido.15

3.9.2. Ensayos De Ondas De Superficie MASW Y MAM. Los ensayos de

medición de ondas superficiales en arreglos multicanales (MASW y MAM)

consisten en generar ondas vibratorias en la superficie del terreno y registrar a

distancias variables el arribo de las ondas de corte (Ondas S), con las cuales se

determinan los cambios de velocidades a lo largo de los contactos.

El Ensayo MASW o Análisis de Ondas Superficiales en Arreglo Multicanal es un

método de exploración geofísica que permite determinar la estratigrafía del

subsuelo bajo un punto en forma indirecta, basándose en el cambio de las

propiedades dinámicas de los materiales que la conforman. Este método consiste

15

APONTE GONZÁLEZ, Javier, Evaluación de Métodos No Convencionales de Caracterización Geotécnica, Bogotá, 2011,97h, Trabajo de grado (maestría en ingeniería civil), Pontificia Universidad Javeriana, Facultad de ingeniería civil. Disponible en http://repository.javeriana.edu.co/bitstream/10554/1267/1/ing07.pdf.

http://repository.javeriana.edu.co/bitstream/10554/1267/1/ing07.pdf

46

en la interpretación de las ondas superficiales (Ondas Rayleigh) de un registro en

arreglo multicanal, generadas por una fuente de energía impulsiva en puntos

localizados a distancias predeterminadas a lo largo de un eje sobre la superficie

del terreno, obteniéndose el perfil de velocidades de ondas de corte (Vs) para el

punto central de dicha línea.

El ensayo MAM o Análisis de Microtrepidaciones en Arreglos Multicanales,

consiste en monitorear las vibraciones ambientales en arreglos predeterminados y

mediante el análisis de dispersión de éstas determinar el perfil de velocidades de

ondas S. La combinación de los métodos MASW y MAM, permiten obtener perfiles

de ondas S hasta profundidades promedio de 60 a 100 m.

En ambos métodos, la interpretación de los registros consiste en obtener de ellos

una curva de dispersión (un trazado de la velocidad de fase de las ondas

superficiales versus la frecuencia), filtrándose solamente las ondas superficiales,

ya que son estas ondas las que predominan en el grupo de ondas, poseyendo

alrededor del 70% de la energía del tren de ondas. Además, la velocidad de fase

de estas ondas tiene un valor que varía entre el 90% al 95% del valor de la

velocidad de propagación de las ondas S (Vs). Luego mediante un procedimiento

de cálculo inverso iterativo (método de inversión) y a partir de la curva de

dispersión calculada se obtiene el perfil sísmico del terreno en función de Vs para

cada punto.16

3.9.3. Ensayo de Refracción Sísmica. Los experimentos de refracción (Figura

26) están basados en los tiempos de llegada del movimiento inicial del suelo

generado por una fuente de energía impulsiva, grabado en una variedad de

distancias. Las complicaciones de las llegadas tardías son descartadas de los

registros del movimiento del suelo. Por lo tanto, la serie de datos derivados de los

16

ZER GEOSYSTEM PERU S.A.C. Ensayos Geofísicos por los Métodos de MASW y MAM para el área de emplazamiento del Puente Quilca. Lima, Perú, 2010.

47

experimentos de refracción consisten de series de tiempo versus distancia. Luego

esta información es procesada en formatos de variaciones de velocidad con la

profundidad.

Figura 26. Método de Refracción

Fuente: Introducción y aplicación del método de sísmica de microtremores en

áreas urbanas

La mayoría de estos métodos sísmicos de exploración usan como fuente primaria

de información las ondas P en lugar de las ondas S, y consideran a las ondas

superficiales como una forma de ruido que se intenta eliminar. Para los métodos

de refracción, las ondas superficiales no son un gran problema, ya que solo les

interesa el tiempo de llegada de la primera onda. Las ondas superficiales nunca

forman parte de las primeras llegadas.17

3.9.4. Ensayo De Penetración Estándar. Es uno de los métodos más practicados

en todo el mundo y el más usado en las técnicas de ensayos in situ. Es

recomendado para suelos granulares y para otras condiciones de terreno en

donde existen dificultades para extraer muestras y realizarles ensayos de

17

LINARES MONTENEGRO Giselle, Introducción y Aplicación del Método de Sísmico de Microtremores en Áreas Urbanas, Sartenejas, 2005,116h, Trabajo de grado (ingeniería geofísica), Universidad Javeriana, Facultad de Ingeniería Geofísica.

48

laboratorio; son comúnmente utilizados en exploraciones preliminares por su

simplicidad y bajo costo. Por otro lado, este ensayo nos permite valorar las

propiedades de los suelos, mirar los parámetros de diseño de construcciones y si

existe la licuefacción potencial.

El SPT mide la resistencia de los suelos al ser penetrados a través del conteo de

los números de golpes requeridos para penetrar 300mm de suelo, excepto si ha

avanzado alrededor de 150mm, o en casos donde los 50 golpes son suficientes

para perforar un intervalo de 150mm.

La interpretación de los resultados depende de la medición de los valores de N,

que en años recientes ha sido sujeta a varias correcciones para ser tenidas en

cuenta para la estandarización del procedimiento de este ensayo, los efectos de

sobrecarga de la presión y la influencia de la longitud de la varilla. El ensayo

originado en 1930 en Estados Unidos y fue primeramente estandarizado en 1958

bajo las normas ASTM Designation D 1586-58T. 18

Existen varios factores que no permiten realizar de manera correcta el ensayo

SPT y afectan la importancia en el valor y la fiabilidad de los resultados: la

frecuencia rápida de los golpes no debe superar de 30 a 50 golpes/min para evitar

la vibro percusión, un punto que se desprecia a menudo es la regularidad de la

altura de caída del martillo, que debe estar asegurada a menos de 5%, las

pérdidas de energía ocasionadas por imperfecciones de los equipos que producen

ruido debido a los rozamientos del martillo sobre las varillas guía o la falta de

unión entre la cabeza de golpeo, etc y la dimensión y formas de las puntas pueden

influir en los resultados.19

18

FERNANDO, Schnaid. In-situ Testing in Geomechanics: The Main Test. Oxon: Taylor & Francis,2009.p 18-20 19

CASSAN, Maurice. Los Ensayos “In situ” en la Mecánica de Suelos. Vol 1.

49

3.9.5. Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente Norma

NSR-10

3.9.5.1. Definición de Tipo de Perfil de Suelo. Se define un perfil de suelo a los

primeros 30 metros basado en los valores de los parámetros del suelo. La

clasificación se hace conforme a la siguiente tabla20

Tabla 2. Clasificación de los perfiles de suelo Norma NSR-10

Fuente: Reglamento Colombiano Sismo Resistente NSR-10

3.9.5.2. Procedimiento de Clasificación. “El perfil se clasifica utilizando uno de

los tres criterios: ̅̅̅ ̅̅ ̅̅ o la consideración conjunta ̅̅ ̅̅ ̅̅ , ̅̅ ̅ , seleccionado el

aplicable como se indica a continuación. En caso que se cuente ̅̅ ̅ prevalecerá la

20

COLOMBIA. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Decreto 926 (19, marzo, 2010). Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10. Por el cual se establecen los requisitos de carácter técnica y científico para construcciones sismo resistentes NSR-10. Diario Oficial. Bogotá D.C. 2010. No. 47663. H-1p

50

clasificación basada en este criterio. En caso que no se cuente con ̅̅ ̅, se podrá

utilizar el criterio basado en N que involucra todos los estratos del perfil.”21

Tabla 3. Criterios para clasificar suelos dentro de los perfiles de suelo tipos

C, D o E

Fuente: Reglamento Colombiano Sismo Resistente NSR-10

21

Ibid., p A-22

51

4. DISEÑO METODOLÓGICO

4.1. TIPO DE ESTUDIO

El estudio es tipo descriptivo y de campo, dado que se presenta una

caracterización del suelo desde el punto de vista geotécnico en sus propiedades

texturales, estructurales, y de composición, así como de campo ya que se

midieron las propiedades mecánicas y dinámicas mediante ensayos o pruebas de

campo como la prospección geofísicas (ReMi y Down Hole) para la adquisición

de velocidades de ondas de corte y compresión.

4.2. POBLACIÓN Y MUESTRA

La población objeto es el Miembro Limos Rojos el cual fue muestreado en cinco

sitios de Bucaramanga, realizando cinco sondeos geotécnicos, cinco ensayo

ReMi y un Down Hole.

4.3. MÉTODOS Y TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

La selección de los sitios de estudio se realizó mediante un muestreo aleatorio

simple, ya que los sitios de exploración de campo se fueron presentando a

medida que la empresa Construsuelos de Colombia S.A.S en el desarrollo de sus

actividades misionales como empresa consultora realizaba estudios de suelos

sobre el miembro limos rojos de la formación Bucaramanga.

52

Se realizó revisión documental necesaria para establecer el estado del arte en

cuanto a la caracterización geofísica con ensayos Remi y Down Hole, Se revisaron

los estudios realizados por el Ingeominas, tesis de grado a nivel de postgrado en

universidades nacionales e internacionales, y algunos artículos.

En el desarrollo del proyecto se analizaron datos obtenidos de ensayos de

laboratorio como por ejemplo granulometrías, límites de atterberg, humedades,

peso unitario, corte directo, compresión simple, los cuales nos permiten

caracterizar y establecer parámetros geotécnicos de los sitios de estudio,

información proporcionada por la Empresa ConstruSuelos de Colombia SAS.

En los trabajos de campo se obtuvo información a partir de la observación directa

en de los sitios estudiados, para obtener parámetros del suelo como color,

humedad superficial, presencias de rocas, grietas o evidencia de movimientos en

masa, grado de degradación del suelo, tipo de vegetación, para lo cual se

realizaron visitas a cada sitio estudiado así como registro fotográfico.

Para complementar la información geotécnica y geofísica existente, se realizó una

campaña de exploración de campo, que abarco ensayos geotécnicos

convencionales como sondeos a roto-percusión con recuperación de muestras

con ensayo de SPT, y punta de diamante según normas ASTM D 1586 - I.N.V.E

111, y prospección geotécnica, estas técnicas geofísicas permiten medir las

propiedades físicas en profundidad de los estratos del suelo, para lo cual se

realizaron ensayo de Down Hole normalizado bajo ASTM D7400-08, y ensayo

Remi normalizado bajo ASTM D5777-00, realizados en cada uno de los sitios

estudiados.

53

4.4. EXPLORACIÓN DE CAMPO

Para el presente estudio se realizaron 5 perforaciones o sondeos geotécnicos ha

Roto-percusión continua en diámetro NQ a profundidad de 15 y 25 metros, para

caracterizar el material que se recuperó, por medio de ensayos de laboratorio, así

como la instalación de tubería PVC de 2 pulgadas de diámetro para realizar

posteriormente los ensayos de Down Hole.

Los ensayos de geofísica tienen por objeto caracterizar el suelo, en cuanto a

propiedades físicas como son la velocidad de ondas de compresión (Vp), y las de

corte (Vs).

Los ensayos geofísicos que se realizaron fueron Down Hole y ReMi (activo y

Pasivo) para cada uno de los sitios estudiados, debido a trabajos de limpieza en

los lotes, de las perforaciones S-1 del sitio No.1 y S-1 del sitio No.3, no fue

posible realizar los ensayos dado que se encontraban obstruidas las tuberías

instaladas.

La interpretación de resultados de los ensayos de campo, sondeos geotécnicos y

ensayos geofísicos, en integración con el marco geológico y geotécnico, determina

las características geomecánicas del Miembro Limos Rojos.

4.4.1. Sondeo Geotécnico Roto-Percusión. Se realizaron 5 perforaciones de

roto-percusión con recuperación continua de muestra, utilizando ensayo de

penetración estándar y barrena con punta de diamante.

4.4.1.1. Descripción del ensayo y equipo utilizado: Se realizaron ensayos de

penetración estándar utilizando la norma ASTM D 1586, equivalente a la norma

I.N.V.E. 111.

54

Peso del martillo: 140 libras

Altura de caída: 76 centímetros

Penetración: 3 intervalos de 15 centímetros cada uno (6”)

N: Sumatoria de los golpes de los últimos 30 centímetros (12”)

Equipo de perforación: Acker Drill.

Motor del equipo: Lombardini Diesel de 18 HP

Calibre del sondeo NQ

Criterio de Rechazo: Más de 50 golpes para 15 centímetros (6”).

Al finalizar cada perforación se realizó la toma de nivel freático. Una vez finalizada

la perforación se instaló en cada una de las perforaciones tubería de 2 pulgadas

en PVC, con el objetivo de encamisar, estabilizar y permitir realizar posteriormente

el ensayo de Down Hole.

4.4.1.2. Descripción de muestras de suelo. Descripción de muestras a partir de

los siguientes criterios: Litología, Textura, Tamaño de los granos, Minerales

presentes, Estructura, Color, Presencia de materiales orgánicos y raíces,

Porosidad, Consistencia o resistencia y demás características que permitan una

descripción completa de la muestra de suelo.

4.4.2. Ensayo De Down Hole. Para cada uno de los sitios en donde previamente

se realizó sondeo geotécnico, se instaló una tubería para realizar ensayo de

Downhole, debido al colapso de dos de estas perforaciones no se pudo realizar

dos de los ensayos programados.}

4.4.2.1. Descripción del ensayo y equipo utilizado: El ensayo de Downhole se

ejecutó y proceso siguiendo la metodología descrita y publicada Doug Crice,

Borehole shear-wave Surveys for Engineering Site Investigations, Geostuff 2002,

para Geometrics quien es el fabricante del equipo para el ensayo de Downhole,

la cual cumple con la norma ASTM D7400-08 Standart Test For Downhole Seismic

55

Testing. El equipo utilizado para el ensayo de Down Hole es fabricado en los

Estados Unidos de América por Geometrics y está conformado por los siguientes

elementos:

Sismógrafo Geometrics GEODE

Controlador para Geófono

Geófono BHG-2 Geostuff – triaxial de 14HZ

Fuentes de poder para geófono 24V

Computador Portátil – DELL

Trigger o Disparador

Platinas para generación de impactos verticales y horizontales

Multímetro

Extensión del cable de comunicación entre sismógrafo y computador portátil

Cableado para geófono hasta 200 metros de profundidad – conexión a geófono

Martillo de golpeo de 16 libras

Cableado para geófono hasta 200 metros de profundidad – conexión a

controlador y sismógrafo

Fuentes de poder para sismógrafo 12V

Terminal de comunicación entre computador portátil y sismógrafo

56

Figura 27. Equipo ensayo de Down hole

Fuente: Autores

Antes de instalar el equipo de DH, se revisó el pozo para verificar la estabilidad y

profundidad del mismo, como se mencionó anteriormente dos de los 4 pozos

instalados para el estudio presentaron colapso a profundidades menores de 5

metros, una vez confirmada la viabilidad del pozo se instalaron las 3 platinas

aproximadamente a un metro del pozo, entonces se conectaron los componentes

del equipo Geode - geostuff de Geometrics, Se introdujo la sonda triaxial a

profundidad de ensayo, esta sonda se ancla o se adhiere firmemente a la pared

del pozo, se configuro el software del equipo, se generan las ondas de corte y de

compresión golpeando las platinas hasta que se completa el primer registró, este

proceso se repitió hasta la profundidad de exploración.22

22

MAYNE, Barry and DeJong. Manual on Subsurface Investigations. National Highway Institute. Julio, 2001

124567

9

10

1314

12

3 8

11

57

El ensayo DH requiere solo de un pozo o para ser usado por la sonda triaxial.

Para el ensayo DH, las platinas de acero de izquierda y derecha son golpeadas

para generar energía de onda de corte en dos direcciones diferentes. La platina

central es también golpeada hacia abajo verticalmente para generar energía de

onda de compresión. Usualmente son tomados 3-5 records por cada tipo de onda

– corte hacia izquierda, corte hacia derecha, y compresión vertical hacia abajo. En

resumen 3 tomas diferentes son realizadas a cada profundidad para las 3

diferentes polarizaciones de onda recolectadas; todas las profundidades son

grabadas en un solo archivo, el ensayo se realizó en un pozo de 25 metros

tomando datos cada metro.

Figura 28. Esquema de Ensayo de Down Hole

Fuente: Tomado de Manual on Subsurface Investigations

4.4.3. Ensayo de Refracción Microtremor Remi. En cada uno de los 5 sitios de

estudio se realizó un ensayo ReMi, los cuales se realizaron a nivel de vía en cada

uno de los casos, se utilizó un sismógrafo marca Geometris, Geode de 24

geófonos.

58

El ensayo ReMi se ejecutó y proceso siguiendo la metodología descrita y

publicada por Geometrics quien es el fabricante del equipo para el ensayo ReMi,

el cual cumple con la norma ASTM D5777-00 Standard Guide for Using the

Seismic Refraction Method for Subsurface Investigation.

4.4.3.1. Descripción del ensayo y equipo utilizado:

Sitio de estudio

# de geófonos Arreglo Espaciado

[mts] Longitud

[mts] Tipo de ensayo

1 21 Lineal 4.0 80,0 Activo-Pasivo

2 24 Lineal 3.0 69.0 Pasivo

3 22 Lineal 4.0 84,0 Activo-Pasivo

4 24 Lineal 2,5 57,5 Pasivo

5 24 Lineal 3,0 69,0 Activo-Pasivo

El equipo utilizado para el ensayo de ReMi es fabricado en los Estados Unidos

de América por Geometrics y está conformado por los siguientes elementos:

Geode

Geófonos de 4.5 Ghz

Cables

Conectores

cargadores

Sensor- trigger

Cinta Métrica

Caja Conexión Geode-PC

Batería de 12V

Conversor

Computador Portátil

Mouse

59

Figura 29. Sismógrafo Geometrics GEODE

Fuente: Autores

Figura 30. Geofonos de 4.5 Hz y 14 Hz

Fuente: Autores

La realización del ensayo ReMi se instala un tendido lineal con 24 geófonos, el

registro de la vibración se realiza con el sismógrafo Geode, y se registra tanto

vibración ambiental (microtremores) como vibración superficial inducida

(impactos, vehículos en circulación, etc.).

60

A diferencia de la prueba tradicional de refracción sísmica, ReMi puede usarse sin

problemas en ambientes urbanos, y de hecho mientras más ruido exista funciona

mejor. Además, ReMi puede detectar, dentro de ciertos límites, estratos blandos

entre estratos con rigideces mayores, mientras que refracción sísmica sólo puede

detectar variación de rigideces progresivamente mayores.23

Figura 31. Ensayos de Ondas Superficiales REMI

Fuente: Tomado de Manual on Subsurface Investigations

4.5. PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN

4.5.1. Procesamiento del ensayo de down hole. Para el procesamiento de la

información tomada en campo se utilizó el software seisImager/DH data análisis

software, fabricado por Geometrics. Pickwin y PSLog son los principales módulos

que se utilizan para el análisis de datos sísmicos de DH, que componen el

programa llamado SeisImager / DH. La figura 11 muestra esquema de

23

MAYNE, Barry and DeJong. Manual on Subsurface Investigations. National Highway Institute. Julio, 2001

61

procesamiento sísmico de DH usando SeisImager / DH. Primero, Pickwin edita los

datos de forma de onda y recoge las primeras llegadas. A continuación, PSLog

calcula modelos de velocidad de primeras llegadas escogidos por Pickwin.

En general, el métodos sísmicos de DH mide tanto velocidades de onda P y S,

Fuentes y receptores utilizados en la adquisición de datos de DH son

generalmente diferentes y las mediciones de dos ondas se realizan por separado.

Por lo tanto, Pickwin y PSLog procesan la onda P y S por separado y PSLog

muestra ambas velocidades juntas al final del procesamiento de datos.24

Figura 32. Esquema de procesamiento ensayo de DH

Fuente: Tomado de manual SeisImagerDH.

24

Geometrics,SeisImager/DW Manual V.1.1, Ougust 2011, p3.

62

4.5.2. Procesamiento del ensayo de Refracción Microtremor – Remi. Para el

procesamiento de los ensayos de ondas superficiales se utilizó el software

SeisImager/SW: incluye las funciones para tres flujos de procesamiento

principales, dos para el análisis de conjuntos de datos de fuente activas y tercera

para conjuntos de datos de origen pasivas, los módulos Pickwin, WaveEq y

GeoPlot componen SeisImager/SW el Asistente para análisis de la onda de

superficie llama de forma automática en función de estos tres módulos a través de

los flujos de proceso. Hay un flujo para el procesamiento de datos de la fuente

activa 1D y 2D MASW, los datos de origen pasivo MAM, para el caso de este

estudio se utilizó en fuente activa 1D y pasiva MAM.25

Figura 33. Diagrama de procesamiento ondas superficiales

Fuente: Tomado de manual SeisImagerSW.

Una vez realizado el registro en campo, el primer paso del análisis del ensayo

ReMi (pasivo MAM) consiste en generar un espectro de energía de componentes

del movimiento en función de frecuencias contra tardanzas (inverso de la

velocidad), llamado espectro p-f, como se ilustra en la Figura 33. En este espectro

p-f se detecta con facilidad el primer modo de vibración de las ondas Rayleigh,

que es un trazo que va de la esquina superior izquierda hacia la inferior derecha, y

se escogen manualmente puntos de dispersión en la frontera inferior, que sirven

para el posterior proceso de inversión.26

25

Geometrics,SeisImager/SW Manual V.3.0, Octuber 2009, p 65. 26

LAZCANO, Salvador. Caracterizacion de suelos arenosos mediante analisis de ondas de superficie, Mexico, 2007, p 12.

63

Figura 34. Espectro de velocidad (frecuencia-tardanza) derivado de los

registros de microtremores, mediante la técnica ReMi.

Fuente: Tomado de Lazcano 2007

Después del espectro p-f se determina la gráfica de períodos contra velocidad de

fase de la onda Rayleigh (Figura 35). Por ser los períodos el inverso de las

frecuencias, la curva pasa de ser descendente de izquierda a ascendente

derecha. La velocidad de fase (VF) es la distancia que viaja una onda en un ciclo

(VF = λ / T).

Figura 35. Gráfica período-velocidad de fase de onda Rayleigh del método

ReMi, que incluye la curva de dispersión.


64

Finalmente, mediante un modelo de optimización no lineal o interactivo, se calcula

la curva de dispersión de un perfil dado de suelos, la cual se compara con la curva

medida período-velocidad de fase de onda Rayleigh. Se realiza un procedimiento

iterativo hasta que la curva medida y calculada coincide, y para esta condición se

establecen los espesores de los diferentes estratos y la velocidad de onda de

corte (Vs), tal como se puede apreciar en la Figura 36.

Figura 36. Perfil unidimensional de velocidad de onda de corte (Vs) contra

profundidad obtenido interactivamente con la curva de dispersión de la

Figura 14


65

5. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

Una vez realizados los ensayos geofísicos se procede a realizar el procesamiento

de datos de los cuales se obtendrán perfiles de velocidades de onda de

compresión y de corte. A continuación realizaremos el análisis de datos para cada

sitio y ensayo geofísico

5.1. ENSAYO DOWN HOLE

Los ensayos de Down Hole se realizaron para 2 de los sitios estudiados (Sitio

No.4 y Sitio No.5). El análisis que se presenta a continuación es para el sitio No.5,

ya que los datos obtenidos en campo en el sitio No.4 no son confiables debido a

que las señales obtenidas con el equipo de Down Hole presentaban mucho ruido

y fue imposible detectar los primeros arribos de cada señal.

Utilizando el software seisImager/DH data análisis software, fabricado por

Geometrics. Pickwin es la principal herramienta que se utiliza para el análisis de

datos sísmicos de DH, que componen el programa llamado SeisImager / DH.

Como primer paso en el procesamiento, en el software Pickwin se editan los datos

de los primeros arribos de las ondas. Una vez obtenidos estos datos para cada

una de las profundidades en las que se tomaron las mediciones.

Realizamos la corrección de dichos tiempos usando el Método Directo (Software,

2013)27,

el cual consiste en corregir los tiempos de trayectoria (t) medidos a lo

largo del trayecto fuente-receptor para así tener en cuenta la inclinación del

27

Software, G. (2013). GeoStru Down Hole. Italia: GeoStru.

66

recorrido de las ondas. Siendo d es distancia desde la fuente al eje del sondeo, r

la distancia entre la fuente y el geófono triaxial, z la profundidad de medida (Figura

37), es posible obtener los tiempos corregidos (tcorr) mediante la siguiente fórmula

de conversión:

Figura 37. Esquema Down Hole con Método Directo

Fuente: Tomado GeoStru Down Hole, 2013

Procedemos a realizar el cálculo de las velocidades de onda compresional y de

corte para cada profundidad con la siguiente ecuación:

Obtenidas las velocidades de onda, se determinaron las propiedades elásticas del

suelo usando las ecuaciones referenciadas en el Capítulo 3. A continuación se

presenta la tabla de cálculos según lo anteriormente expuesto:

67

Tabla 4. Cálculos Ensayo Down Hole Sitio No.5

Fuente: Autores

tp [ms] ts [ms] tp [ms] ts [ms]

0,00 1,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 - - 1,57 0,157 - - -

1,00 1,41 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 - - 1,57 0,157 - - -

2,00 2,24 1,912 3,701 1,710 3,310 0,002 0,003 584,795 302,115 1,57 0,157 14329,92 0,32 37772,85

3,00 3,16 3,394 6,567 3,220 6,230 0,003 0,006 662,252 342,466 1,67 0,167 19586,23 0,32 51609,08

4,00 4,12 4,329 8,370 4,200 8,120 0,004 0,008 1020,408 529,101 1,67 0,167 46751,21 0,32 123061,82

5,00 5,10 5,048 9,760 4,950 9,570 0,005 0,010 1333,333 689,655 1,67 0,167 79429,25 0,32 209275,45

6,00 6,08 6,103 11,811 6,020 11,650 0,006 0,012 934,579 480,769 1,77 0,177 40911,61 0,32 108012,31

7,00 7,07 6,909 13,374 6,840 13,240 0,007 0,013 1219,512 628,931 1,77 0,177 70013,05 0,32 184670,42

8,00 8,06 7,881 15,238 7,820 15,120 0,008 0,015 1020,408 531,915 1,77 0,177 50079,22 0,31 131552,32

9,00 9,06 8,723 16,883 8,670 16,780 0,009 0,017 1176,471 602,410 1,87 0,187 67861,81 0,32 179469,47

10,00 10,05 9,487 18,361 9,440 18,270 0,009 0,018 1298,701 671,141 1,87 0,187 84230,44 0,32 222000,42

11,00 11,05 10,493 20,293 10,450 20,210 0,010 0,020 990,099 515,464 1,87 0,187 49686,47 0,31 130584,77

12,00 12,04 11,480 22,207 11,440 22,130 0,011 0,022 1010,101 520,833 1,97 0,197 53439,67 0,32 140965,57

13,00 13,04 12,467 24,111 12,430 24,040 0,012 0,024 1010,101 523,560 1,97 0,197 54000,71 0,32 142164,77

14,00 14,04 13,324 25,776 13,290 25,710 0,013 0,026 1162,791 598,802 1,97 0,197 70637,17 0,32 186418,29

15,00 15,03 14,131 27,331 14,100 27,270 0,014 0,027 1234,568 641,026 2,07 0,207 85059,17 0,32 223780,99

r

[m.]

Prof. z

[m.]

Densidad

[ton/m3]

Modulo de

rigidez Gmax

[ton/m2]

Poisson

Modulo de

ElasticidadE[to

n/m2]

tp [s] ts [s]

CorregidosMedidosVelocidad

CompresionalVp[

m/s]

Velocidad Corte

Vs[m/s]

Peso

Unitario

[ton/m3]

68

5.2. ENSAYO REMI

Se llevaron a cabo 5 ensayos de refracción microtremor REMI, para cada uno de

los sitios estudiados, en donde a partir del ruido ambiental generado por flujo de

vehículos, peatones, obras civiles, etc; se puede determinar las velocidades de

onda de corte para el Miembro Limos Rojos y comparados con los antecedentes

orientado a la clasificación del perfil de suelo.

Para el procesamiento del ensayo microtremor REMI se utilizó el software

SeisImager/SW, módulos Pickwin, WaveEq y GeoPlot.

Este software a partir de los datos capturados en campo, genera un espectro de

velocidades contra frecuencias derivados de cada registro del ensayo REMI. Una

vez obtenido espectro de velocidad contra frecuencia, se determina internamente

la gráfica de períodos contra velocidad de fase de la onda Rayleigh.

Finalmente y de manera interna el software, mediante un modelo de optimización

no lineal o interactivo, calcula la curva de dispersión de un perfil dado de suelos, la

cual se compara con la curva medida período-velocidad de fase de onda Rayleigh.

Se realiza un procedimiento iterativo hasta que la curva medida y calculada

coincidan, y para esta condición se establecen los espesores de los diferentes

estratos y la velocidad de onda de corte (Vs)

A continuación se presenta el procesamiento realizado para cada uno de los sitios

en donde se muestra el espectro de velocidad (frecuencia en función de

velocidades de fase) y el perfil de velocidades de onda de corte

69

5.2.1. Sitio No. 1

Figura 38. Espectro Velocidad (Grafica de Frecuencia en función de

velocidades de fase) derivado de los registros del ensayo REMI Sitio No.1

(MAM, Pasivo)

Fuente: Autores

70

Figura 39. Perfil de velocidades de onda de corte ensayo REMI Sitio No.1

Fuente: Autores

0

5

10

15

20

25

30

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600

S-wave velocity (m/s)

S-wave velocity model (inverted) : 1201.dat-1220.dat

4360.5

4361.1

4361.7

4362.3

4363.0

4363.7

436

4.4

435

5.2

434

6.0

432

6.8

430

7.7

427

8.6

405

9.6

396

10.6

405

11.6

406

12.7

407

13.8

407

15.0

419

16.1

431

17.4

433

18.6

421

19.9

422

21.2

451

22.6

457

24.0

520

25.5

529

26.9

541

28.4

564

71

5.2.2. Sitio No. 2



(MAM, Pasivo)

Fuente: Autores

72


Fuente: Autores

0

5

10

15

20

25

30

35

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600 700 800



3770.5

3771.1

3751.7

3722.3

3693.0

3663.7

363

4.4

362

5.2

362

6.0

365

6.8

369

7.7

381

8.6

395

9.6

402

10.6

418

11.6

429

12.7

447

13.8

447

15.0

430

16.1

432

17.4

433

18.6

417

19.9

443

21.2

432

22.6

448

24.0

430

25.5

449

26.9

474

28.4

504

33.1

706

73

5.2.3. Sitio No. 3



(MAM, Pasivo)

Fuente: Autores

74


Fuente: Autores

0

5

10

15

20

25

30

35

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600



4390.5

4391.1

4391.7

4392.3

4393.0

4403.7

440

4.4

439

5.2

437

6.0

435

6.8

433

7.7

429

8.6

422

9.6

414

10.6

428

11.6

423

12.7

440

13.8

419

15.0

406

16.1

404

17.4

449

18.6

459

19.9

458

21.2

487

22.6

499

24.0

508

25.5

518

26.9

529

28.4

542

33.1

556

75

5.2.4. Sitio No. 4


de fase) derivado de los registros del ensayo REMI Sitio No.4 (MAM, Pasivo)

Fuente: Autores

76


Fuente: Autores

0

5

10

15

20

25

30

35

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600 700



4310.5

4321.1

4321.7

4322.3

4323.0

4323.7

432

4.4

432

5.2

431

6.0

430

6.8

428

7.7

425

8.6

426

9.6

420

10.6

423

11.6

425

12.7

427

13.8

428

15.0

429

16.1

444

17.4

461

18.6

479

19.9

482

21.2

492

22.6

498

24.0

483

25.5

507

26.9

518

28.4

587

33.1

611

77

5.2.5. Sitio No. 5



(MAM, Pasivo)

Fuente: Autores

78


Fuente: Autores

0

5

10

15

20

25

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500


S-wave velocity model (inverted) : MASW-MAM-P

2940.5

2941.1

2921.7

2882.3

2823.0

2693.7

267

4.4

271

5.2

285

6.0

293

6.8

301

7.7

315

8.6

338

9.6

355

10.6

368

11.6

352

12.7

340

13.8

343

15.0

335

16.1

327

17.4

327

18.6

315

19.9

340

21.2

339

22.6

388

24.0

405

79

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Para la caracterización del Miembro Limos Rojos y una vez realizado el

procesamiento y análisis de la información secundaria y la de campo, se tabuló y

graficó para cada uno de los sitios en donde se realizó ensayo REMI las

propiedades del suelo como contenido de humedad natural, % de pasa 200,

N1,60, velocidad de onda de corte, módulo de rigidez y clasificación del tipo de

perfil de suelo según los parámetros establecidos por la NSR-10 en función de la

profundidad

Adicionalmente a esto, para el sitio No. 5 en donde se realizó el ensayo de Down

Hole, se graficaron las velocidades de onda tanto compresional como de corte y

las propiedades elásticas como módulo de rigidez, coeficiente de Poissón y

módulo de elasticidad en función de la profundidad.

A continuación se presenta la descripción de cada uno de los sitios según la

información analizada:

6.1. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA SITIO No.1

El sitio No. 1 se encuentra localizado superficialmente sobre el Miembro Limos

Rojos de la Formación Bucaramanga.

La caracterización geotécnica del subsuelo para el sitio No.1 se describe desde la

superficie hacia estratos profundos, de acuerdo a la Figura 27

80

Como primer estrato se detectó una capa de 8,10 metros de espesor de suelos

aluviales, compuestos por arenas limosas (SM) y arenas arcillosas (SC), de

acuerdo al número de golpes del ensayo SPT corregido por energía y por esfuerzo

de confinamiento N1,60, este estrato presenta compacidad relativa densa hasta

los 8,10 metros de profundidad (N1,60 entre 10 y 40) y pasante del Tamiz #200

entre 10 y 30%. Este estrato presenta velocidades de onda de corte que varían

entre 400 y 500 m/s y valores de módulo de rigidez entre 30000 a 35000 ton/m2.

Subyaciendo este estrato y hasta 25,0 metros de profundidad estos suelos

aluviales están compuestos por arenas limosas (SM) y limos inorgánicos de baja

plasticidad (ML), de acuerdo al número de golpes del ensayo SPT corregido por

energía y por esfuerzo de confinamiento N1,60, este estrato presenta una

consistencia dura hasta los 25,0 metros de profundidad (N1,60 entre 40 y 50) y

pasante del Tamiz #200 entre 30 y 80%. Este estrato presenta velocidades de

onda de corte que varían entre 400 y 500 m/s y valores de módulo de rigidez entre

30000 a 45000 ton/m2.

Según los parámetros establecidos por la NSR-10 el tipo de perfil de suelo se

clasifica utilizando uno de estos criterios: ̅̅ ̅ ̅̅ ̅̅ ̅ . Para ambos criterios

correspondería a un perfil de suelo C.

81

Tabla 5. Resumen de propiedades para el Sitio No.1

Fuente: Autores

6" 12" 18"

0,45 10 8 9 17,0 12,8 436 0,160040775 30423,1111

0,9 7 6 6 12,0 9,0 436 0,160040775 30423,1111

1,35 8 7 6 13,0 9,8 436 0,160040775 30423,1111

1,8 5 7 8 15,0 11,3 436 0,160040775 30423,1111

2,25 10 11 15 26,0 19,5 436 0,160040775 30423,1111

2,7 20 24 35 59,0 44,3 436 0,170234455 32360,8889

4,2 436 0,170234455 32360,8889

4,65 8 9 10 19,0 14,3 435 0,170234455 32212,6147

6,15 432 0,170234455 31769,8349

6,6 7 10 15 25,0 18,8 432 0,170234455 31769,8349

8,1 427 0,170234455 31038,6779

8,1 40R 100,0 75,0

9,6 405 0,180428135 29594,7248

9,6 43R 100,0 75,0

11,1 405 0,180428135 29594,7248

11,55 15 17 19 36,0 27,0 0,180428135

13,05 407 0,180428135 29887,7401

13,05 23 40R 100,0 75,0

14,55 407 0,190621814 31576,3129

14,55 43R 100,0 75,0

16,05 419 0,190621814 33465,7564

16,05 40R 100,0 75,0

17,55 431 0,200815494 37303,6871

17,55 44R 100,0 75,0

19,05 421 0,200815494 35592,739

19,05 46R 100,0 75,0

20,55 422 0,200815494 35762,0265

20,55 40R 100,0 75,0

22,05 451 0,211009174 42919,4771

22,05 43R 46 100,0 75,0

23,55 457 0,211009174 44069,055

23,55 40R 100,0 75,0

25,5 520 0,211009174 57056,8807

26,9 529 0,211009174 59049,0183

28,4 541 0,211009174 61758,3761

30,0 564 0,211009174 67121,1743

SONDEO SITIO 1

Profundidad [m.] N60Ncampo

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

Golpes/pieModulo G

[Ton/m2]Vs[m/s] Densidad

BARRENA

BARRENA

BARRENA

82

Figura 48. Caracterización geotécnica Sitio No.1

Fuente: Autores

0 10 20 30 40 50

Contenido de humedad

natural (%)

0 10 20 30 40 50

Pro

fun

did

ad

(m

)

0

5

10

15

20

25

30

SONDEO 1

0 20 40 60 80 100

% Pasa 200

0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80100

N60

0 20 40 60 801000

5

10

15

20

25

3020000 30000 40000 50000 60000 70000

Gmax[Ton/m2]

20000 30000 40000 50000 60000 700000

5

10

15

20

25

30350 400 450 500 550 600

Vs (REMI)[m/s]

350 400 450 500 550 6000

5

10

15

20

25

30

A B C D E F

Clasificacion NSR-10

N60

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


Vs(30)

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

CE 0.75

CR 0.75

CB 1.00

CS 1.00

CA 0.85

CBF 1.00

CC 1.00

CN = Factor de correción de sobrecarga (Stempton 1986)

Nota: Para contenido de finos (%pasa 200) mayor a 30%, se asume un comportamiento

no drenado ante incremento de esfuerzos.

N60 = Número de golpes de ensayo SPT

utilizando martilo Donut

corregido por energía.

N60 = Ncampo CECRCBCSCACBFCCN1,60 = N60*CN

-Un total de 50 golpes han sido aplicados

durante cualquiera de los 3 incrementos

de 6 pulgadas.

-Un total de 100 golpes han sido aplicados.

-No se observa ningún avance del muestrador

durante la aplicación de 10 golpes (ASTM D-1586)

CONTIENE: CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA SITIO No. 1

TESIS: CARACTERIZACION GEOTECNICA DEL MIEMBRO LIMOS ROJOS A PARTIR DE ENSAYOS REMI Y DOWN HOLE, 2014

PERFILSUELO

C

PERFILSUELO

C

83







aluviales, compuestos por arenas limosas (SM) y arenas arcillosas (SC), de


de confinamiento N1,60, este estrato presenta consistencia rígida densa hasta los

13,00 metros de profundidad (N1,60 entre 5 y 30) y pasante del Tamiz #200 entre

30 y 40%. Este estrato presenta velocidades de onda de corte que varían entre

300 y 400 m/s y valores de módulo de rigidez entre 20000 a 35000 ton/m2.


aluviales están compuestos por gravas limosas (GM) y gravas arcillosas (GC), de


de confinamiento N1,60, este estrato presenta una compacidad relativa densa

hasta los 25,0 metros de profundidad (N1,60 entre 40 y 50) y pasante del Tamiz

#200 entre 20 y 30%. Este estrato presenta velocidades de onda de corte que

varían entre 400 y 500 m/s y valores de módulo de rigidez entre 35000 a 40000

ton/m2.


clasifica utilizando uno de estos criterios: ̅̅ ̅ ̅̅ ̅̅ ̅ .Si utilizamos el el criterio de

velocidad de onda de corte (Vs) corresponde a perfil de suelo C, por otra parte si

utilizamos el criterio de ̅̅ ̅̅ ̅ correspondería a un perfil de suelo D.

84


Fuente: Autores

6" 12" 18"

0,45 19 15 3 18,0 13,5 377 0,160040775 22746,4353

0,9 1 1 1 2,0 1,5 377 0,160040775 22746,4353

1,35 4 3 4 7,0 5,3 375 0,160040775 22505,7339

1,8 5 12 15 27,0 20,3 372 0,160040775 22147,0826

2,25 12 12 15 27,0 20,3 369 0,160040775 21791,3119

2,7 14 16 13 29,0 21,8 369 0,170234455 23179,2936

3,15 12 14 37 51,0 38,3 366 0,170234455 22803,9266

4,65 362 0,170234455 22308,2039

5,1 9 17 27 44,0 33,0 362 0,170234455 22308,2039

6,6 365 0,170234455 22679,4852

7,05 12 19 28 47,0 35,3 369 0,180428135 24567,2752

8,55 381 0,180428135 26191,1284

9 16 26 45 71,0 53,3 395 0,180428135 28151,2997

10,5 402 0,180428135 29157,9083

10,95 8 16 21 37,0 27,8 418 0,180428135 31525,1254

12,4 429 0,180428135 33206,1743

12,85 12 21 37 58,0 43,5 429 0,190621814 35082,2294

14,35 447 0,190621814 38087,9541

14,35 45R 100,0 75,0

15,85 430 0,190621814 35245,9735

17,35 432 0,190621814 35574,6055

17,8 15 19 27 46,0 34,5 433 0,200815494 37650,6962

19,3 417 0,200815494 34919,6055

19,3 45R 100,0 75,0

20,8 443 0,200815494 39409,84

20,8 45R 100,0 75,0

22,3 432 0,200815494 37476,9908

22,6 17 38R 100,0 75,0 232 0,211009174 11357,3578

24,1 430 0,211009174 39015,5963

24,1 45R 100,0 75,0

25,1 430 0,211009174 39015,5963

25,5 430,0 0,211009174 39015,5963

26,9 449,0 0,211009174 42539,6606

28,4 474,0 0,211009174 47408,6972

30,0 504,0 0,211009174 53599,7064

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

BARRENA

SONDEO SITIO 2

Vs[m/s] Densidad Modulo G

[Ton/m2]

BARRENA

Profundidad [m.]

BARRENA

BARRENA

Golpes/pie

Ncampo N60

85


Fuente: Autores

0 10 20 30 40 50


natural (%)

0 10 20 30 40 50P

rofu

nd

ida

d (

m)

0

5

10

15

20

25

30

SONDEO 1

0 20 40 60 80 100

% Pasa 200

0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80100

N60

0 20 40 60 801000

5

10

15

20

25

3020000 30000 40000 50000 60000

Gmax[Ton/m2]

20000 30000 40000 50000 600000

5

10

15

20

25

30350 400 450 500 550 600

Vs (REMI)[m/s]

350 400 450 500 550 6000

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


N60

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


Vs (30)

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

CE 0.75

CR 0.75

CB 1.00

CS 1.00

CA 0.85

CBF 1.00

CC 1.00










de 6 pulgadas.






PERFILSUELO

D

PERFILSUELO

C

86







aluviales, gravas arcillosas (GC) y arcilla inorgánica media plasticidad (CL), de


de confinamiento N1,60, este estrato presenta compacidad relativa suelta hasta

los 4,00 metros de profundidad (N1,60 entre 5 y 10) y pasante del Tamiz #200

entre 10 y 60%. Este estrato presenta velocidades de onda de corte que varían

entre 400 y 450 m/s y valores de módulo de rigidez entre 20000 a 30000 ton/m2.


aluviales están compuestos por arenas limosas (SM) y arenas arcillosas (SC), de


de confinamiento N1,60, este estrato presenta una consistencia dura hasta los







87


Fuente: Autores

6" 12" 18"

0,45 1 2 2 4,0 3,0 439 0,160040775 30843,2181

1,5 439 0,160040775 30843,2181

1,95 2 2 2 4,0 3,0 439 0,160040775 30843,2181

3 439 0,160040775 30843,2181

3,45 3 4 10 14,0 10,5 440 0,160040775 30983,894

4,5 439 0,170234455 32807,7543

4,5 40R 100,0 75,0

6 437 0,170234455 32509,5036

6 42R 100,0 75,0

7,5 433 0,170234455 31917,0877

7,5 40R 100,0 75,0

9 422 0,180428135 32131,3639

9 40R 100,0 75,0

10,5 414 0,180428135 30924,6606

10,95 40 46 52 98,0 73,5 428 0,180428135 33051,5474

12,5 423 0,180428135 32283,8257

12,5 40R 100,0 75,0

14 419 0,190621814 33465,7564

14 40R 100,0 75,0

15,5 406 0,190621814 31421,3374

15,5 42R 100,0 75,0

17 404 0,190621814 31112,5301

17 40R 100,0 75,0

18,5 449 0,200815494 40484,6045

18,5 40R 100,0 75,0

20 458 0,200815494 42123,8614

20 40R 100,0 75,0

21,5 487 0,211009174 50044,8349

21,5 41R 100,0 75,0

23,0 499 0,211009174 52541,4954

23,0 42R 100,0 75,0

25,0 508 0,211009174 54453,8716

25,5 508 0,211009174 54453,8716

26,9 518 0,211009174 56618,8257

28,4 529 0,211009174 59049,0183

30,0 542 0,211009174 61986,8991

SONDEO SITIO 3

Vs[m/s] Densidad Modulo G

[Ton/m2]N60

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Profundidad [m.]

Golpes/pie

Ncampo

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

88


Fuente: Autores

0 10 20 30 40 50


natural (%)

0 10 20 30 40 50

Pro

fun

did

ad (

m)

0

5

10

15

20

25

30

SONDEO 1

0 20 40 60 80 100

% Pasa 200

0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80100

N60

0 20 40 60 801000

5

10

15

20

25

3020000 30000 40000 50000 60000 70000

Gmax[Ton/m2]

20000 30000 40000 50000 60000 700000

5

10

15

20

25

30300 400 500 600 700 800

Vs (REMI)[m/s]

300 400 500 600 700 8000

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


N60

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


Vs (30)

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

CE 0.75

CR 0.75

CB 1.00

CS 1.00

CA 0.85

CBF 1.00

CC 1.00










de 6 pulgadas.






PERFIL SUELO

C

PERFILSUELO

C

89







aluviales, arenas arcillosas (SC) y arenas limosas (SM), de acuerdo al número de

golpes del ensayo SPT corregido por energía y por esfuerzo de confinamiento

N1,60, este estrato presenta compacidad relativa de medianamente densa a

densa hasta los 4,00 metros de profundidad (N1,60 entre 15 y 30) y pasante del

Tamiz #200 entre 20 y 40%. Este estrato presenta velocidades de onda de corte

que varían entre 400 y 450 m/s y valores de módulo de rigidez entre 20000 a

40000 ton/m2.


aluviales están compuestos por arenas limosas (SM) y arenas arcillosas (SC), de


de confinamiento N1,60, este estrato presenta una consistencia dura hasta los







90


Fuente: Autores

6" 12" 18"

0,45 13 10 16 26,0 19,5 1,57 7,7 1,9 36,2 431 0,160040775 26510,2345

0,9 9 17 6 23,0 17,3 1,57 15,3 1,7 29,9 431 0,160040775 27457,0285

1,35 5 10 11 21,0 15,8 1,57 23,0 1,6 25,6 432 0,160040775 28155,3028

1,8 8 10 9 19,0 14,3 1,57 30,6 1,5 21,8 432 0,160040775 26633,3945

2,25 19 14 17 31,0 23,3 1,57 38,3 1,4 33,6 432 0,160040775 30438,1651

2,7 20 23 35 58,0 43,5 1,57 45,9 1,4 59,6 432 0,160040775 31579,5963

4,2 1,67 71,4 1,2 432 0,170234455 32340,5505

4,65 23 21 33 54,0 40,5 1,67 79,1 1,1 45,2 432 0,170234455 44135,3394

6,15 1,67 104,6 1,0 430 0,170234455 43727,6249

6,15 46R 100,0 75,0

7,65 1,67 130,1 0,9 428 0,170234455 44442,1937

7,65 46R 100,0 75,0

9,15 1,77 155,6 0,8 428 0,180428135 44442,1937

9,15 46R 100,0 75,0

10,65 1,77 181,1 0,7 420 0,180428135 42796,3303

10,65 46R 100,0 75,0

12,15 1,77 206,6 0,7 425 0,180428135 42348,369

12,15 46R 100,0 75,0

13,65 1,87 232,1 0,6 427 0,190621814 37172,0693

13,65 46R 100,0 75,0

15,15 1,87 257,6 0,6 428 0,190621814 44068,7299

15,15 46R 100,0 75,0

16,65 1,87 283,1 0,5 444 0,190621814 45013,7248

16,65 46R 100,0 75,0

18,15 1,97 308,6 0,5 461 0,200815494 48526,7115

18,15 46R 100,0 75,0

19,65 1,97 334,1 0,5 479 0,200815494 57301,7788

19,65 46R 100,0 75,0

21,15 1,97 359,6 0,4 482 0,200815494 55416,7339

21,15 46R 100,0 75,0

22,65 2,07 385,1 0,4 492 0,211009174 54779,0092

22,65 46R 100,0 75,0

24,15 2,07 410,6 0,4 498 0,211009174 62443,4128

24,15 46R 100,0 75,0

25,65 2,07 436,1 0,4 483 0,211009174 47799,2752

26,9 2,07 507 0,211009174 54239,6972

28,4 2,07 518 0,211009174 56618,8257

30,0 2,07 587 0,211009174 72707,2202

Modulo G

[Ton/m2]

SONDEO SITIO 4

Peso

Unitario

[Ton/m3]

Vs[m/s] Densidad Profundidad

[m.]

Golpes/pie

Ncampo N60

Presion

Confinamiento

[KN/m2]

Teoria de

SkemptonN1,60

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

91


Fuente: Autores

0 10 20 30 40 50


natural (%)

0 10 20 30 40 50

Pro

fun

did

ad

(m

)

0

5

10

15

20

25

30

SONDEO 1

0 20 40 60 80 100

% Pasa 200

0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80100

N60

0 20 40 60 801000

5

10

15

20

25

3030000 40000 50000 60000 70000

Gmax[x`]

30000 40000 50000 60000 700000

5

10

15

20

25

30350 400 450 500 550 600

Vs (REMI)[m/s]

350 400 450 500 550 6000

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


N60

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


Vs (30)

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

CE 0.75

CR 0.75

CB 1.00

CS 1.00

CA 0.85

CBF 1.00

CC 1.00










de 6 pulgadas.






PERFIL SUELO

C

PERFIL SUELO

C

92







aluviales, arcillas inorgánicas de media plasticidad (CL), de acuerdo al número de

golpes del ensayo SPT corregido por energía y por esfuerzo de confinamiento

N1,60, este estrato presenta consistencia muy rígida hasta los 2,00 metros de

profundidad (N1,60 entre 15 y 45) y pasante del Tamiz #200 entre 60 y 80%. Este

estrato presenta velocidades de onda de corte que varían entre 250 y 300 m/s y

valores de módulo de rigidez entre 10000 a 15000 ton/m2.


aluviales están compuestos por arenas arcillosas (SC) y arcillas inorgánicas de

plasticidad media (CL), de acuerdo al número de golpes del ensayo SPT corregido

por energía y por esfuerzo de confinamiento N1,60, este estrato presenta una

consistencia dura hasta los 15,0 metros de profundidad (N1,60 entre 40 y 50) y

pasante del Tamiz #200 entre 50 y 80%. Este estrato presenta velocidades de

onda de corte que varían entre 300 y 400 m/s y valores de módulo de rigidez entre

15000 a 30000 ton/m2.




93


Fuente: Autores

6" 12" 18"

0,45 9 9 9 18,0 13,5 294 0,160040775 13833,2844

0,9 23 20 22 42,0 31,5 294 0,160040775 13833,2844

1,35 20 25 30 55,0 41,3 292 0,160040775 13645,7166

1,8 29 45 50 95,0 71,3 288 0,170234455 14119,9266

2,8 282 0,170234455 13537,7248

3,8 267 0,170234455 12135,844

4,5 271 0,180428135 13250,8226

5,5 285 0,180428135 14655,2752

6,5 293 0,180428135 15489,5749

7,5 301 0,190621814 17270,527

9 338 0,190621814 21777,3986

10 355 0,190621814 24023,1142

11 368 0,200815494 27195,2375

12 352 0,200815494 24881,843

13 340 0,200815494 23214,2712

14 343 0,211009174 24825,0183

15 343 0,211009174 24825,0183

16,1 335 0,211009174 23680,5046

17,4 327 0,211009174 22563

18,6 327 0,211009174 22563

19,9 315 0,211009174 20937,3853

21,2 340 0,211009174 24392,6606

22,6 339 0,211009174 24249,3853

24 388 0,211009174 31766,1651

25,5 405 0,211009174 34610,7798

26,9 430 0,211009174 39015,5963

28,4 465 0,211009174 45625,4587

30 493 0,211009174 51285,5688

SONDEO SITIO 5

Profundidad [m.]

Golpes/pie

Ncampo N60 Vs[m/s] Densidad Modulo G

[Ton/m2]

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

Barrena

94


Fuente: Autores

0 10 20 30 40 50


natural (%)

0 10 20 30 40 50

Pro

fun

did

ad (

m)

0

5

10

15

20

25

30

SONDEO 1

0 20 40 60 80 100

% Pasa 200

0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80100

N60

0 20 40 60 801000

5

10

15

20

25

3010000 20000 30000 40000 50000 60000

Gmax[x`]

10000 20000 30000 40000 50000 600000

5

10

15

20

25

30250 300 350 400 450 500

Vs (REMI)[m/s]

250 300 350 400 450 5000

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


N60

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

A B C D E F


Vs (30)

A B C D E F0

5

10

15

20

25

30

CE 0.75

CR 0.75

CB 1.00

CS 1.00

CA 0.85

CBF 1.00

CC 1.00










de 6 pulgadas.






PERFIL SUELO

C

PERFIL SUELO

C

95

La caracterización geotécnica del subsuelo para el sitio No.5 se describen las

propiedades elásticas basado en el ensayo de Down Hole desde la superficie

hacia estratos profundos, de acuerdo a la Figura 32


aluviales, con velocidades de onda de corte que varían entre 300 y 400 m/s,

velocidades de onda compresional que varían entre 500 y 700 m/s, módulo de

rigidez con valores entre 10000 y 20000 ton/m2, relación de Poissón de 0,32 y

módulo de elasticidad que varía entre 35000 y 55000 ton/m2.

Subyaciendo este estrato y hasta los 15 metros de profundidad estos suelos

aluviales, presentan velocidades de onda de corte que varían entre 300 y 400 m/s,

velocidades de onda compresional que varían entre 450 y 650 m/s, módulo de

rigidez con valores entre 40000 y 80000 ton/m2, relación de Poissón de 0,32 y

módulo de elasticidad que varía entre 100000 y 230000 ton/m2.

96

Tabla 10. Resumen de propiedades para el Sitio No.5 (Down Hole)

Fuente: Autores

tp [ms] ts [ms] tp [ms] ts [ms]

0,00 1,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 - - 1,57 0,157 - - -

1,00 1,41 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 - - 1,57 0,157 - - -

2,00 2,24 1,912 3,701 1,710 3,310 0,002 0,003 584,795 302,115 1,57 0,157 14329,92 0,32 37772,85

3,00 3,16 3,394 6,567 3,220 6,230 0,003 0,006 662,252 342,466 1,67 0,167 19586,23 0,32 51609,08

4,00 4,12 4,329 8,370 4,200 8,120 0,004 0,008 1020,408 529,101 1,67 0,167 46751,21 0,32 123061,82

5,00 5,10 5,048 9,760 4,950 9,570 0,005 0,010 1333,333 689,655 1,67 0,167 79429,25 0,32 209275,45

6,00 6,08 6,103 11,811 6,020 11,650 0,006 0,012 934,579 480,769 1,77 0,177 40911,61 0,32 108012,31

7,00 7,07 6,909 13,374 6,840 13,240 0,007 0,013 1219,512 628,931 1,77 0,177 70013,05 0,32 184670,42

8,00 8,06 7,881 15,238 7,820 15,120 0,008 0,015 1020,408 531,915 1,77 0,177 50079,22 0,31 131552,32

9,00 9,06 8,723 16,883 8,670 16,780 0,009 0,017 1176,471 602,410 1,87 0,187 67861,81 0,32 179469,47

10,00 10,05 9,487 18,361 9,440 18,270 0,009 0,018 1298,701 671,141 1,87 0,187 84230,44 0,32 222000,42

11,00 11,05 10,493 20,293 10,450 20,210 0,010 0,020 990,099 515,464 1,87 0,187 49686,47 0,31 130584,77

12,00 12,04 11,480 22,207 11,440 22,130 0,011 0,022 1010,101 520,833 1,97 0,197 53439,67 0,32 140965,57

13,00 13,04 12,467 24,111 12,430 24,040 0,012 0,024 1010,101 523,560 1,97 0,197 54000,71 0,32 142164,77

14,00 14,04 13,324 25,776 13,290 25,710 0,013 0,026 1162,791 598,802 1,97 0,197 70637,17 0,32 186418,29

15,00 15,03 14,131 27,331 14,100 27,270 0,014 0,027 1234,568 641,026 2,07 0,207 85059,17 0,32 223780,99

Modulo de

ElasticidadE[to

n/m2]

tp [s] ts [s]

CorregidosMedidosVelocidad

CompresionalVp[

m/s]

Velocidad Corte

Vs[m/s]

Peso

Unitario

[ton/m3]

r

[m.]

Prof. z

[m.]

Densidad

[ton/m3]

Modulo de

rigidez Gmax

[ton/m2]

Poisson

97

Figura 53. Caracterización geotécnica Sitio No.5 (Down Hole)

Fuente: Autores

200 300 400 500 600 700

Velocidad CorteVs

[m/s]

200 300 400 500 600 700

Pro

fun

did

ad (

m)

0

5

10

15

E. DOWN H.

E. REMI

400 600 800 1000 1200 1400

Velocidad CompresionalVp

[m/s]

400 600 800 1000 1200 14000

5

10

15

20000 40000 60000 80000

Modulo de RigidezGmax

[Ton/m2]

20000 40000 60000 800000

5

10

15

5e+4 1e+5 2e+5 2e+5

Modulo de Elasticidad E

[Ton/m2]

5e+4 1e+5 2e+5 2e+50

5

10

15

0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40

Relacion de Poisson

0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,400

5

10

15



98

7. CONCLUSIONES

Se revisó la información existente como el estudio de zonificación de amenaza

por movimientos en masa de algunas laderas de los municipios de

Bucaramanga, Floridablanca, Girón y Piedecuesta enfocándonos en los

ensayos de Down Hole realizados sobre el Miembro Limos Rojos, así como

también el estudio de Zonificación Sismogeotécnica indicativa del área

metropolitana de Bucaramanga en el cual se llevaron a cabo ensayos de

refracción sísmica. De esta información previa se destaca que los resultados

obtenidos en la caracterización del Miembro Limos Rojos se obtuvo las

velocidades de onda de compresión para este depósito en un rango entre 500

a 980 m/s y para velocidades de onda de corte se encuentran entre 300 y 600

m/s.

Se realizaron cinco sondeos ha roto-percusión con recuperación de muestras

cada 0.45m de ensayo de spt, y punta de diamante cada 1,0m en cada uno de

los sitios estudiados con profundidades de entre 15m y 25m, cinco ensayos

Remi (pasivo y activo) con equipo Geode geometrics de 24 canales y geófonos

de 4.5Hz, de longitud de entre 57.5m y 80.0m, así como un ensayo de Down

Hole con sismógrafo geometrics y sonda triaxial de 14Hz, de hasta 15 m de

profundidad.

En la formación Bucaramanga es difícil diferenciar sus miembros por valores

de velocidad de onda de corte, en particular el miembro Limos rojos, Finos, y

gravoso, presentan rangos de valores muy similares para los mismos estratos

de suelo.

99


clasifica utilizando uno de estos criterios: ̅̅ ̅ ̅̅ ̅̅ ̅ , se concluye que para ambos

criterios el perfil de suelo del Miembro Limos Rojos correspondería a un perfil

de suelo C.

Las señales obtenidas en el ensayo MASW (Remi Activo) tenían un alto nivel

de ruido debido al tránsito, obras, el paso continuo de peatones, por esto una

vez procesadas no se obtuvieron los resultados esperados dando como

resultado perfiles con velocidades de onda de corte superiores a 760 m/s lo

cual no es correlacionable con la litología del sitio estudiado.

Por el contrario a los resultados obtenidos mediante el ensayo MASW (Remi

Activo), el ensayo MAM (Remi Pasivo) que utiliza el ruido ambiental propio de

ambientes urbanos arrojo como resultado velocidades de onda de corte entre

300 y 500 m/s. para todos los sitios siendo consecuente con la composición

litológica propia del Miembro Limos Rojos.

Se evidencia la facilidad, flexibilidad, bajo costo, menor tiempo de ejecución,

mayor profundidad y alcance, fácil correlación e interpretación del ensayo Remi

frente a el ensayo de Down hole para determinar el perfil del suelo en

ambientes Urbanos.

Es de destacar la importancia de además de los ensayos de prospección

sísmica se cuente con ensayos tradicionales para tener un modelos más

robusto, ajustado a la estratigrafía y marco geológico.

Las tablas y figuras de resumen de propiedades físicas, mecánicas y

dinámicas de los sitios estudiados, en las cuales se destaca que la velocidad

de onda de corte Vs varia ente 250 y 500 m/s y el módulo de rigidez G que

varía entre 10000 y 60000 Ton/m2 para el Miembro Limos Rojos

100

El análisis del sitio 5 (Barrio Porvenir) en donde se realizaron ensayos Down

Hole y Remi se obtuvieron parámetros dinámicos como velocidades de onda

de corte que varían entre 300 y 400 m/s, velocidades de onda compresional

que varían entre 500 y 700 m/s, módulo de rigidez con valores entre 10000 y

80000 ton/m2, relación de Poissón de 0,32 y módulo de elasticidad que varía

entre 35000 y 230000 ton/m2 para el Miembro Limos Rojos.

101

8. RECOMENDACIONES

Es importante destacar que este estudio se ha realizado a nivel general, los

sitios explorados no cubren en forma significativa el área del Miembro Limos

Rojos, se recomienda la ejecución de investigaciones adicionales

Se recomienda que para futuros ensayos de Down Hole, el encamisado de las

perforaciones se realice en tubería de PVC tipo pesado en diámetro de 2” con

tapón de seguridad para evitar la obstrucción y el colapso del pozo.

Aumentar la base de antecedentes con los ensayos de prospección geofísica

desarrollados por las diferentes empresas de consultoría y constructoras así

como las universidades y entidades públicas del Área Metropolitana.

Una de las limitaciones que se presentaron en cuanto a los ensayos Remi se

debe a que no fue posible fusionar los ensayos MASW Y MAM dada la

incompatibilidad y los resultados de del ensayo MASW a causa del alto ruido

registrado.

102

BIBLIOGRAFIA

INGEOMINAS. Zonificación de Amenaza por Movimientos en Masa de Algunas

Laderas de los Municipios de Bucaramanga, Floridablanca, Girón y

Piedecuesta.2001.

INGEOMINAS. Zonificación Sismogeotecnica Indicativa del Área Metropolitana

de Bucaramanga, 2001

INSTITUT GEOLOGIC DE CATALUNYA. Técnicas Geofísicas.

LAZCANO, Salvador. Caracterizacion de suelos arenosos mediante analisis de

ondas de superficie, Mexico, 2007, p 12.

LINARES MONTENEGRO Giselle, Introducción y Aplicación del Método de

Sísmico de Microtremores en Áreas Urbanas, Sartenejas, 2005,116h, Trabajo

de grado (ingeniería geofísica), Universidad Javeriana, Facultad de Ingeniería

Geofísica.

LOUIE. Shear-Wave Velocities from Refraction Microtremor. En: Bulletin of the

Seismological Society of America-2001

MANILLA ACEVES, Alfonso Alvares. Geofísica Aplicada en los Proyectos

Básicos de Ingeniería Civil. Publicación Técnica No.229 Sanfandila Qro,2003

MAYNE, Barry and DeJong. Manual on Subsurface Investigations. National

Highway Institute. Julio, 2001

SOFTWARE, G. (2013). GeoStru Down Hole. Italia: GeoStru.

103

VASQUEZ PAREDES Thaina Thamesis. Aplicación de Métodos Sísmicos:

Vibraciones Naturales y Refracción de Microtremores para Caracterización de

Sitio en Estudios de Ingeniería Civil. Universidad Simón Bolívar. Sartenejas,

2008.

ZER GEOSYSTEM PERU S.A.C. Ensayos Geofísicos por los Métodos de

MASW y MAM para el área de emplazamiento del Puente Quilca. Lima, Perú,

2010.

104

ANEXOS

Anexo A. Zonificación De Amenaza Por Movimientos En Masa De Algunas

Laderas De Los Municipios De Bucaramanga, Floridablanca, Girón Y

Piedecuesta - Capitulo 8, Paginas 258-274.Ensayos De Down Hole.

Tomado y adaptado de zonificación de amenaza por movimientos en masa de

algunas laderas de los municipios de Bucaramanga, Floridablanca, girón y

Piedecuesta - capítulo 8, paginas 258-274.

A continuación se relacionan las conclusiones de los ensayos down hole

realizados en el área metropolitana localizados geológicamente sobre la formación

Bucaramanga| en los cuales se evidencia la presencia del miembro limos rojos, los

cuales para este caso son cuatro ensayos de down hole en las perforaciones PT-

7, Quebradaseca con novena PT-11 Barrio Villa Helena, PT-19 Barrio altos de

cabecera, Barrio el Porvenir PT-22.

105

Tabla de relación de perforaciones profundas

La ejecución de los ensayos down hole se hizo utilizando la metodología descrita y

publicada por la casa matriz del sismógrafo Geometrics, la cual a su vez es una

aplicación de las normas ASTM D5777 (Refracción sísmica) y 4428 mencionadas.

En esencia la documentación relativa a los ensayos down hole describe en forma

resumida la teoría y métodos presentados en la publicación ¨Shear Waves,

Techniques and Systems¨ cuyo autor es Douglas Crice.

El equipo empleado fue un sismógrafo de 12 canales con computador externo,

una sonda triaxial y los accesorios correspondientes, marca Geometrics modelo

Geode, fabricado en Noviembre de 2005 en la casa matriz en San José

106

(California, USA). Las ondas se produjeron mediante el empleo de golpes de

comba sobre platinas metálicas.

Downhole PT-7 Quebradaseca

En este ensayo los resultados se agruparon en 4 conjuntos de estratos ubicados

de superficie a 4 metros el primero, entre 4 y 8 metros el segundo, entre 8 y 11 el

tercero y entre 11 y 20 metros el último.

Las primeras velocidades y en consecuencia los primeros módulos, correlacionan

con un suelo limoso con fragmentos de roca, posteriormente en el segundo

conjunto hay una disminución de los valores posiblemente por la presencia de un

relleno heterogéneo, luego aumentan y luego nuevamente disminuyen. Los

valores hallados corresponden a suelos intercalados entre duros y blandos; las

velocidades altas son de suelos duros y las bajas de suelos

Downhole PT-11 Villa Helena

Los resultados de este ensayo muestran variaciones en la dureza del subsuelo y

por ello no se agruparon en grandes conjuntos sino se presentan en varios grupos

de estratos individuales.

No obstante hay un grupo de estratos entre 4 y 22 metros que presentan

aproximadamente las mismas características.


con un suelo limoso con fragmentos de roca y la impresión que causan los

resultados del ensayo es que esa secuencia se mantiene aumentando la dureza

del subsuelo. En términos generales no es grande la diferencia entre los valores

hallados.

107

Downhole PT-19 Altos de Cabecera

En este ensayo los resultados se agruparon en dos conjuntos de estratos

ubicados de superficie a 2 metros el primero y de 2 metros a 20 metros el

segundo.


con un suelo de saprolito de roca con fragmentos de roca y a partir de los 2 metros

el suelo se vuelve algo más blando. Los valores hallados corresponden a suelos

de dureza media.

Downhole PT-22 Porvenir

En este ensayo los resultados se agruparon en tres conjuntos de estratos

ubicados de superficie a 9 metros el primero, de 9 a 15 metros el segundo y de 15

metros a 25 metros, fin de la perforación, el tercero.


con un suelo limoso con gravas y a partir de los 9 metros y hasta 15 el suelo se

vuelve limo arenoso principalmente. Después de 15 metros el suelo aumenta su

dureza y por ello aumentan las velocidades y los módulos. Los valores hallados

corresponden a suelos de dureza media a alta.

Propiedades geotécnicas para clasificación de suelos y propiedades Básicas,

pagina 288.

109

Anexo B. Estudio de Zonificación Geotécnica Indicativa de del Área

Metropolitana de Bucaramanga- Capitulo 2 Páginas 73-92 Exploración

Geofísica del Subsuelo- Estudios de Refracción Sísmica.

Tomado y adaptado de estudio de zonificación geotécnica indicativa de del área

metropolitana de Bucaramanga- capitulo 2 páginas 73-92 exploración geofísica del

subsuelo- estudios de refracción sísmica.

Los estudios de prospección geofísica tuvieron por objeto caracterizar los

depósitos y rocas que conforman el Área Metropolitana de Bucaramanga, en

cuanto a propiedades físicas como son velocidad de ondas de compresión (Vp), de

corte (Vs). La integración de la interpretación de resultados de la geología, los

métodos geofísicos, correlacionados con las perforaciones y análisis geotécnicos,

determinó un modelo del área con sus características geofísicas. Dentro de los

ensayos geofísicos que se realizaron está el de refracción sísmica.

Adquisición de los datos Sísmicos

Se seleccionaron 20 sitios dentro del Área Metropolitana de Bucaramanga, de

acuerdo a las características geológicas y a las condiciones del terreno donde

fuera factible realizar las líneas de refracción sísmica, teniendo en cuenta que las

zonas seleccionadas debían tener aproximadamente 200 metros libres de

cualquier infraestructura.

La metodología utilizada en la adquisición de datos sísmicos, fue la de perfil

contra perfil, para lo cual se usó un sismógrafo digital marca OYO, modelo

McSeis 1600-MX, con 24 geófonos verticales y 24 geófonos horizontales, con los

cuales se midieron las ondas P y S respectivamente. Los datos de campo se

registraron con una longitud de tiempo de 256 y 512 milisegundos, con intervalo

de muestreo de 2 y 5 milisegundos, respectivamente.

110

Se utilizaron cuatro tipos de separación entre geófonos, los cuales dependieron

del área disponible en cada sitio, siendo las distancias utilizadas de 4, 5, 8 y 10 m,

para una longitud de tendido de geófonos de 92 a 230 metros. La fuente de

energía provino de un explosivo gelatinoso de alta potencia (Indugel-AP Plus) con

detonador eléctrico. La separación de la fuente de energía al primer geófono

(offset) varió entre 20 y 50 m, dependiendo de la disposición del terreno, por

consiguiente la longitud total del arreglo de refracción estuvo entre 150 y 290

metros.

El sismógrafo almacena los datos sísmicos en formato McSeis 160MX, el cual es

leído por el programa Seisrefra de la OYO Corporation; además el registro de las

ondas sísmicas de cada línea pueden ser impresas en papel térmico para hacer la

selección de los primeros arribos manualmente.

Del resultado conseguido en el procesamiento de los datos sísmicos se obtuvo la

profundidad de las diferentes interfaces refractadas y el valor de la velocidad Vp y

Vs correspondiente a cada capa.

La profundidad de tope calculada para las diferentes interfaces se consiguió a

través del procesamiento de los datos de velocidad de las ondas P y S, está

profundidad se registra debajo de cada geófono a lo largo de la línea sísmica.

En la siguiente tabla (tabla de correlación litológica) se compilan los resultados del

procesamiento e interpretación de los datos sísmicos, también se hace una

correlación litológica de las diferentes capas del modelo sísmico.

Es de anotar que los rangos de velocidad son amplios para una misma unidad

geológica, lo que dificulta con las velocidades obtenidas, diferenciar las distintas

unidades litológicas de la zona; sobre todo es difícil distinguir los diferentes niveles

111

de la formación Bucaramanga, más aun si se considera que el espesor de los

miembros superiores de esta formación son pequeños.

Con base en los resultados del procesamiento de datos de refracción sísmica se

elaboró para cada una de las líneas un perfil sísmico, el cual ilustra la profundidad

de las diferentes interfaces refractadas, además en estos gráficos, se introdujo el

valor de la velocidad de la onda longitudinal y transversal de cada capa con

nomenclatura V1P, V2P, V3P, V1S, V2S y V3S. El número indica la capa a la cual

pertenece la velocidad y la letra corresponde al tipo de onda, P (longitudinal) y S

(Transversal). También a las capas detectadas se les colocó la nomenclatura de

las unidades geológicas con las cuales se ha correlacionado.

Para facilitar el análisis de los resultados, éstos se han clasificado en seis sectores

teniendo en cuenta la ubicación de los perfiles sísmicos y la correlación geológica

de las diferentes capas del modelo sísmico, de los cuales dos sectores se

presenta superficialmente limos rojos los cuales son el sector cuatro y sector

cinco.

Tabla de Correlación litológica.

Sitio Longitud

Arreglo, m V

Vp,

m/s

Vs,

m/s

Profundidad

de Tope, m Unidad Correlación litológica

Parque de los

Niños 152 V1 600 375 -

Qblr,

Qbg?

Suelo alterado, arenas

arcillas, gravas, limos

arenosos y limos.

Parque de

Mejoras

Públicas

192 V1 760 455 - Qblr

Qbg?


arcillosas, gravas y limos

del miembro Limos Rojos

y miembro Gravoso?.

Marsella Real 215 V1 670 400 - Qblr

Qbg?


arcillas, gravas, limos

arenosos y limos.

112

Villa Mallorca

– Terragona 290 V1 515 330 - Qblr



del miembro Limos

Rojos.

Parque San

Pío 165 V1 830 380 -

Qblr

Qbg


arcillosas, gravas, limos y

limos arenosos.

La Albania –

Cantabria 155 V1 670 340 -

Qblr,

Qbg


arcillosas, gravas, limos y

limos arenosos.

Estadio La

Flora 290 V1 935 575 - Qblr



del miembro Limos Rojos

Sector Cuatro (Parte central y sur de Bucaramanga)

En este sector se relacionan cuatro perfiles sísmicos ubicados en el parque de los

Niños, parque de la Sociedad de Mejoras Públicas, Ciudadela Real de Minas

(Marsella Real) y la zona de Villa Mallorca - Terragona. Al igual que en los

anteriores sectores, el proceso de las líneas sísmicas, muestra un modelo sísmico

de tres capas, a excepción del parque de la Sociedad de Mejoras Públicas que

presenta dos capas. Este sector según los valores de velocidad obtenida y la

correlación litológica de estas velocidades, hace que la zona de Villa Mallorca –

Terragona se diferencie de los otros tres sitios.

Sin embargo las velocidades de este miembro son muy cercanas a las del

miembro Órganos, por lo cual difícilmente se puede diferenciar a que unidad

geológica pertenece esta capa.

Los conglomerados y arcillas arenosas del miembro Órganos, se detecta en los

otros tres sitios (parque de los Niños, parque de la Sociedad de Mejoras Públicas

y Ciudadela Real de Minas). Este miembro es la última capa que se detecta en

113

estos sitios y es la parte basal del modelo sísmico; presenta velocidad de 2150 a

2585 m/s para onda P y de 1050 a 1450 m/s para la onda S, la profundidad de

tope es de 18 a 52 m, siendo la parte más superficial en el parque de la Sociedad

de Mejoras Públicas y la más profunda en la Ciudadela Real de Minas (Marsella

Real).

La primera capa corresponde a la zona de bajas velocidades, con intervalo de

velocidades Vp y Vs de 515 a 980 y 330 a 560 m/s respectivamente. Estas

velocidades son correlacionables con suelo alterado, arenas, gravas, cantos y

limos; en esta capa se involucran materiales de los miembros Limos Rojos y

Gravoso pertenecientes a la formación Bucaramanga.

Sector Cinco (Parte Oriental de Bucaramanga)

En este sector se relacionan las líneas sísmicas del parque San Pío, el sector de

La Albania - Cantabria y el estadio La Flora. El modelo sísmico también se

caracteriza por presentar tres capas.

La tercera capa presenta velocidades que varían entre 2290 y 3135 m/s para la

onda P, y para la onda S de 1370 y 1910 m/s, la profundidad del tope es de 30 a

75 m. Esta capa es correlacionable con rocas ígneas (granodioritas y

cuarzomonzonitas), fracturadas y meteorizadas (JRcg). El fracturamiento y el

grado de meteorización de estas rocas explica los valores bajos de velocidad de

esta capa, ya que es de esperar que para este tipo de rocas la velocidad

longitudinal debe ser superior a los 3900 m/s. Teniendo en cuenta el bajo valor de

velocidad de las ondas P, en el sector de La Albania - Cantabria, se asume que

estas rocas están más meteorizadas que las presentes en el parque San Pío y el

estadio La Flora. En este último sitio es probable que esta capa, con velocidad de

Vp y Vs de 3135 y 1910 m/s, corresponda a la formación Girón (?).

114

La segunda capa es correlacionable con rocas ígneas meteorizadas y fracturadas

o con depósitos conglomeráticos y arcillas del miembro Órganos, tiene velocidad

Vp de 1905 a 2000 m/s y Vs de 950 a 1010 m/s, su profundidad de techo varia ente

9 y 14 metros.

En el sector La Albania – Cantabria, la segunda capa tiene velocidad de onda P de

1550 m/s y de 790 m/s de onda S, probablemente asociada con arcilla, limos

arenosos y arenas limosas del miembro Finos y Gravoso, con una profundidad de

tope de 2 a 8 m. En el sitio del estadio La Flora la velocidad Vp de 1905 m/s

también puede correlacionarse con materiales de los miembros Órganos o Finos,

difícilmente diferenciables por los valores cercanos de velocidad.

La Capa uno es correlacionable con suelos alterados, arenas arcillosas, gravas y

limos de los miembros Limos Rojos y Gravoso, con velocidad Vp de 675 a 935 m/s

y Vs de 340 a 575 m/s.

Síntesis de los Estudios de Refracción Sísmica

En la siguiente tabla se presentan los resultados obtenidos del procesamiento de

los datos de refracción sísmica de los seis sectores, esta tabla muestra para cada

capa, los valores de velocidad VP y Vs, espesor, profundidad de tope y la unidad

geológica de correlación.

Tabla de Correlación geológica de las diferentes capas por sectores

Sector Capa Velocidad m/s Espesor

m Profundidad de tope, m

Unidad VP Vs

Uno Calle 45

1 750-800 430-450 8-18 - Qlla, Qal

2 1950-2350 1200-1500 15-62 8-18 Qbo

3 3200-3350 2100-2150 ND 23-80 Jg

Dos Girón – Anillo Vial

1 600-930 340-540 8-17 - Qlla, Qal

2 1950-2000 1150-1200 32-53 8-17 Qbo

3 3000-3100 1700-2050 ND 40-70 Jg

Tres 1 580-790 355-400 6-20 - Qda

115

Sector Capa Velocidad m/s Espesor

m Profundidad de tope, m

Unidad VP Vs

Barrios del Norte Bucaramanga

2 y 3 1735-2500 1150-1465 27-35 6-20 Qdi, Qbf?

Qbo,

3 3450-3600 1850-1950 ND 33-55 Jg

Cuatro Centro y sur de Bucaramanga

1 515-980 330-560 14-23 - Qlla, Qal

2 y 3 1850-2585 1020-1260 32-53 16-52 Qbo, Qbf

3 3300 2250 ND 71-88 Jj

Cinco Parte Oriental Bucaramanga

1 675-935 340-575 9-14 - Qblr, Qbg

2 1905-2000 950-1010 21-61 9-14 Qbo, Qbf

3 2290-3135 1370-1910 ND 30-75 JRcg

Seis Floridablanca - Piedecuesta

1 500-980 305-560 9-16 - Qfe

2 2260-2930 930-1380 25-47 9-16 Qfe, Qbo

Jg?

3 3230-3900 1645-1920 ND 34-63 Jg, Jj?

En la formación Bucaramanga es difícil diferenciar sus miembros por valores de

velocidad, el mayor contraste en velocidad de la onda P la presenta el miembro

Órganos, seguido del miembro Finos, mientras que los miembros Limos Rojos y

Gravoso se asocian dentro de los mismos valores.

Los resultados obtenidos del procesamiento e interpretación de los datos de

refracción sísmica, según los valores de velocidad, permitió diferenciar varias

unidades geológicas que se describen en la siguiente tabla con su respectiva

correlación litológica.

Tabla de Correlación litológica de la velocidad

VP, m/s Vs, m/s Unidad Correlación Litológica

500 - 980 310 - 575

Qlla, Qal, Qda, Qdi, Qblr, Qg,

Qfe

Suelos, rellenos de escombros, cantos, gravas, arenas y arcillas, flujos de escombros.

1400 - 1900

810 - 1020 Qbf Arcillas y limos arenosos

1905 - 2950

930 - 1500 Qbo Conglomerados y arcillas arenosas

2260 - 2900

930 - 1380 Qfe Fragmentos de rocas ígneas semicompactas

3000 - 3800

1500 -2250

Jg Areniscas, limolitas y arcillolitas.

116

VP, m/s Vs, m/s Unidad Correlación Litológica

3860 1920 Jj? Areniscas de grano fino, limolitas y lodolitas.

2290 - 3135

1500 - 1910

JRcg Rocas ígneas (granitos y cuarzomonzonitas), fracturadas y meteorizadas

3900 1645 PEb? Rocas ígneas metamorfizadas y fracturadas.

117

Anexo C. Registro de Perforación y Resumen de Ensayos de Laboratorio de

Cada Sitio Estudiado.

127

Anexo D. Resultados Del Procesamiento De Datos Ensayo Remi Activo Para

Algunos Sitios

SITIO No. 1 – REMI ACTIVO -T1( A 5M DEL GEOFONO 1)

Espectro de Velocidad (Frecuencia vs Velocidad) REMI activo –T1

128

Perfil de Velocidades de onda de corte (Vs) – REMI activo – T1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

De

pth

(m

) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500


S-wave velocity model (inverted) : TI-ACTIVO

426 1.3416 2.8383

4.4343

6.1327

8.0403

10.1590

12.3707

14.6764

17.1871

19.71039

22.5604

25.4491

28.5408

31.7384

35.1702

38.6791

42.3

902

46.1

1154

57.9

1253

129

SITIO No.1 – REMI ACTIVO –T2 (CENTRO DEL ARREGLO)


130


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000


S-wave velocity model (inverted) : 1102.dat

3531.3

3602.8

3144.4

3266.1

3698.0

61110.1

76312.3

92914.6

935

17.1

947

19.7

982

22.5

778

25.4

831

28.5

731

31.7

567

35.1

506

38.6

448

42.3

419

46.1

438

131

SITIO No.3 – REMI ACTIVO -T1( A 5M DEL GEOFONO 1)


132


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000



3921.3

3892.8

3794.4

3846.1

3918.0

45810.1

53912.3

58114.6

627

17.1

573

19.7

585

22.5

525

25.4

587

28.5

570

31.7

600

35.1

610

38.6

633

42.3

666

46.1

706

133

SITIO No.3 – REMI ACTIVO –T2( CENTRO DEL ARREGLO)


134


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

De

pth

(m

) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000



406 1.3405 2.8391

4.4369

6.1331

8.0328

10.1479

12.3499

14.6561

17.1618

19.7627

22.5632

25.4829

28.5857

31.7814

35.1815

38.6817

42.3

864

46.1

868

57.9

877

135

SITIO No.3 – REMI ACTIVO –T3 ( A 5M DEL GEOFONO 24)


136


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

De

pth

(m

) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000



2841.3

2862.8

3014.4

3336.1

4238.0

59110.1

60512.3

75114.6

874

17.1

904

19.7

765

22.5

612

25.4

593

28.5

523

31.7

534

35.1

505

38.6

530

42.3

559

46.1

591

57.9904

137

SITIO No.5 – REMI ACTIVO -T1( A 5M DEL GEOFONO 1)


138


0

5

10

15

20

25

De

pth

(m

) 0 100 200 300 400 500 600



2831.1

282

2.3

272

3.7

281

5.3

298

7.0

309

8.9

325

11.0

336

13.2

340

15.6

345

18.1

349

20.9

358

23.7

444

139

SITIO No.5 – REMI ACTIVO –T2( CENTRO DEL ARREGLO)


140


0

5

10

15

20

25

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600



309

1.1

336

2.3

347

3.7

332

5.3

251

7.0

185

8.9

207

11.0

267

13.2

315

15.6

334

18.1

444

20.9

424

23.7

529

141

SITIO No.5 – REMI ACTIVO –T3 ( A 5M DEL GEOFONO 24)


142


0

5

10

15

20

25

De

pth

(m

)

0 100 200 300 400 500 600


S-wave velocity model (initial) : 5104.dat

318

1.1

318

2.3

321

3.7

326

5.3

333

7.0

335

8.9

364

11.0

356

13.2

355

15.6

355

18.1

410

20.9

432

23.7

479

caracterizaciÓn geotÉcnica del miembro limos rojos … · laderas de los municipios de...

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