thumb|270px|Un equipo de estudios de suelo es utilizado para extraer muestras de suelo mediante un muestreador tipo Giddings. Los métodos de prospección de suelos entendidos como la investigación geotécnica del suelo comprende toda la metodología utilizada por la ingeniería geotécnica o ingeniería geológica para obtener información de las propiedades físicas del suelo y la roca en una localización sobre la que se pretende asentar o reparar alguna infraestructura, ya sea cimentarla o realizar movimientos de tierra. Este tipo de investigación se denomina habitualmente investigación in situ.Remote Sensing for Site Characterization (Methods in Environmental Geology), Friedrich Kuehn, Trude V.V. King, Bernhard Hoerig, Douglas C. Peters. (30 de marzo de 2000). 240 pag. ISBN 978-3540634690
Las investigaciones geotécnicas pueden ir más allá de las propiedades sitio. Algunas veces también se emplean métodos geofísicos, como el radar, para obtener datos del terreno sin excavarlo. Las investigaciones subterráneas y superficiales suelen llevar estudios posteriores sobre muestras en laboratorios para obtener ciertos parámetros del suelo. Al formar parte también de la investigación geotécnica se incluyen también los estudios sobre la fotogrametría aérea y la investigación sobre la cartografía geológica existente, que de por sí ya pueden dar una primera idea del terreno donde se trabaja.
Métodos de exploración de carácter preliminar
Pozos a cielo abierto Este método consiste en hacer excavaciones de tamaño suficiente para que un técnico pueda introducirse en él y pueda examinar los distintos estratos en su estado natural, y de este modo poder saber las características que cada uno presenta en cuanto a la cantidad de agua contenida, y el tipo de suelo existente a distintas profundidades. La desventajas de este método es que no se puede utilizar a grandes profundidades debido al riesgo de derrumbes en pozos profundos, además no se puede controlar el flujo del agua si se pasa al nivel freático. Para poder distinguir las características que presenta la naturaleza, es preciso la excavación se realice en forma cuidadosa para no perturbar las características que se desean estudiar.A Short Course in Geotechnical Site Investigation. N. Simons, B. Menzies, M. Matthews (2002) 368 pag. ISBN: 0727729489, ISBN: 978-0727729484
Cuando se realiza un sondeo a pozo abierto, se lleva un registro de las condiciones que presenta el suelo durante la excavación, por los motivos anteriormente comentados.
Las muestras se pueden obtener ya sea:
alteradas: Son partes de suelo las cuales se protegen contra las pérdidas de humedad, colocando las muestras alteradas en recipientes que cumplan con este objetivo o en bolsas emparafinadas. inalteradas: Deben tomarse con mucho cuidado, labrando una oquedad en la pared del pozo. Esta muestra se protege contra las pérdidas de humedad colocándola en capas de manta impermeabilizada con brea y parafina.
Perforaciones con posteadora o barrenos helicoidales
A diferencia de los sondeos a cielo abierto, el método de perforación con posteadora únicamente permite obtener muestras alteradas, pero que basta para saber las características del suelo y la relación que tiene con la cantidad de agua, en un suelo plástico. Para obtener estas muestras se usan barrenos helicoidales y posteadores que son como dos palas muy cerradas en la parte baja las cuales tienen un agarre en forma de T. Esta herramienta se hace penetrar en el suelo haciéndola girar sobre el material.
La forma o la distancia entre las hélices del barreno a utilizar depende del tipo de suelo, para suelo arenoso deben de estar más cerradas que para un suelo plástico. Las herramientas antes mencionadas se adaptan en un extremo de la tubería y se le van añadiendo más tramos de tubo conforme a que el pozo se vaya haciendo más profundo, dichos tubos se colocan en la superficie.
Si el muestreo continúa por debajo del nivel freático se deben utilizar cucharas especiales, las muestras que se obtienen con esta cuchara son aún más alteradas ya que tiene la variable de la cantidad de agua que entra en la cuchara y el suelo. A causa de esto solo se puede obtener una clasificación y realizar pruebas para las cuales no es necesaria una muestra inalterada.
Generalmente se recurre a colocar ademes en el pozo, esto se hace con tubos de hierro los cuales son hincados a golpes pero con un diámetro necesario para que puedan pasar las herramientas utilizadas para muestrear. En la parte inferior esta tiene una zapata afilada para facilitar la penetración en el suelo. Cuando se agregan los segmentos de tubos de hierro para su manejo y colocación se usa una polea la cual es colocada en un trípode, esto a una altura que permita el manejo de los tubos de hierro. El cable que cruza por la polea y se sujeta a los tubos es un cable de manila o metálico y los operadores o técnicos pueden intervenir manualmente para guiar los tubos con la ayuda de unas llaves especiales y así poder atornillar los segmentos siguientes. Una desventaja de este método es que cuando tenemos un suelo firme y a este le sigue uno blando, en estos casos comúnmente se pierde la frontera que existe entre los dos tipos de suelo.
Método de lavado
Este método de sondeo es bastante económico y el tiempo en que se realiza es muy rápido. Con este método se pueden presentar errores en la frontera del terreno, dicho error puede ser hasta de un metros al marcar la diferencia entre estratos. Este método de puede usar en conjunto con otro método es decir como un sondeo auxiliar preliminar ya que es más rápido que los otros. Las muestras que se obtienen son bastante alteradas, tanto que no deberían de considerarse como representativas para llevar al laboratorio.
El equipo y material a utilizar son al igual que en el método anterior un trípode con una polea, la cual se usa para sostener el martinete este tiene un peso que puede ir desde los 80 hasta los 150 kilogramos. Lo que hace el martinete es hincar en el suelo los ademes necesarios. El ademe utilizado debe tener un diámetro mayor para de esta manera poder inyectar el agua. El agua se impulsa mediante una bomba. Esto se hace una vez que se ha hincado el ademe. Entonces cuando el agua se introduce en la tubería hace que una muestra suba a través del espacio que existe entre el ademe y la tubería de inyección, ya que la muestra se encuentra fuera se coloca en un recipiente en el cual se puede estudiar y analizar la muestra.
Cuando se realiza el muestreo y si las características no han cambiado se puede muestrear cada 1.5 metros pero si se presenta un cambo en el agua que sale debe de hacerse un nuevo muestreo. Una vez que se detuvo el muestreo debemos esperar a que el agua se quede en equilibrio con el nivel freática y así anotar todo lo que se va observando.
Existen diferentes tipos de muestreadores unos se introducen en el suelo a golpes y el más usado es llamado de media caña ya que está hecho para poder dividirse y así poder extraer la muestra más fácilmente. Existe otro muestreador el cual se llama trampa de muelles el cual tiene en la parte inferior unas cuchillas metálicas las cuales permiten la entrada en la cámara inferior pero puede dificultar su salida y por último el muestreador de cucharón raspador el cual se usa en un suelo con arenas bajo en nivel freático y funciona por rotación.
Método de penetración estándar
Este método de exploración es el que mejor resultados proporciona ya que provee más información acerca del subsuelo, a diferencia de los métodos anteriores en los cuales solo dan una descripción. Dependiendo del tipo de s, en un suelo friccional indica la compacidad de los mantos, mientras que en suelo plástico indica la resistencia que presenta el suelo a la compresión simple. Este método da muestras alteradas las cuales permiten su estudio.
El equipo para este método es un penetrómetro estándar. Normalmente tiene en la parte inferior la forma de media caña, con la cual se facilita la extracción de la muestra. Este tipo de muestreador se hinca en el suelo por medio de golpes ayudado por un martinete el cual tiene un peso aproximado de 6o kg, la altura desde la cual es soltado son unos 80 cm. Se cuentan la cantidad de golpes dado hasta alcanzar una profundidad de 30 centímetros.
Cuando se ha introducido el muestreador a una profundidad de 60 centímetros, se debe retirar el penetrómetro y se obtiene una muestra. El pozo donde se ha hecho el sondeo debe de ser previamente limpiado con cuidado. Después el muestreador o el técnico, debe de introducirse en él
Método de penetración cónica
Este método de sondeo consiste en introducir una punta cónica dentro del suelo para así obtener la resistencia que puede presentar el suelo. Dependerá del tipo de terreno, ya sea estático o dinámico, para saber qué procedimiento y qué tipo de cono utilizar. Existen cuatro tipos:
el danés, que es un cono como lo conocemos holandés, presenta una punta en forma de flecha otro tipo es para ensaye dinámico, el cual se parece al holandés pero el diámetro de la flecha es más grande de 50.8 mm a comparación del holandés que mide 35.6 mm por último el de inyección, el cual es el que presenta la flecha más grande de 70mm.
En los terrenos estáticos, el equipo se hinca tan solo a presión esto se logra con un martinete que cae sobre él. En un terreno dinámico lo mejor es utilizar el tipo de penetrometro para ensaye dinámico, en este se usa el mismo equipo que para la prueba de penetración estándar, es decir un martinete con un peso de 63.5 kilogramos y se deja caer de una altura de 76 centímetros. De igual manera se cuentan los golpes para introducirse 30 centímetros.
Cuando se obtienen las muestras en este tipo de sondeos, no se llega a resultados como en el método anterior es decir, de laboratorio. En la penetración cónica los resultados son de dudosa interpretación dependiendo los criterios utilizados. Pero la razón por la que este métodos se utiliza es porque es muy rápido y económico, económico en el sentido de no de utilizan ademes, aunque esto provoca que exista gran fricción lateral pero si se colocan ademes se pierde la ventaja de que sea económico.
Para obtener una muestra, primero se hinca el cono mediante presión estática en la parte superior de la tubería. Y la velocidad con la que se introduce normalmente es constante y es de 1 centímetro por cada segundo. Se debe de ir haciendo reportes de las profundidades y los tiempos. En este sondeo como hemos dicho no se obtiene una muestra representativa. Por lo que se recomienda que este tipo de sondeo sea utilizado únicamente en las zonas donde previamente se conozcan sus características, el método es para saber de un lugar en específico sus características. Este método no debe usarse en lugares no explorados a fondo con anticipación.
Perforaciones en suelos con boleos y gravas
Cuando se está realizando un estudio de mecánica de suelos existen estratos donde se pueden encontrar boleos o gravas, estas presentan una gran resistencia a ser perforadas por los equipos descritos anteriormente. Para suelos de estas características se utiliza un taladro de acero resistente el cual se deja caer sobre el estrato con la ayuda de cables. Ocasionalmente para poder penetrar por algún estrato es necesario el uso de explosivos.
Métodos de sondeo definitivos
Los métodos que se describen a continuación permiten obtener muestras inalteradas, estas muestras son adecuadas para que en el laboratorio se obtengan la resistencia a la compresión, muestras de las rocas que en el suelo se presenten y que no se pueden obtener por algunos métodos de exploración de carácter preliminar. El método de pozos a cielo abierto descrito al principio es uno de los métodos que se encuentran tanto en la clasificación de carácter preliminar como en los sondeos definitivos.
Muestreo con tubos de pared delgada