trabajo calicata humedad - copia

INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

DOCENTE : Ing. Marco Antonio Zapana Saavedra

INTEGRANTES : Sullca Peralta WinderSalas Rios Edwin

Salas Paz Christian Raúl Aller Quispe Raúl Alexander Soto Vivanco Harry

Begazo RubénQuiza Tomayconza Elizabeth

CURSO : Laboratorio de mecánica de suelos

CUSCO – PERÚ

2014

1. ÍNDICE

1, Índice pág. 1

2. Ubicación de la zona de trabajo pág. 2

3. Exploración pág. 3

4. Descripción visual de campo pág. 6

5. Muestreo pág. 7

Laboratorio de mecánica de suelos I Página 1

TRABAJO GRUPAL N°1

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6. Resumen de ensayos de laboratorio pág. 11

7. Estratigrafía pág. 25

8. Conclusiones pág. 25

9. Anexos fotográficos pág. 26

2. UBICACIÓN DE LA ZONA DE TRABAJO

COORDENAS UTM:

ALTITUD : 3427 m.s.n.m ZONA : 19 L COODENADAS ESTE : 176794.61 m COORDENADAS NORTE : 8500726.52 m

3. EXPLORACIÓN DE CAMPO


CEMENTERIO DE HUANCARO

ZONA DE TRABAJO

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El trabajo de exploración de campo llevado acabo el día domingo 5 del presente mes consistió en la ejecución de 1 calicata excavada con herramientas manuales hasta la profundidad de 2.10 m con respecto a la superficie actual del suelo encontrado en el lugar, realizamos el ensayo de reconocimiento visual de campo.

La calicata de dimensiones 2m x 1m de manera escalonada, el cual incluyo el registro cuidadoso de las características de los suelos que conforman cada estrato del perfil del suelo, que en este caso los estratos encontrados en la trinchera son 2, la clasificación visual de los materiales encontrados de acuerdo con los procedimientos del sistema de tecnología de materiales (ASTM) y la extracción de muestras representativas según la norma del MTC 101 y el transporte y conservación según la norma MTC 104.

Las muestras extraídas luego de ser debidamente empaquetadas en bolsas plásticas y debidamente identificadas fueron llevadas a laboratorio para realizar los ensayos correspondientes.

FASE INICIAL DE EXCAVACIÓN


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FASE FINAL DE EXCAVACIÓN

Descripción del proceso

1. Examinamos si existían propiedades colindantes que pudieran afectar nuestro proceso de excavación y nos encontramos que era un campo abierto y libre de propiedades que pudieran presentar un peligro para nuestra calicata.

2. Realizamos una charla de 5 minutos con el personal en este caso los estudiantes de nuestro grupo para coordinar el trabajo que realizaría el lunes 9 del presente mes.

3. Al día siguiente antes de dirigirnos al lugar de la excavación revisamos todos los implementos de seguridad con los que debíamos contar. (anexo fotográficos )


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4. Nos dirigimos a campo en la calle Apurímac en la zona de Luis Vallejos Santoni en el distrito de Santiago, lugar donde realizaremos la apertura de nuestra calicata

5. Llegado al lugar donde se realizó la calicata colocamos los implementos de seguridad como la cinta de restricción de paso y damos aviso al personal presente en este caso los peones que estuvieron alerta para evitar cualquier tipo de accidente (anexo fotográficos)

6. Una vez el personal alertado comenzamos con la excavación la cual se realizó de una manera organizada con los respectivos niveles de seguridad correspondientes, hasta llegar a una profundidad de 2.10 m por debajo del nivel de piso encontrado.

7. Al encontrarnos con el nivel deseado realizamos la extracción de cuatro muestras, a las profundidades de 0.60, 1.20, 1.80 y 2.10 metros. En las paredes de la calicata encontramos dos estratos de suelo. (anexo fotográficos)

Nota1.- Nuestra trinchera es de 1m de ancho por 2m de largo, construida de manera escalonada, los contrapasos miden aproximadamente 0.70m, dimensiones diseñadas para dar más estabilidad a nuestra trinchera.

Ventajas y Desventajas del empleo de nuestro Método de Excavación

El grupo “LOS SALAS” utilizamos el método de la calicata.

VENTAJAS:

Bajo presupuesto para su ejecución. El poder observar de manera directa la estratigrafía de suelo en estudio.

DESVENTAJAS

El tiempo de ejecución, pues debido a las dimensiones solo era posible que la excavación sea avanzada por una sola persona.

Los riesgos que implica realizarlo de forma manual y en temporada de lluvias, pues el agua puede generar inestabilidad en el terreno.

4. DESCRIPCIÓN MANUAL DE CAMPO


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La identificación visual, es el reconocimiento preliminar del suelo sin necesidad de empleo de equipos o ensayos de laboratorio, los ensayos de laboratorio confirmaran y permitirán la información obtenida en el terreno.

ESTRATO 1:

1. Pasaremos a identificar visualmente nuestro primer estrato clasifica preliminarmente como arena arcillosa por lo visualizado en campo al momento de realizar nuestra calicata.

Angulosidad No descriptible para suelo fino.Forma No descriptible para suelo fino.Color Marrón oscuroOlor Olor a suelo húmedoCondición de humedad HúmedoConsistencia FirmeCementación ModeradaEstructura EstratificadaRango de las partículas No descriptible para suelo fino.Tamaño máximo de partícula ½ pulgadaDureza BajaResistencia en estado seco BajaPlasticidad Alta

ESTRATO 2:


ESTRATO 1

ESTRATO 2

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2. Ahora identificaremos nuestro segundo estrato que tras una insaustiva discusión del grupo de trabajo de ingenieros se llegó al acuerdo q nuestro segundo estrato es suelo arenoso con bolonería regular por las características observadas en campo

Angulosidad SubredondeadaForma Chata y alargadaColor Marrón claroOlor Olor a suelo húmedoCondición de humedad HúmedoConsistencia DuroCementación DébilEstructura EstratificadaRango de las partículas No identificadoTamaño máximo de partícula 3 pulgadasDureza BajaResistencia en estado seco BajaPlasticidad Baja

5. MUESTREO

El proceso de muestreo se realizó como se indica en las normas MTC 101 y 103 en la cual se indiaca los método para obtener muestras representativa.

Como en la calicata diferenciamos dos estratos, para el cual utilizamos el método del cuarteo para cada uno de los estratos y sacamos las respectivas muestras para cada ensayo.

Tipo de Muestra : Muestra Alterada

Cantidad necesaria de muestra para los ensayos:

a) Ensayo de Determinación de Contenido de Humedad

Tamaño Máximo de las Partículas

Peso mínimo recomendado de muestra(g)

4.75 mm (Malla N°4) 1000.420 mm (Malla N° 40) 10 a 50

12.5 mm 30050.00 mm 1000

Fuente: “Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil” – Joseph E. Bowles

Basándonos en la descripción hecha anteriormente las muestras requieren un peso de 100 g. para realizar el ensayo de la determinación de Humedad.


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b) Ensayo de Gravedad Especifica

Según el Manual de Laboratorio de Suelos de Joseph E. Bowles, la cantidad de la muestra no es realmente importante. Pero en el procedimiento enuncia que se utilizara entre 100 y 120 gramos.

El método B o método del cuarteo

Cuando el procedimiento a utilizar consista en un cuarteo en forma manual, se procede como sigue:

Colocamos la muestra de campo sobre una superficie plana, dura y limpia, donde no pueda haber perdida de material ni contaminación con materias extrañas.

Con ayuda de una pala y un badilejo se homogeneiza el material, toda la muestra y acomodándolo en una pila cónica, depositando cada paleada sobre la anterior.

Por medio de la pala, ejerce presión sobre el vértice, aplanando con cuidado la pila hasta que obtener un espesor y un diámetro uniformes. El diámetro obtenido deberá ser aproximadamente de cuatro a ocho veces el espesor del material.

Eliminan dos de las partes diagonalmente opuestas, incluyendo todo el material fino. Utiliza una brocha o cepillo para incorporar el material fino a la muestra respectiva.

Mezcla y homogeneiza el material restante y cuartéalo sucesivamente hasta reducir la muestra al tamaño requerido para las pruebas.

-Para el ensayo de humedad se tuvo que extraer tres muestras por estrato y se muestreo mediante el método B. para el cual se necesitó palas, badilejo y una lona.

-para el ensayo de gravedad especifica también se seleccionó la muestra mediante el método del cuarteo.

PROCESO DE MUESTREO

1. Extracción de la muestra 1 – profundidad 0.60 metros


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2. Extracción de la muestra 2 – profundidad 1.20 metros

3. Extracción de la muestra 3 –profundidad 1.80 metros


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4. Extracción de la muestra 4 – profundidad 2.10 metros (fondo)

MUESTRAS EXTRAIDAS

Las muestras fueron almacenadas en bolsas herméticas con el fin de conservar en gran parte su humedad natural.

Muestra 1 – Profundidad: 0.60 metros


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6. RESUMEN DE ENSAYOS DE LABORATORIO

6.1. ENSAYO: Determinación del contenido de humedad

La determinación del contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en términos de su peso seco y se expresa como:

Dónde:

Ww.-es el peso de agua presente en la masa de suelos Wv.- es el peso de los sólidos en el suelo


W=Ww/Wv*100 por ciento

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Podría definirse el contenido de humedad como la relación del peso de agua presente y el total del peso de la muestra; sin embargo, esto daría una cantidad en el denominador de la fracción que podría depender de la cantidad de agua presente.

Y esto no es deseable pues el contenido de humedad estaría de esa forma relacionada a una cantidad variable y no a una cantidad variable y no a una cantidad constante.

El contenido de humedad se expresa algunas veces en función al volumen.

El cual puede rescribirse como:

Dónde:

Vw= volumen de agua presente en la masa de suelo

Vv= volumen de vacíos en el suelo

Vs= volumen de los sólidos del suelo

W=contenido de humedad


W=Ww/Wv+Ww

W=Vw/Wv

©=Vw/Vs+Vv=Vw/Vv

©=W*PSd

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INSTRUMENTOS Y EQUIPOS

Taras

Recipiente

Balanza

Horno eléctrico


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Muestra de suelo

Guantes de cuero


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PROCEDIMIENTO

1. Como primer paso de nuestro ensayo de determinación del contenido de humedad proseguimos a realizar el cuarteo del material por el método de cuarteo, según lo indica el método B del a norma del MTC-103 para reducción de muestras de campo a muestras de laboratorio

2. Pesar las cápsulas y recipientes metálicos en la balanza analítica.

3. Colocamos las muestras representativas en las taras previamente pesadas. Diferenciando las muestras por la profundidad de la extracción. (0.60, 1.20, 1.80 y 2.10 metros)


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4. Luego pesamos las taras llenas con el suelo húmedo.

5. Posteriormente colocamos las muestras de suelo húmedo en el horno por 24 horas para su secado.

6. Al día siguiente retiramos nuestras muestras del horno para así pasar a pesar nuestras muestras de suelo ya secadas en el horno a una temperatura de 110 +- 5 grados centígrado.


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7. Pesamos nuestras muestras de suelo seco.

6.2. ENSAYO: Gravedad Específica

La gravedad específica G, de un suelo sin ninguna calificación se toma como el valor promedio para los granos del suelo. Si en desarrollo de una discusión no se aclara adecuadamente a qué gravedad específica se refieren algunos valores numéricos dados, la magnitud de dichos valores puede indicar el uso correcto, pues la gravedad específica de los granos del suelo es siempre bastante mayor que la gravedad específica volumétrica determinada incluyendo los vacíos de los suelos en el cálculo [bien llenos de aire (secos) o llenos de agua parcial o totalmente.El valor de la gravedad específica es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo, se utiliza también en el análisis de hidrómetro y es útil para predecir el peso unitario del suelo. Ocasionalmente el valor de la gravedad específica puede utilizarse en la clasificación de los minerales del suelo; i. e., algunos minerales de hierro tienen un valor de gravedad específica mayor que los provenientes de si1ica.La gravedad específica de cualquier sustancia se define como el peso unitario del material en cuestión dividido por el peso unitario del agua destilada a 4°C. Así, si se consideran solamente los granos del suelo se obtiene G, como:

Gs= ƔmaterialƔaguaa 4°C

La misma forma de ecuación se utiliza para definir la gravedad específica del conjunto, la única diferencia en esa definición es el Ɣmaterial La gravedad específica del material puede también calcularse utilizando cualquier relación de peso de la substancia al peso del agua siempre y cuando se consideren volúmenes iguales de material y substancia:

Gs= Ws /VWw /V

Es evidente en la ec. (7-2), que esto es cierto ya que los términos de volúmenes se cancelan.Nótese, sin embargo, que si no se cancela V en la ec. (7-2), se obtiene la eco (7-1)El problema consiste en obtener el volumen de un peso conocido de granos de suelo y dividirlo por el peso del mismo volumen de agua, es decir, aplicar la eco (7-2), pues esta forma es más difícil de captar como también de evaluar en el laboratorio. El volumen de un peso conocido de partículas de suelo' puede obtenerse utilizando un recipiente de volumen conocido y el principio de


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Arquímedes, según el cual un cuerpo sumergido dentro de una masa de agua desplaza un volumen de agua igual al del cuerpo sumergido.El recipiente de volumen conocido es el frasco volumétrico el cual mide un volumen patrón de agua destilada a 20°C. A temperaturas mayores, el volumen será ligeramente mayor a temperaturas menores de 20°C el volumen será ligeramente menor. Como el cambio sufrido en el volumen es pequeño para desviaciones de temperaturas pequeñas en el fluido, y además es relativamente fácil mantener la temperatura de ensayo cercana a los 20°C, es posible aplicar una corrección aproximada de temperatura para desviaciones pequeñas de temperatura en los cálculos del ensayo, que permita una aproximación satisfactoria sin necesidad de recurrir a determinar experimentalmente el cambio en el contenido volumétrico del frasco con la temperatura. Alternativamente, se puede desarrollar una curva de calibración para cualquier frasco volumétrico dado de la siguiente forma:

Limpiar cuidadosamente el frasco Llenar con agua destilada desmineralizada o común el frasco a

temperaturas conocidas. Hacer una gráfica del peso (Wbw) contra TOC (usar mínimo 4 puntos a,

por ejemplo, 16, 20, 24 y 28°C).

A menudo para este experimento se utiliza agua común en lugar de agua destilada por lo menos en el trabajo de rutina): el error, también en este caso, es bastante pequeño.Es posible determinar el error introducido al usar agua común, de la siguiente forma: se llena el frasco volumétrico hasta la marca, y se obtiene la temperatura y el peso; si se resta de este dato el peso del frasco volumétrico vacío, es posible determinar la densidad del agua común y compararla con la densidad del agua destilada a la temperatura adecuada en Tablas como la Tabla 6-1. Nótese que si la temperatura no es exactamente 20°C es necesario para determinar el volumen del frasco recurrir a una calibración como la que se ha sugerido. Generalmente, si el error de densidad es menor que 0.001, puede ser despreciado. Como el método de trabajo del laboratorio para determinar la gravedad específica del suelo utilizando un frasco volumétrico es en realidad un método indirecto se desplaza indirectamente el volumen del material), se derivará a continuación una expresión para calcular la gravedad específica:1. Sea Wb = peso del frasco volumétrico vacío (y seco).2. Sea W b w = peso de la botella más agua destilada o agua común hasta la marca del frasco volumétrico.3. Colocar el peso de sólidos seco W. en el frasco y nuevamente llenar el frasco hasta la marca de volumen y pesarlo. Sea este valor Wbws4. Si el agua no fuera desplazada dentro de la botella por los sólidos de suelo, cuando se le añade Ws el peso total debería ser:

Wt=Wbw+Ws

Como el agua es reemplazada (es decir, una cantidad igual a W bw no puede añadirse a la botella debido a que W, ocupa parte de su volumen), al completar el volumen del frasco, el peso del agua que ha sido desplazada por las partículas de suelo y no cabe ahora en la botella será:

Ww=Wt−Wbws=Wbw+Ws−Wbws

5. De la definición de G, en la eco (7-2), si no se considera un cambio en la densidad (ni en volumen) con la temperatura, la gravedad específica es:

Gs=Ws /Ww


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Pues se involucran volúmenes iguales.Es posible escribir lo anterior de la siguiente forma:

Gs= WsWbw+Ws−Wbws

Puede obtenerse un incremento pequeño en precisión si se tiene en cuenta el efecto de la temperatura sobre la densidad del agua expresando la ec. (7 -3) de la siguiente forma:

Gs= αWsWbw+Ws−Wbws

Dondeα la corrección de temperatura, se calcula como:

α= ƔTƔ 20°C

y es la relación entre los pesos unitarios del agua a la temperatura T del ensayo y a 20° C de tal forma que el valor de G, obtenido a la temperatura T (que será muy grande si T es mayor que 20°C) se reduce adecuadamente

La fuente más seria de error en la determinación experimenta de la gravedad especifica no es ni la temperatura (especialmente si la temperatura del ensayo se mantiene entre 18° e y 22' e) ni la utilización de agua común. La mayor fuente de error proviene de la inadecuada des aireación de la mezcla suelo-agua. El agua contiene, en condiciones normales, aire disuelto. Las partículas de suelo también contienen aire, y si este aire no se remueve de ambos materiales, el volumen de aire produce una disminución en el peso W bw. Bastante grande. Lo cual da un menor valor de G, ya que W bw + W, - W bw, resulta mayor otra fuente de error, que puede ser importante, es la utilización de balanzas desajustadas o la práctica de pesar en diferentes balanzas durante el ensayo.Se puede lograr la desaireación adecuada de la mezcla suelo-agua aplicando vacío y/o calentamiento. El vacío sólo es normalmente suficiente para arenas, limos y arcillas. En suelos orgánicos, es aconsejable dejar hervir cerca de 30 minutos la mezcla suelo-agua, añadiendo agua a medida que se necesite para mantener el frasco volumétrico medio lleno.El intervalo de tiempo de aplicación del vacío puede variar entre unos pocos minutosY6 a 8 hrs. para suelos plásticos4 a 6 hrs. para suelos de baja plasticidadLa eficiencia de la remoción de aire puede mejorarse para cualquier suelo haciéndolo hervir .durante 10 minutos y teniendo suficiente cuidado de que la muestra no se seque completamente o que el material salpique fu era del frasco. El desaireamiento puede verificarse de la siguiente forma:

1. Aplicando vacío al frasco lleno entre la mitad y los t con la mezcla suelo agua, por un tiempo; a continuación

2. Llenando el frasco hasta unos 20 mm por debajo de la marca del frasco con agua desaireada y con temperatura estabilizada.

3. Volviendo a aplicar el vacío por varios minutos y marcando con un lápiz de color adecuado el nivel del agua en el cuello del frasco.


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4. Retirando cuidadosamente la tapa para romper el vacío y, si el nivel de agua sube más de 3 mm, el desaireamiento será suficiente.

INSTRUMENTOS

Balanza

Fiola graduada Agua de mesa Embudo Bomba de vacíos Muestra

PROCEDIMIENTO

1. Pesamos la muestra a ensayar, para el caso pesamos 120 gramos de suelo.

2. Luego, pesamos la Fiola vacía.


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3. Posteriormente, vertimos en la Fiola agua de mesa hasta la marca de calibración. Procedemos a pesar la Fiola conteniendo el agua de mesa.

4. Luego, dejamos en la Fiola la tercera parte del agua de mesa, para después agregarle la muestra de suelo.


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5. Asegurándonos que el cuello de la Fiola está limpio y seco, procedemos a realizar el desaireamiento del contenido, conectándolo a la Bomba de Vacíos, para permitir que el agua ocupe todos los espacios vacíos, y obtengamos la saturación completa del suelo. Para obtener un mejor resultado del desaireamiento podemos agitar la Fiola.


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RESUMEN DE RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

A) ENSAYO: DETERMINACION DE HUMEDAD

MUESTRA 1 - PROFUNDIDAD 0.60 mE1 E2 E3

W1 (g) 11.20 11.20 11.20W2 (g) 38.40 40.80 40.70W3 (g) 35.22 37.11 37.14 PROMEDIOw (%) 13.24 14.24 13.72 13.73





MUESTRA 4 - PROFUNDIDAD 1.20 m


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E1 E2 E3W1 (g) 11.30 11.30 11.19W2 (g) 62.60 58.40 60.20W3 (g) 60.27 56.49 58.30 PROMEDIOw (%) 4.76 4.23 4.03 4.34

1 2 3 40.0002.0004.0006.0008.000

10.00012.00014.000

HUMEDAD %

MUESTRA N°

HUM

EDAD

%

B) ENSAYO: GRAVEDAD ESPECIFICA


MUESTRA 2 - PROFUNDIDAD 1.20 mSIMBOLO OBJETO PESO UND

fiola 174.75 gW 1 muestra seca 120.00 gW 2 fiola +agua 649.50 gW 3 arena+fiola+agua-aire 722.50 g

Gs 2.55

MUESTRA 4 - PROFUNDIDAD 2.10 mSIMBOLO OBJETO PESO UND

fiola 155.17 gW 1 muestra seca 120.00 gW 2 fiola +agua 649.70 gW 3 arena+fiola+agua-aire 719.50 g

Gs 2.39

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7. ESTRATIGRAFIA

8. CONCLUSIONES

Los resultados de laboratorio nos muestran un mayor contenido de humedad en la primera muestra tomada a 0.60m esto es reflejo de que este estuvo sometido a la lluvia días antes.

Los resultados para las siguientes muestras, reflejan un suelo con bajo contenido de humedad y relativamente homogéneo pues estas no son muy diferenciadas.

Los resultados de laboratorio nos muestran una gravedad especifica del estrato 1 es igual a 2.55 que resulta ser baja para la arena que podría explicarse en alguna alteración que pudo sufrir la muestra en el proceso de corrección debido a la temperatura de agua

Los resultados de laboratorio nos muestran una gravedad especifica del estrato 2 es igual a 2.39 que puede deberse a la presencia de partículas organicas que no se hayan percibido y que estarían influyendo en este valor.


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9. ANEXOS

A. ANEXOS DE EXPLORACION DE CAMPO

A.1. Implementos de Seguridad para realizar la calicata.

A.2. Cinta de seguridad alrededor de la calicata


CASCO

CHALECOGUANTES

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A.3. Extracción de las muestras a distintas profundidades

A.4. Vista vertical de la base de la calicata

A.5. Medición de las profundidades para la extracción de las muestras en las paredes de la calicata.


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A.6. Vista de ensayos in situ para la evaluación de la consistencia.


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A.7. Foto grupal en la calicata durante la excavación.


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A.8. Foto grupal al iniciar la excavación de calicata.

B. ANEXOS FOTOGRAFICOS DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO


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B.1. ENSAYO DE DETERMINACION DE HUMEDAD


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B.2. ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA


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