02.- 7º sesion mecanica de suelos

MECANICA DE SUELOS

SEMESTRE 2013 – I

SESIÓN Nº6:

PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS

NUEVO CHIMBOTE

2013

Docente: ing. Erika M. Mozo Castañeda

UCV

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO – CHIMBOTEESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE SUELOS

INTRODUCCION

El suelo de fundación es un material no consolidado formado por una gran variedad de

partículas minerales, con líquidos y gases incluidos. Adicionalmente, el suelo puede

también contener materias orgánicas que afectan sus propiedades físicas. Las partículas

minerales son gránulos de diferentes tamaños, composición y características, que no se

hallan firmemente ligados entre sí, como sucede por ejemplo con los cristales de un

metal, sino que son capaces de disgregarse y reubicarse bajo la acción de las fuerzas

exteriores que sobre ellos actúan, y cuya resistencia depende del índice de humedad y

del porcentaje de gas que contienen.

Además, las propiedades estructurales de los materiales dispersos que forman los

suelos, dependen no solamente de la resistencia de sus gránulos aislados, sino también

de las fuerzas de adherencia o atracción que existen entre ellos y los agregados. Estas

fuerzas son de naturaleza muy compleja y responden a campos de energía externa o

interna que tienen su origen en fuerzas moleculares electromagnéticas y actúan

directamente sobre las partículas sólidas, en sus puntos de contacto. Además, la

magnitud de estas fuerzas varía en función de la composición mineral de las partículas,

su tamaño y el porcentaje de humedad que llena los vacios.

Las propiedades físicas de un suelo permiten identificarlo y clasificarlo dentro de una

amplia gama de posibilidades que existen en la naturaleza. Estas propiedades dependen

además de la posición geográfica del suelo y la profundidad y espesor del estrato. Entre

las propiedades físicas y mecánicas de un suelo se pueden enumerar:

La composición del suelo

La densidad, porosidad e índice de vacíos

El tamaño y forma de las partículas

La textura y el color

La consistencia y el contenido de humedad

La permeabilidad y capilaridad

La compresibilidad

Ing. Erika M. Mozo Castañeda Página 2


MECANICA DE SUELOS

I. PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO

1. TEXTURA

El suelo está constituido por partículas de muy diferente tamaño.

Conocer esta granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo (ya sea

desde un punto de vista genético como aplicado). Para clasificar a los

constituyentes del suelo según su tamaño de partícula se han establecido muchas

clasificaciones granulométricas. Básicamente todas aceptan los términos de

grava, arena, limo y arcilla, pero difieren en los valores de los límites establecidos

para definir cada clase. De todas estas escalas granulométricas, son la de

Atterberg o Internacional (llamada así por haber sido aceptada por la Sociedad

Internacional de la Ciencia del Suelo) y la americana del USDA (Departamento de

Agricultura de los Estados Unidos) las más ampliamente utilizadas. Ambas

clasificaciones se reproducen en la siguiente figura.



MECANICA DE SUELOS

El término textura se usa para representar la composición granulométrica del

suelo. Cada termino textural corresponde con una determinada composición

cuantitativa de arena, limo y arcilla. En los términos de textura se prescinde de los

contenidos en gravas; se refieren a la fracción del suelo que se estudia en el

laboratorio de análisis de suelos y que se conoce como tierra fina.

Por ejemplo, un suelo que contiene un 25% de arena, 25% de limo y 50% de

arcilla se dice que tiene una textura arcillosa. Los términos texturales se definen

de una manera gráfica en un diagrama triangular que representa los valores de las

tres fracciones.

Clasificación de las partículas del suelo según el United States Departament

of Agriculture.

Nombre de la partícula límite del diámetro en milímetros TAMAÑO

Arena 0.05 a 2.0

Muy gruesa 1.0 a 2.0

Gruesa 0.5 a 1.0

Mediana 0.25 a 0.5

Fina 0.10 a 0.25

Muy fina 0.05 a 0.10

Limo 0.002 a 0.05

Arcilla menor de 0.002



MECANICA DE SUELOS

Triángulo textural según clasificación del USDA

1.1. DETERMINACION DE LA TEXTURA

Las partículas no están sueltas sino que forman agregados y hemos de

destruir la agregación para separar las partículas individuales. Por ello antes

de proceder a la extracción de las diferentes fracciones hay una fase previa

de preparación de la muestra.



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Existe un método para calcular la textura de una manera aproximada en base

a la plasticidad que presenta la fracción arcilla al añadirle agua. Se toma una

pequeña cantidad de muestra en la palma de la mano, se le añade agua

hasta saturación. Se frotan las manos para hacer un cilindrito y en función de

la facilidad de formar un tubito delgado y según que se pueda o no doblar se

establecen las texturas arcillosas, franco arcillosas y francas.

1.2. CLASES DE TEXTURAS

Los nombres de las clases de textura se utilizan para identificar grupos de

suelos con mezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos minerales

pueden agruparse de manera general en tres clases texturales que son: las

arenas, las margas y las arcillas, y se utiliza una combinación de estos

nombres para indicar los grados intermedios. Por ejemplo, los suelos

arenosos contienen un 70 % o más de partículas de arena, los areno-

margosos contiene de 15 a 30 % de limo y arcilla. Los suelos arcillosos

contienen más del 40 % de partículas de arcilla y pueden contener hasta 45 %

de arena y hasta 40 % de limo, y se clasifican como arcillo-arenosos o arcillo-

limosos. Los suelos que contienen suficiente material coloidal para clasificarse

como arcillosos, son por lo general compactos cuando están secos y

pegajosos y plásticos cuando están húmedos. Las texturas margas constan

de diversos grupos de partículas de arena, limo y arcilla y varían desde

margo-arenoso hasta los margo-arcillosos. Sin embargo, aparentan tener

proporciones aproximadamente iguales de cada fracción.

2. COLOR:


http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/imagenes/desagreg.gif


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El color del suelo depende de sus componentes y puede usarse como una

medida indirecta de ciertas propiedades. El color varía con el contenido de

humedad. El color rojo indica contenido de óxidos de hierro y manganeso; el

amarillo indica óxidos de hierro hidratado; el blanco y el gris indican presencia

de cuarzo, yeso y caolín; y el negro y marrón indican materia orgánica.

Cuanto más negro es un suelo, más productivo será, por los beneficios de la

materia orgánica.

El color del suelo puede proporcionar información clave sobre otras

propiedades del medio edáfico.

Por ejemplo, suelos de colores grisáceos y con presencia de "moteados o

manchas" son síntomas de malas condiciones de aireación. Horizontes

superficiales de colores oscuros tenderán a absorber mayor radiación y por

consiguiente a tener mayores temperaturas que suelos de colores claros. La

medición del color del suelo se realiza con un sistema estandarizado basado

en la "Tabla de Colores Munsell". En esta tabla se miden los tres

componentes del color:

Tono (hue) (En suelos es generalmente rojizo o amarillento)

Intensidad o brillantez (chroma)

Valor de luminosidad (value)



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Hoja de colores 10YR de la Tabla de Colores Munsell. Este tono (hue) es uno de los más utilizados en suelos.

3. ESTRUCTURA

La estructura es la forma en que las partículas del suelo se reúnen para

formar agregados. De acuerdo a esta característica se distinguen suelos de

estructura esferoidal (agregados redondeados), laminar (agregados en

láminas), prismática (en forma de prisma), blocosa (en bloques), y granular

(en granos).

La estructura del suelo se define por la forma en que se agrupan las

partículas individuales de arena, limo y arcilla. Cuando las partículas

individuales se agrupan, toman el aspecto de partículas mayores y se

denominan agregados.



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3.1. GRADOS DE ESTRUCTURA DEL SUELO

El grado de estructura es la intensidad de agregación y expresa la diferencia

entre la cohesión dentro de los agregados y la adhesividad entre ellos. Debido

a que estas propiedades varían según el contenido de humedad del suelo, el

grado de estructura debe determinarse cuando el suelo no esté

exageradamente húmedo o seco. Existen cuatro grados fundamentales de

estructura que se califican entre 0 y 3, de la manera siguiente:

O Sin estructura: condición en la que no existen agregados visibles o bien no

hay un ordenamiento natural de líneas de debilidad, tales como:

Estructura de aglomerado (coherente) donde todo el horizonte del

suelo aparece cementado en una gran masa;

Estructura de grano simple (sin coherencia) donde las partículas

individuales del suelo no muestran tendencia a agruparse, como la

arena pura.

a) Estructura débil: está deficientemente formada por agregados indistintos apenas

visibles. Cuando se extrae del perfil, los materiales se rompen dando lugar a una

mezcla de escasos agregados intactos, muchos quebrados y mucho material no

agregado;

b) Estructura moderada: se caracteriza por agregados bien formados y

diferenciados de duración moderada, y evidentes aunque indistintos en suelos no

alterados. Cuando se extrae del perfil, el material edáfico se rompe en una mezcla

de varios agregados enteros distintos, algunos rotos y poco material no agregado;

c) Estructura fuerte: se caracteriza por agregados bien formados y diferenciados

que son duraderos y evidentes en suelos no alterados. Cuando se extrae del

perfil, el material edáfico está integrado principalmente por agregados enteros e

incluye algunos quebrados y poco o ningún material no agregado.

3.2. CLASES Y TIPOS DE ESTRUCTURA DEL SUELO

La clase de estructura describe el tamaño medio de los agregados individuales.

En relación con el tipo de estructura de suelo de donde proceden los agregados,

se pueden reconocer, en general, cinco clases distintas que son las siguientes:


http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml


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Muy fina o muy delgada;

Fina o delgada;

Mediana;

Gruesa o espesa;

Muy gruesa o muy espesa;

El tipo de estructura describe la forma o configuración de los agregados

individuales. Aunque generalmente los técnicos en suelos reconocen siete tipos

de estructuras del suelo, sólo usaremos cuatro tipos. Estos se clasifican del 1 al 4,

de la forma siguiente:

1. Estructuras granulares y migajosas: son partículas individuales de arena, limo y arcilla agrupadas en granos pequeños casi esféricos. El agua circula muy fácilmente a través de esos suelos. Por lo general, se encuentran en el horizonte A de los perfiles de suelos;

2. Estructuras en bloques o bloques sub angulares: son partículas de suelo que se agrupan en bloques casi cuadrados o angulares con los bordes más o menos pronunciados. Los bloques relativamente grandes indican que el suelo resiste la penetración y el movimiento del agua. Suelen encontrarse en el horizonte B cuando hay acumulación de arcilla;

3. Estructuras prismáticas y columnares: son partículas de suelo que han formado columnas o pilares verticales separados por fisuras verticales diminutas, pero definidas. El agua circula con mayor dificultad y el drenaje es deficiente. Normalmente se encuentran en el horizonte B cuando hay acumulación de arcilla;


http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml


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4. Estructura laminar: se compone de partículas de suelo agregadas en láminas o capas finas que se acumulan horizontalmente una sobre otra. A menudo las láminas se traslapan, lo que dificulta notablemente la circulación del agua. Esta estructura se encuentra casi siempre en los suelos boscosos, en parte del horizonte A y en los suelos formados por capas de arcilla*

4. PERMEABILIDAD

Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y

es una de las cualidades más importantes que han de considerarse para la

piscicultura. Un estanque construido en suelo impermeable perderá poca agua por

filtración.

Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son

tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo

de estanque es preciso aplicar técnicas de construcción especiales. En un

volumen de esta colección que aparecerá próximamente se ofrecerá información

sobre dichas técnicas.

4.1. FACTORES AFECTAN A LA PERMEABILIDAD DEL SUELO

Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de

factores en extremo localizados, como fisuras y cárcavas, y es difícil hallar

valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un

estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación

de dichas mediciones.

Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color y

manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de

las capas impermeables como la roca madre y la capa de arcilla, constituyen la

base para decidir si es probable que las mediciones de la permeabilidad sean

representativas.



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El suelo está constituido por varios horizontes, y que, generalmente, cada uno de

ellos tiene propiedades físicas y químicas diferentes. Para determinar la

permeabilidad del suelo en su totalidad, se debe estudiar cada horizonte por

separado.

LA PERMEABILIDAD DEL SUELO SE RELACIONA CON SU TEXTURA Y

ESTRUCTURA

El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa

de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de

percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de

los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura del suelo y

también influyen en su permeabilidad.

VARIACIÓN DE LA PERMEABILIDAD SEGÚN LA TEXTURA DEL SUELO

Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fina sea la

textura del suelo, más lenta será la permeabilidad:

Arenosos 5.0 cm/HR

Franco arenosos 2.5 cm/HR

Franco 1.3 cm/HR

Franco arcillosos 0.8 cm/HR

Arcilloso limosos 0.25 cm/HR

Arcilloso 0.05 cm/HR

VARIACIÓN DE LA PERMEABILIDAD SEGÚN LA ESTRUCTURA DEL SUELO

La estructura puede modificar considerablemente las tasas de permeabilidad

mostradas anteriormente de la forma siguiente:

Tipo de estructura Permeabilidad

Laminar Gran traslapo De muy lenta a



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muy rápida

Ligero traslapo

En bloque

Prismática

Granular

5. DENSIDAD APARENTE

El suelo como todo cuerpo poroso tiene dos densidades. La densidad real

(densidad media de sus partículas sólidas) y la densidad aparente (teniendo en

cuenta el volumen de poros).

La densidad aparente refleja el contenido total de porosidad en un suelo y es

importante para el manejo de los suelos (refleja la compactación y facilidad de

circulación de agua y aire). También es un dato necesario para transformar

muchos de los resultados de los análisis de los suelos en el laboratorio

(expresados en % en peso) a valores de % en volumen en el campo.

6. DRENAJE

El drenaje de un suelo es su mayor o menor rapidez o facilidad para evacuar el

agua por escurrimiento superficial y por infiltración profunda.

¿Cómo saber si el drenaje es bueno o malo?

1. Si tras una lluvia o riego se forman charcos en el suelo que permanecen varios días, es síntoma de mal drenaje.



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2. O haz esta prueba: cava un hoyo de unos 60 cm de diámetro y 60 cm de profundidad y llénalo de agua. Si queda un poco de agua en el fondo después de algunos días, es que el drenaje es deficiente.

3. Los técnicos, viendo los horizontes del suelo, también lo saben. Se abre un agujero o perfil y si a unos 50 cm. de profundidad o más, la tierra tiene un color gris, verde o gris con manchas rojas, es señal de que esa zona del suelo permanece saturada de agua parte del año.

En la fotografía de la izquierda se aprecia una "masilla" de color gris bastante impermeable.

¿Cuál es el problema del mal drenaje?

Las plantas, ya sean árboles, arbustos, flores, hortalizas o césped, lo pasan mal

porque las raíces se asfixian y los hongos que viven en el suelo aprovechan la

situación para infectarlas y "rematarlas".

Cierto es que hay especies vegetales que son más resistentes que otras al exceso

de agua, hasta el punto que hay un grupo de Plantas Acuáticas que permanecen

con las raíces permanentemente inundadas.

¿Cuándo hay más riesgo de problemas de drenaje?

Si el suelo es arcilloso, más riesgo que si es arenoso. Aunque no todos los

suelos arcillosos drenan mal.

En áreas planas o cóncavas del terreno.

Al pie de pendientes, que es donde llega toda el agua de escorrentía.

Un jardín cerrado por paredes o que carezca de una salida natural del agua

por superficie puede acumular más agua de lo conveniente.



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¿Cómo se mejora el drenaje?

Si el drenaje es realmente malo lo mejor será instalar una red de tuberías de

drenaje. Si no es para tanto, realizando algunas operaciones de las que siguen

será suficiente.

1. Crea pendientes

Moldea el terreno dando pendientes suaves al terreno para que escurra el agua hacia un lado y salga por allí o bien se recoja con una canaleta. Hay que "guiar" al agua de lluvia y riego hacia donde nos interese dando pendientes adecuadas. Esta labor es fundamental al construir el jardín

2. Nivelación

Nivela el terreno con el fin de suprimir las hondonadas o depresiones que acumulen agua.

3. Canaletas o zanjas

Coloca una canaleta o zanja al pie de una pendiente.

4. Drenes verticales



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En el campo se usa a veces este sistema que consiste en abrir hoyos o pozos que llegan hasta un estrato poroso del subsuelo al que va a parar el agua de drenaje. Algunas veces se lo designa "pozo de drenaje o de infiltración".

5. Aporta arena y materia orgánica al suelo

En el momento de plantar, aporta una buena cantidad de mantillo, compost, turba o estiércol para esponjar el suelo y airearlo. Si además le echas arena de río, mezclándolo todo bien, mucho mejor.

II. FASES DEL SUELO

II.1. La fase sólida : Es la predominante en el suelo y está constituida por los

productos del proceso de intemperización de la roca madre, contiene

minerales (principalmente óxidos de silicio, aluminio y fierro) y materia

orgánica (organismos vivos en gran actividad química y biológica, y

organismos muertos en diferente etapa de descomposición). La parte

mineral está formada por partículas de diferentes tamaños, formas y

composiciones químicas.

II.2. La fase Líquida: es una solución acuosa de composición química variable

(constituida por varios componentes químicos solubles en agua) que llena

parte o la totalidad de los espacios (poros) que forman las partículas

sólidas de suelo y es por donde se mueve la solución. La solución acuosa

es el medio de dispersión que envuelve a las partículas individuales de

suelo y tiende a llenar los poros entre las partículas sólidas de suelo. La

fase líquida del suelo está formada por la solución del suelo que

proporciona los nutrientes a las plantas y es el medio en el que se llevan a

cabo la mayoría de las reacciones químicas del suelo.



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II.3. La fase de vapor o Gaseosa : está formada principalmente por aire y

vapor de agua, ocupa los poros del suelo que no están ocupados por la

fase acuosa y tiene una composición que puede variar en intervalos de

tiempo cortos.

III. ESTADOS DE CONSISTENCIA. LÍMITES DE PLASTICIDAD

Para medir la plasticidad de las arcillas se han desarrollado varios criterios de los

cuales se menciona el desarrollado por Atterberg, el cual dijo en primer lugar que

la plasticidad no es una propiedad permanente de las arcillas, sino circunstancial y

dependiente de su contenido de agua. Una arcilla muy seca puede tener la

consistencia de un ladrillo, con plasticidad nula, y esa misma, con gran contenido

de agua, puede presentar las propiedades de un lodo semilíquido o, inclusive, las

de una suspensión líquida. Entre ambos extremos, existe un intervalo del

contenido de agua en que la arcilla se comporta plásticamente. En segundo lugar,

Atterberg hizo ver que la plasticidad de un suelo exige, para ser expresada en

forma conveniente, la utilización de dos parámetros en lugar de uno.

Según su contenido de agua en forma decreciente, un suelo susceptible de ser

plástico puede estar en cualquiera de los siguientes estados de consistencia,

definido por Atterberg.


http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=fases+del+suelo&source=images&cd=&cad=rja&docid=SbQPJHTq5HbXDM&tbnid=LXyz59iuZTciAM:&ved=0CAUQjRw&url=http://notasconstructorcivil.blogspot.com/2011/05/relaciones-entre-las-fases-del-suelo.html&ei=7OCJUYfuDcPN0AHom4GQAw&bvm=bv.46226182,d.dmg&psig=AFQjCNGZmNaxatNr7tpaRXMwh6hM-T-zHg&ust=1368076867090259


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1. Estado líquido, con las propiedades y apariencias de una suspensión.

2. Estado Semilíquido, con las propiedades de un fluido viscoso.

3. Estado Plástico, en que el suelo se comporta plásticamente.

4. Estado semi sólido, en el que el suelo tiene la apariencia de un sólido,

pero aún disminuye de volumen al estar sujeto a secado.

IV. PESO ESPECÍFICO DEL SUELO

IV.1. GENERALIDADES:

Un suelo está constituido por tres fases: la sólida, la líquida y la gaseosa. Lo

anterior se traduce a que la parte sólida de un suelo lo conforman partículas

minerales y el agua adsorbida, la parte líquida la conforma el agua y finalmente la

parte gaseosa que está constituida por aire o algún otro gas. Las fases

anteriormente descritas pueden representarse esquemáticamente en papel

mediante un diagrama que en Mecánica de Suelos es denominado diagrama

trifásico (ver figura 2.1). Cuando un suelo está constituido por las tres fases

mencionadas en los párrafos anteriores, se dice que es un suelo parcialmente

saturado, si es que sus oquedades están ocupadas por aire y agua. Cuando las

oquedades de un suelo están completamente ocupadas por el agua entonces se

dice que se trata con un suelo saturado (Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 1998).


LíquidoSólido Contra

PlásticoSemi - Sólido

Límites de Atteberg

100 W%0 W%

L. LíquidoL. PlásticoL. Contracción


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Con todo lo anterior se puede observar que el determinar el peso de cada uno de

los elementos constituyentes de un suelo, así como los volúmenes de los mismos

en un laboratorio es relativamente fácil, además de que esta información permitirá

obtener relaciones importantes cuyo cálculo es necesario, como la humedad y el

peso específico de la muestra, que conjuntamente con el peso específico relativo

de los sólidos (Ss) permiten calcular otras relaciones de importancia que nos

ayudarán a caracterizar el suelo de forma preliminar y que proporcionará una guía

para dirigir el estudio e identificar las dificultades más probables con las que se

pueda enfrentar.

Estas relaciones están consideradas dentro del grupo de propiedades índice,

mediante las cuales se puede inferir de manera preliminar el comportamiento del

suelo.

EQUIPO

Báscula con precisión de 0.01 g.



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Cuchillos de labrado.

Vernier.

Tres recipientes de vidrio o flaneras

Horno de secado.

Mercurio.

Parafina.

Placa de vidrio.

Dos charolas redondas

Varios: espátula, franela.

PROCEDIMIENTO

ETAPAS SIGNIFICATIVAS:

1) Labrado de especímenes.

2) Determinación del peso específico de la masa de suelo (gm) por tres

métodos.

3) Determinación del contenido de agua (w).

Método 1. Por dimensiones.

Después de obtener una muestra inalterada en campo y de ser adecuadamente

transportada al laboratorio, se procede a labrar cuidadosamente con los cuchillos

de labrado la muestra de suelo en cubos de 3.5 cm de lado aproximadamente,

siendo importante que las caras opuestas del cubo se conserven lo más paralelas

entre sí (ver figura 2.2). El que los cubos tengan 3.5 cm de lado no se debe

considerar como norma o medida estándar de la prueba.



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Posteriormente se procede a medir cada uno de los lados del cubo con el vernier,

obteniéndose las longitudes L1, L2 y L3 (ver figura 2.3). Una vez que se conocen

las dimensiones anteriores se pesa en la báscula para conocer el peso de la masa

de la muestra.

Figura 3

Nota 1: De acuerdo a la cantidad de muestra que se vaya a utilizar para cada uno

de los métodos se debe seleccionar la precisión de la báscula, para esto, recurrir

al anexo 1 que se encuentra al final de este manual.

El siguiente paso es obtener un testigo de humedad usando el mismo cubo que se

labró. Se introduce en un horno a una temperatura de 110° C +/- 5° C durante un

periodo de 12 a 16 horas con la finalidad de determinar la humedad contenida en

la muestra (ASTM D 2216-92, 1992).

Finalmente estos datos deben registrarse adecuadamente en el formato 2.1 y

auxiliándose de él se calcula el peso específico de la muestra y su humedad.

El peso específico puede calcularse con la siguiente expresión:



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γm=WmVm

Dónde:

γm = Peso específico de la muestra de suelo.

Wm = Peso total de la muestra.

Vm = Volumen total de la muestra.

Método 2. Por inmersión en mercurio.

Después de obtener una muestra inalterada en campo y de ser adecuadamente

transportada al laboratorio, se procede a labrar cuidadosamente con los cuchillos

de labrado un espécimen que pueda ser introducido en el recipiente de

voluminación o flanera . Es importante que al menos una de sus caras sea plana.

Posteriormente se pesa la muestra labrada en una báscula para conocer el peso

de la masa de la muestra.

Paralelamente a la actividad anterior se selecciona un recipiente de vidrio

previamente pesado e identificado, y con las dimensiones suficientes como para

poder introducir de manera holgada la muestra labrada. Este recipiente se llena de

mercurio y se enrasa con una placa de vidrio (ver figura 2.5).



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Una vez realizado lo anterior, se coloca el recipiente que contiene el mercurio

sobre una charola previamente pesada e identificada, después se sumerge dentro

del recipiente con mercurio el espécimen labrado presionándolo con la placa de

vidrio con el propósito de que se desaloje el mercurio del recipiente y se deposite

sobre la charola (ver figura 2.6).

La charola que contiene el mercurio desalojado debe ser pesada para poder

determinar el peso del mercurio desalojado, el cual será la diferencia del peso de

la charola conteniendo el mercurio y el peso de la charola sin contenido alguno

(ver figura 2.7).

Se retira el espécimen de suelo del recipiente de vidrio y se obtiene un testigo de

humedad de dicho espécimen introduciéndolo al horno y asegurándose que esté

completamente libre de mercurio. La muestra deberá estar dentro del horno a una

temperatura de 110° C +/- 5° C durante un periodo de 12 a 16 horas (ASTM

D2216-92, 1992).

Finalmente estos datos deben registrarse adecuadamente en el formato 2.1 y

auxiliándose de él se calcula el peso específico de la muestra y su humedad.

El peso específico para puede calcularse con la siguiente expresión:

γm=WmVm

Dónde:



MECANICA DE SUELOS

γm = Peso específico de la muestra de suelo.

Wm = Peso total de la muestra.



Método 3. Por inmersión en agua.

Después de obtener una muestra inalterada en campo y de ser adecuadamente transportada al laboratorio, se procede a labrar un terrón de suelo, careciendo de importancia las dimensiones y forma del mismo (ver figura 2.8). Posteriormente se pesa la muestra para conocer el peso de su masa.

Paralelamente a las actividades anteriores, se procede a calentar parafina a una temperatura de 60° C (ver figura 2.9).

Una vez que la parafina se encuentra lo suficientemente caliente y el terrón se encuentra listo, se amarra un hilo al terrón de suelo (ver figura 2.10) y se sumerge en la parafina procurando que esta lo cubra perfectamente (ver figura 2.11), se retira el terrón de la parafina y se pesa al aire, es decir, se suspende del hilo en un gancho especial con el que cuenta la báscula y se determina su peso (ver figura 2.12).


Figura 2.11 Sumergir terrón de suelo en parafina.


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Se

procede después a pesar el cubo cubierto de parafina pero sumergido en agua (ver figura 2.13).

Tomar un testigo de humedad del producto del labrado del terrón introduciéndolo en un horno a temperatura de 110° C +/- 5° C durante un periodo de 12 a 16 horas con la finalidad de determinar la humedad contenida en la muestra.


Figura 2.12 Pesar terrón cubierto de parafina al aire.


MECANICA DE SUELOS

Es de suma importancia para un proyecto de ingeniería conocer el peso específico

de un suelo y el contenido de agua de éste, para conocer los problemas a los que



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nos podemos enfrentar al momento de llevar a cabo nuestro proyecto y saber de

acuerdo con los datos conocidos por prueba

γm=WmVm

¿W 8+W 10

Vm

V. PESO ESPECÍFICO DE LA FASE SOLIDA DEL SUELO:

γ 8=W 8V 8

VI. CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO

El suelo se comporta como un depósito, al cual se le puede determinar la cantidad

de agua almacenada en un cualquier momento. El contenido de humedad del

suelo con base en volumen se expresa como:

θ (% )=VωVt

x100

Donde: θ Es el contenido de humedad con base en volumen en porcentaje

decimal.

Vw: Es el volumen ocupado por el agua

VII. GRADO DE SATURACIÓN

En mecánica de suelos e ingeniería del petróleo, el término saturación de agua o

grado de saturación, se utiliza, definido como



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Donde: es la porosidad y es el volumen de vacío o espacio

poroso.

VIII. POROSIDAD DEL SUELO

Como consecuencia de la textura y estructura del suelo tenemos su porosidad, es

decir su sistema de espacios vacíos o poros.

Los poros en el suelo se distinguen en: macroscópicos y microscópicos.

Los primeros son de notables dimensiones, y están generalmente llenos de aire,

en efecto, el agua los atraviesa rápidamente, impulsada por la fuerza de la

gravedad.

Los segundos en cambio están ocupados en gran parte por agua retenida por las

fuerzas capilares.

Los terrenos arenosos son ricos en macroporos, permitiendo un rápido pasaje del

agua, pero tienen una muy baja capacidad de retener el agua, mientras que los

suelos arcillosos son ricos en microporos, y pueden manifestar una escasa

aeración, pero tienen una elevada capacidad de retención del agua.

La porosidad puede ser expresada con la relación;

Donde:

P = porosidad

Ve = volumen de espacios vacíos, comprendiendo los que están ocupados por

gases o líquidos;

V = volumen total de la muestra, comprendiendo sólidos, líquidos y gases.

La porosidad puede ser determinada por la fórmula:



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Donde:

P = porosidad en porcentaje del volumen total de la muestra;

S = densidad real del suelo.

Sa = densidad aparente del suelo

En líneas generales la porosidad varía dentro de los siguientes límites:

Suelos ligeros: 30 - 45 %

Suelos medios: 45 - 55 %

Suelos pesados: 50 - 65 %

Suelos turbosos: 75 - 90 %

IX. PROPORCIÓN DE VACÍOS

Es la relación entre el volumen de vacíos y el de los solidos



MECANICA DE SUELOS

EJERCICIOS DE APLICACIÓN

1.-



MECANICA DE SUELOS

2.-



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02.- 7º sesion mecanica de suelos

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