comparativo entre la succion medida en laboratorio y la succion medida en campo de una ladera del...

7/24/2019 Comparativo Entre La Succion Medida en Laboratorio y La Succion Medida en Campo de Una Ladera Del Corregim

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COMPARATIVO ENTRE LA SUCCIN MEDIDA EN LABORATORIO Y LASUCCIN MEDIDA EN CAMPO DE UNA LADERA DEL

CORREGIMIENTO DE SANTA ELENA, ANTIOQUIA

PAULA MARCELA VLEZ VARGAS

Trabajo dirigido de grado presentado como requisito para optar el ttulo deIngeniera Civil

Directora: Yamile Valencia Gonzlez, DSc. Codirector: scar Echeverri Ramrez, MSc.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAFACULTAD DE MINAS

ESCUELA DE INGENIERA CIVILMEDELLN

2010


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AGRADECIMIENTOS

A la profesora Yamile Valencia Gonzlez y al profesor Oscar Echeverri Ramrez

por su apoyo constante, dedicacin y por ser mi gua para la realizacin de estetrabajo, por su valioso aporte, su paciencia y su compromiso.

Al profesor Fabin Hoyos Patio por su disposicin siempre para colaborarme enlo relacionado con mi trabajo de grado.

Al laboratorio de Geotecnia y Pavimentos que por mucho tiempo fue como misegundo hogar, a los laboratorios de Carbones, Caracterizacin de materiales yRiego.

A mi familia, amigos y conocidos que de una u otra forma colaboraron en larealizacin de este trabajo.


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CONTENIDO

pg.

1. INTRODUCCIN 12

1.1 GENERALIDADES 12

1.2 OBJETIVO 12

2. REVISIN BIBLIOGRFICA 13

2.1 SUELO RESIDUAL 13

2.2 SUCCIN DEL SUELO 14

2.2.1 Generalidades 14

2.2.2 Componentes de la Succin 14

2.2.3 Determinacin de la curva caracterstica de retencin de humedad de un suelo 16

2.3 MEDICIN DE SUCCIN EN CAMPO Y LABORATORIO 17

2.3.1 Tensimetro 17

2.3.2 Tcnica del papel filtro 19

2.3.3 Cmara de presin 20

3. CARACTERSTICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO 21

3.1 GEOLOGA 21

3.2 GEOMORFOLOGA 22

4. EQUIPOS Y MTODOLOGAS DE TRABAJO 27

4.1 METODOLOGA DE CAMPO 27


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4.1.1 Ensayo para medir la succin en campo: Tensimetros 27

4.2 METODOLOGA DE LABORATORIO 28

4.2.1 Ensayos de caracterizacin de suelos 29

4.2.2 Ensayos de resistencia mecnica de suelos 29

4.2.3 Ensayos para medir succin matricial: papel filtro 29

4.2.4 Ensayos para medir succin matricial: cmara de presin 30

5. PRESENTACIN Y ANLISIS DE RESULTADOS 32

5.1 ENSAYOS DE CARACTERIZACIN 32

5.1.1 Granulometra 32

5.1.2 Difraccin de rayos X (DRX) 33

5.1.3 Microscopia Electrnica de Barrido (MEB) 34

5.2 ENSAYOS DE RESISTENCIA MECNICA 36

5.2.1 Compresin simple 36

5.2.2 Corte directo CU 36

5.3 ENSAYOS PARA MEDIR SUCCIN MATRICIAL 37

5.3.1 Cmara de presin 37

5.3.2 Papel filtro 38

5.2.3 Tensimetro 39

5.4 COMPARACIN ENTRE LOS MTODOS 39

6. CONCLUSIONES 41

7. RECOMENDACIONES 42


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8. BIBLIOGRAFA 43

9.ANEXOS 45


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LISTA DE TABLAS

pg.

Tabla 1. Caractersticas y Propiedades de los Suelos de las Formaciones Superficiales enel Valle de San Nicols (Hoyos, 2010). 23

Tabla 2. Resultados de clasificacin 32

Tabla 3. Resultados ensayo Corte Directo CU 37


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LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Sistema que ilustra los conceptos de succin total y matricial (Marinho, 1997) 15

Figura 2. Definicin de variables asociadas con la curva caracterstica de succin en elsuelo (White et al, 1970) 16

Figura 3. Tensimetros con medidores de: (A) mercurio; (B) vacumetro anlogo; (C)transductor de presin (De Andrade, 2005). 18

Figura 4. Localizacin zona de estudio 21

Figura 5. Estratigrafa generalizada de los suelos residuales en el rea de estudio 24

Figura 6. Toma de muestras 27

Figura 7. Prueba de los tensimetros en el laboratorio 28

Figura 8. Medicin de succin en campo 28

Figura 9. Ensayo para medir succin con el mtodo del papel filtro 30

Figura 10. Ensayo para medir succin con el mtodo de la cmara de presin (Valencia,

2009). 31

Figura 11. Granulometra con y sin defloculante 33

Figura 12. Difraccin de rayos X 34

Figura 13. Resultados MEB 35

Figura 14. Resultado qumico MEB 35

Figura 15. Resultados ensayo de compresin simple 36

Figura 16. Resultados ensayo de corte directo CU 37

Figura 17. Resultados tcnica de las cmaras de presin 38

Figura 18. Resultados tcnica del papel filtro 38

Figura 19. Resultados tcnica de los tensimetros 39


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Figura 20. Comparacin entre los diferentes mtodos para medir succin matricial de lossuelos 40


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LISTA DE ANEXOS

pg.

ANEXO A: Resultados DRX 45

ANEXO B: Resultados MEB 48


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RESUMEN

Son frecuentes los deslizamientos superficiales de taludes conformados por

suelos residuales en particular luego de las primeras lluvias despus de un veranopronunciado. El desencadenamiento de estos movimientos en masa est asociadoa muchos factores tanto ambientales como a la prdida de resistencia por fatigaante las variaciones del contenido de humedad del suelo (repeticin de ciclos dehumedecimiento y secado) y a los procesos erosivos que actan sobre lasuperficie expuesta de los taludes, por mencionar algunas de muchas otrascausas de deterioro paulatino pero continuo de la resistencia de los suelos. En lasformaciones de suelos residuales en zonas tropicales son comunes grandesespesores de material meteorizado y niveles freticos profundos, combinacin queconfiere a estos materiales la condicin de no saturacin y la capacidad porconsiguiente de retener agua capilar. La succin, se convierte entonces en un

factor relevante de aporte de resistencia a los suelos y su medida adquiere granimportancia para estudio y comportamiento de estos materiales. Se entiende porsuccin la cantidad energtica externa por unidad de agua que debe ser aplicadaen el suelo para desprender el agua retenida en l. Existen diferentes mtodospara determinar la succin en laboratorio y en campo. En este trabajo se buscadeterminar cules de los mtodos ms comunes para la definicin de la curva deretencin de humedad de los suelos en laboratorio (mtodo del papel filtro ymtodo de la cmara de presin o mtodo Richards), se aproxima ms a losresultados obtenidos en campo usando tensimetros, as como determinardiferencias y similitudes entre los mtodos que permitan analizar elcomportamiento de la resistencia mecnica de los suelos de una ladera delcorregimiento de Santa Elena (Antioquia) frente a cambios de humedad.

Palabras claves: Succin matricial, suelos residuales, suelo no saturado


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ABSTRACT

The superficial slidings of slopes conformed by residual soils on particular after the

first rains are frequent after a pronounced summer. The outbreak of thesemovements in mass is associate to many as much environmental factors as to theloss of resistance by fatigue before the variations of the humidity content of the soil(repetition of cycles of humidification and drying) and to the erosive processes thatact on the exposed surface of the slopes, to mention some of many other causesof gradual but continuous deterioration of the resistance of grounds. In the residualsoils formation in tropical zones great thicknesses of weathering material and deepphreatic levels, combination are common that confers to these materials thecondition of nonsaturation and the capacity therefore to retain capilar water. Thesuction, becomes then an excellent factor of contribution of resistance to groundsand its measurement acquires great importance for study and behavior of thesematerials. The external power amount by water unit is understood by suction thatmust be applied in the soil to give off the water retained in it. Different methodsexist to determine the suction in laboratory and field. In this work one looks for todetermine which of the methods most common for the definition of the curve ofhumidity retention of soils in laboratory (method of the paper filter and method ofthe pressure chamber or Richards method), more to the results obtained in fieldcomes near using tensiometers, as well as to determine differences and similaritiesbetween the methods that allow to analyze the behavior of the mechanicalresistance of soils of a slope of Santa Elena District, Antioquia in front of humiditychanges.

Keywords : Matric suction, residual soils, unsaturated soils.


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1. INTRODUCCIN

1.1 GENERAL IDADES

En zonas de suelos residuales es frecuente la ocurrencia de deslizamientossuperficiales de taludes, en particular luego de las primeras lluvias despus de unverano pronunciado. El desencadenamiento de estos movimientos en masa estasociado a muchos factores tanto ambientales (cambios en precipitaciones ytemperaturas) como a la prdida de resistencia por fatiga ante las variaciones delcontenido de humedad del suelo (repeticin de ciclos de humedecimiento ysecado) y a los procesos erosivos que actan sobre la superficie expuesta de lostaludes, por mencionar algunas de muchas otras causas de deterioro paulatinopero continuo de la resistencia de los suelos.

En las formaciones de suelos residuales en zonas tropicales son comunesgrandes espesores de material meteorizado y niveles freticos profundos,combinacin que confiere a estos materiales la condicin de no saturacin y lacapacidad por consiguiente de retener agua capilar.

La succin, se convierte entonces en un factor relevante de aporte de resistencia alos suelos y su medida adquiere gran importancia para el estudio ycomportamiento de estos materiales. Se entiende por succin la cantidadenergtica externa por unidad de agua que debe ser aplicada en el suelo paradesprender el agua retenida en l. Existen diferentes mtodos para determinar la

succin en laboratorio y en campo; en este trabajo se presentan los resultadosobtenidos al aplicar los mtodos ms comunes para la definicin de la curvacaracterstica de retencin de humedad de los suelos.

1.2 OBJ ETIVO

Definir cules de los mtodos ms comunes para la determinacin de lacurva de retencin de humedad de los suelos en laboratorio (mtodo delpapel filtro y mtodo de la cmara de presin), se aproxima ms a los

resultados obtenidos en campo usando tensimetros.


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2. REVISIN BIBLIOGRFICAPara el desarrollo de esta investigacin, es importante tener claros los conceptosbsicos que se describirn a continuacin, entre ellos: suelo residual, mediciones

de succin matricial con tensimetros, papel filtro y cmara de presin.

2.1 SUELO RESIDUA L

Los suelos residuales se forman in situ por procesos de meteorizacin fsica yqumica y se desarrollan principalmente en condiciones tropicales hmedas, demeteorizacin qumica intensa. El comportamiento de los suelos residualesdepende de una serie de factores tales como: combinacin de los ambientesencontrados en los trpicos, relacionados con el clima, la lluvia, los regmenes detemperatura, la litologa del material de roca parental, el movimiento del agua, las

condiciones de drenaje, el relieve, la vegetacin, la edad y los niveles demeteorizacin, entre otros factores.

La mayora de deslizamientos en formaciones residuales son poco profundos yrpidos sobre el saprolito (roca ligeramente meteorizada) o la roca, pero cuandolos perfiles de meteorizacin del suelo residual son muy profundos, se puedenpresentar tambin deslizamientos de mayores proporciones.

La meteorizacin trae como resultado, un material con discontinuidades osuperficies de debilidad y con posibilidad de movimiento por desplazamiento, a lolargo de las discontinuidades y/o por rotura al cortante o a tensin a travs de la

matriz del material(Surez, 1998).Las propiedades de los suelos residuales generalmente son controladas por lamicro o macro fbrica, las juntas y dems detalles estructurales, los cuales eranparte integral de la masa de roca original y son heredados por el suelo.

En la situacin tpica de meteorizacin, relativamente homognea, se formanzonas de diferentes permeabilidades relativamente paralelas a la superficie de lostaludes y estas zonas de alta conductibilidad, pueden desarrollar presiones deporos altas, las cuales pueden inducir los deslizamientos (Surez, 1998).

El comportamiento de un suelo residual est influido fuertemente por lasestructuras heredadas y por la fbrica de la roca madre. La litologa tiene unainfluencia determinante sobre la meteorizacin. La resistencia a la descomposicinqumica vara de una roca a otra, siendo las cuarcitas las ms resistentes, y dentrode las ms conocidas por su descomposicin rpida, se encuentran las calizas, laslutitas y los granitos (Surez, 1998).


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2.2 SUCCIN D EL SUEL O

2.2.1 Generalidades Cuando el suelo no est saturado, est compuesto por tres fases: Fase slida(partculas de suelo), fase gaseosa y fase lquida. Si el movimiento del aguaestuviera dominado nicamente por fuerzas gravitatorias, el nivel fretico serauna frontera para la presencia de agua en suelo, el suelo por debajo del nivelfretico se encontrara en estado saturado y por encima de este el suelo seencontrara en estado seco (sin presencia de agua). Pero la situacin real delsuelo muestra que esta condicin no es cierta y que es posible encontrar aguaretenida por el suelo que se encuentra encima del nivel fretico.

Este fenmeno se puede fundamentar con el concepto de succin, que describe la

capacidad del suelo de retener agua, y la facilidad mayor o menor para movilizardeterminada cantidad de agua dentro del suelo (Buenfil, 2007).

En trminos ms formales se define la succin del agua como la cantidad deenerga libre de un volumen unitario de agua existente en el suelo, con referenciaal mismo volumen de agua pura, en estado libre y con la misma energa potencialgravitatoria (Aitchison, 1965).

Cuantitativamente, el valor de la succin para determinada humedad del suelo, esla diferencia entre la presin del ambiente y del agua en el suelo.

2.2.2 Componentes de la Succin Para la mecnica de suelos no saturados, la succin total y la energa libre delagua en el suelo, est dividida en succin matricial y succin osmtica (Richards,1928; Fredlund y Rahardjo, 1993). Se puede escribir con la siguiente ecuacin:

wa Ecuacin 1Donde:

= succin totala = presin de poros del airew = presin de poros del agua wa = succin matricial

= succin osmtica


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La succin matricial es la diferencia entre la presin de poros del aire y la presinde poros del agua. Est relacionada con la matriz del suelo, o sea, al tipo departcula y su arreglo estructural. La succin matricial se debe a efectoscombinados de capilaridad y adsorcin, siendo la primera una particularidad de los

suelos arenosos, y la segunda una particularidad de los suelos arcillosos. Elfenmeno de capilaridad es explicado por la tensin superficial y por el radioequivalente entre los granos de suelo en el agua. Este es el principal factor para lageneracin de succin (Fredlund y Rahardjo, 1993).

La parte de la succin debida a la adsorcin tiene una actividad mayor para altassucciones, siendo este el caso de suelo con poros de dimetro pequeo.

La succin osmtica est asociada a la capacidad del agua de pasar a otroestado, no por el efecto de la presin sino debido a diferencias qumicas. Serelaciona con la capacidad de concentracin qumica del agua del suelo. La

succin osmtica se debe a la presencia de iones disueltos en agua. Esta tieneuna importancia relativa, tanto en suelos saturados como en los no saturados(Fredlund y Rahardjo, 1993).

Para ayudar a entender las componentes de la succin descritas se presenta laFigura 1.

Succin

Total

Agua

Intersticial Agua

Pura

Suelo

Hmedo

Succin

Matricial

Succin

Osmtica

Membrana permeable

al agua y solutosMembrana semi-permeable

Succin

Total

Agua

Intersticial Agua

Pura

Suelo

Hmedo

Succin

Matricial

Succin

Osmtica

Membrana permeable

al agua y solutosMembrana semi-permeable

Figura 1. Sistema que ilustra los conceptos de succin total y matricial(Marinho, 1997)


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La succin total es la diferencia de presin a travs de la membrana semi-impermeable, mientras que la succin matricial es la diferencia de presin a travsde la membrana que separa el sistema suelo/agua intersticial de una solucinidntica a la del agua intersticial pero sin suelo, esta membrana es permeable a la

solucin pero no a las partculas de suelo o aire.

2.2.3 Determinacin de la curva caracterstica de retencin de humedad deun sueloLa curva caracterstica de succin en el suelo ha jugado un papel dominante en elestudio de los suelos no saturados, la fsica del suelo, la agronoma y laagricultura. La curva caracterstica de succin en el suelo relaciona la cantidad deagua en el suelo y la succin. Esta cantidad de agua se cuantifica en trminos dehumedad volumtrica, grado de saturacin o humedad gravimtrica (Fredlund,2003).

En la Figura 2 se muestra un ejemplo de una curva caracterstica de un suelo conlas variables asociadas a dicha curva.

Figura 2. Definicin de variables asociadas con la curva caracterstica desuccin en el suelo (White et al, 1970)

El valor de entrada de aire de un suelo es el valor de la succin matricial a partirde la cual el aire comienza a entrar en los vacos mayores del suelo, el contenidode humedad residual es el contenido de humedad a partir del cual se necesita deuna grande variacin de succin para remover ms cantidad de agua del suelo, o


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valor de humedad a partir del cual aumentos de succin no producen variacionessignificativas de humedad.

La curva caracterstica de succin del suelo por lo general presenta histresis,

esto es pares ordenados de humedad versus succin obtenidos en la rama desecado son los mismos a los obtenidos en la rama de humedecimiento. Estefenmeno se atribuye a diversas causas: la geometra irregular de los porosindividuales, el aire atrapado en los vacos del suelo en el proceso de secado ohumedecimiento, cambios diferenciales en la estructura del suelo (expansin ocontraccin).

2.3 M EDICIN DE SUCCIN EN CA M PO Y LA BO RA TORIO

Para medir la succin en campo y laboratorio se utilizan diversas tcnicas

experimentales, entre ellas: psicrmetro, papel filtro, tensimetro, traslacin deejes, conductividad trmica, conductividad elctrica, cmara de presin. En estetrabajo nos enfocaremos en algunos mtodos de laboratorio y mtodos en campo.

A continuacin se describen los principios fundamentales de los mtodos delaboratorio utilizados: papel filtro, cmaras de presin de Richards y el mtodo decampo utilizado: tensimetros.

2.3.1 TensimetroUn tensimetro se compone de una cpsula de cermica porosa llena de agua,que se entierra en el suelo a la profundidad de medicin deseada, y que est

conectada mediante un tubo a un manmetro o un indicador de vaco. El sueloejerce una tensin (tensin matricial) sobre el agua de la columna, que desciende,pasando al suelo y provocando por tanto una presin negativa, que es registradapor el manmetro. Por tanto, los tensimetros miden la succin o fuerza queejerce el suelo sobre al agua.

A medida que el suelo pierde agua la succin aumenta, es decir, el suelo ejercems fuerza para retener el agua. Por lo tanto, observando cmo vara el valor dela succin podemos saber la evolucin del agua en el suelo. Como la cpsulacermica es permeable al agua y a las sales disueltas, el agua del interior de lasonda acaba adquiriendo la misma concentracin salina de la solucin del suelo.Por esta razn no sirve para medir el potencial osmtico.

Las medidas de presin hidrostticas estn limitadas a potenciales matricialesinferiores a 90 kPa. Para tensiones superiores, puede penetrar aire en el interiorde la sonda a travs de la cpsula porosa y se rompera la continuidad de lacolumna de agua (De Andrade, 2005).


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Sin embargo se han desarrollados investigaciones con resultados satisfactoriospara la fabricacin de tensimetros para medir succiones superiores a 90 kPa.Mahler et al. (2004) y Pacheco (2001) desarrollaron tensimetros para medirsucciones del orden de hasta 350 kPa.

Existen varios tipos de tensimetros disponibles en el mercado. Se muestra en laFigura 3 un tensimetro con un manmetro de vaco regular para medir presionesde poro negativas. Estas presiones negativas tambin se pueden medir con unmanmetro de mercurio o con un transductor de presin electrnico que tambinse ilustra en la Figura 3.

Figura 3. Tensimetros con medidores de: (A) mercurio; (B) vacumetroanlogo; (C) transductor de presin (De Andrade, 2005).

El tensimetro tiene un de tubo con un dimetro de aproximadamente 20 mm ylongitudes de hasta 1,5 m. Se debe tener en cuenta que a la lectura obtenida sedebe corregir a una elevacin correspondiente a la columna de agua en eltensimetro. Por lo tanto, cuanto mayor sea la longitud del tensimetro de tubo,

mayor ser la correccin. Por ejemplo para una longitud de 1,5 m la correccin depresin correspondiente ser 15 kPa (De Andrade, 2005).

Algunos procedimientos para la instalacin de un tensimetro en el campo,descritos por Fredlund y Raharjio (1993), se presentan a continuacin:


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Los tensimetros deben ser sometidos a prueba antes de su uso en el campo, conel fin de obtener un resultado confiable.

En la preparacin para la instalacin del tensimetro, la cpsula cermicadebe estar saturada y el tiempo de respuesta del tensimetro debe ser

controlado. La cpsula de cermica se puede saturar colocando el tensimetro vaco yabierto en un balde con agua y dejarlo sumergido durante una noche,permitiendo la entrada de agua en el tubo del tensimetro

La eliminacin de las burbujas de aire se logra mediante la aplicacin de unvaco en la parte superior del tubo del tensimetro, a unos 80 kPa duranteun tiempo de 30 a 60 segundos. El vaco se puede aplicar con una bombade vaco que eliminar las burbujas de aire que se encuentran en la cpsulade cermica y la pared del tubo. Una vez hecha la aplicacin de vaco, seadiciona agua destilada en el tubo y se cierra bien la tapa. El tubo de aguase somete a una presin negativa de hasta aproximadamente 80 kPa, lo

que permite la misma tasa de evaporacin de la cpsula de cermica. Esteprocedimiento se repite hasta que no se presenten burbujas de aire en eltubo ni en la cpsula cermica, esto es importante para obtener medidascorrectas y lograr una respuesta rpida de lectura.

El tensimetro preparado puede ser instalado en un agujero en el campo oen muestras del suelo en el laboratorio. Es importante asegurar un buencontacto entre la cpsula de cermica y el suelo con el fin de estableceruna continuidad entre la presin de poros del suelo y del agua en el tubodel tensimetro.

2.3.2 Tcnica del papel filtroEstandarizada por la ASTM (D5298-92), esta tcnica se basa en el principio deque el suelo colocado en contacto con un material poroso (papel filtro) concapacidad de absorcin de agua, el sistema (suelo material poroso) entrar enequilibrio pasado un determinado tiempo. El mtodo permite la obtencin de lasuccin matricial y la succin total del suelo, obteniendo el valor de la succinosmtica como la diferencia entre ambas. La succin matricial es obtenida atravs del contacto del papel filtro con el suelo y la succin total a travs depapeles filtro separados de la estructura del suelo a travs de un dispositivoperforado, el cual permita el paso del flujo capilar y el flujo de vapor del que estcompuesto este valor.

Del contenido de humedad final del papel de filtro y de la calibracin de este, sepuede determinar la succin en el suelo.


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2.3.3 Cmara de presinEst constituido de cmaras que contienen piedras porosas de alta presin deentrada de aire o de baja presin de entrada de aire. Esas piedras son elementosque, en determinada presin permiten el paso del aire, y sus vacos estn en

comunicacin con la fase liquida (agua) de las muestras de suelo.El ensayo consiste en colocar el cuerpo de prueba en contacto directo con laspiedras porosas de alta o baja presin de entrada de aire saturadas, siendo lasmuestras sometidas a sucesivas presiones de aire, asumidas como el valor de lasuccin matricial gradualmente mayores, pesando las muestras para obtener lahumedad. Este ensayo no controla las deformaciones en la muestra.La tcnica puede ser estudiada en ms detalle en Machado (1998), Luiz (2000),Custdio et al. (2004), PRESA et al. (1994), Fonseca (1991), Rohm (1992), Prey(1991) y Chang (1969).


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3. CARACTERSTICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO

El Corregimiento de Santa Elena tiene una rea de 70.46 km, hace parte del

altiplano oriental de Antioquia y ladera oriental de Medelln. Presenta unatopografa con pendientes de suaves a moderadas, conformada por colinas bajasy redondeadas, bien drenadas; tambin hay pendientes moderadamente altaslocalizadas cerca a la divisoria de aguas de la cuenca del ro Medelln. La alturapromedio es de 2.500 metros sobre el nivel del mar. Predominan las condicionesclimticas de alta precipitacin y bajas temperaturas. Es un clima tropical hmedocon influencia de montaa. La principal cuenca hidrogrfica del corregimiento es laQuebrada Santa Elena que cruza el territorio en direccin sur-noroccidente ycuenta con numerosos afluentes que le llegan del sector. En la Figura 4 semuestra la localizacin de la zona de estudio.

Figura 4. Localizacin zona de estudio

3.1 GEOL OGA

En el rea de estudio la roca sana o ligeramente meteorizada aflora slo en pocossitios a lo largo de las vas principales, en tres canteras abandonadas y enalgunos tramos de las quebradas, razn por la cual la presentacin en detalle dela litologa no tiene relevancia; por el contrario, en este trabajo el nfasis se haren los suelos residuales derivados de anfibolitas (Hoyos, 2010).

Anfibolitas de Medelln (Pam). Fueron definidas como formacin geolgicaindependiente por Restrepo & Toussaint (1987), ocupan la mayor parte de la zona


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centro oriental de la zona de estudio. Esta unidad est formada por rocas densas,duras, de color gris verdoso, compuestas por plagioclasas clcicas y anfboles.

La meteorizacin de las anfibolitas produce perfiles de meteorizacin en los que

se puede diferenciar tres niveles, suelo residual maduro, saprolito y gruss. En estaunidad el espesor del horizonte de saprolito normalmente es menor que en lasrocas granitoides del Batolito Antioqueo y rara vez se encuentra el nivel de gruss.El suelo residual maduro es un limo de color pardo rojizo, de baja compresibilidady baja permeabilidad. El saprolito es una arena limosa con valores de cohesinbajos. Cuando se encuentra el nivel de gruss, est compuesto de arenas finasarena gruesa limosa de colores claros en la que es posible reconocer los restos delos minerales del protolito (Hoyos, 2010).

3.2 GEOM ORFOL OGA

La larga historia tectnica y morfogentica de la regin ha dado lugar a laformacin de dos niveles de superficies de erosin que en esta zona correspondenal Altiplano de Rionegro, que coincide con la superficie de erosinSII propuestapor Page & James (1981), y al Planalto de Santa Elena que corresponde a lasuperficie de erosin SI. Page & James plantean la existencia en la zona decuatro superficies de erosin: Pre (Cordillera Central), SI (cordillera Central, Llanosde Cuiv, La Unin, formada Oligoceno al Mioceno), SII (Ro Negro formadadurante el Mioceno-Plioceno, a partir de las observaciones de Soeters, (1981)),Superficie SIII (El Peol) y Superficie IV (actual) (Hemerlin, 2007).

En la superficie de erosin SI del Planalto de Santa Elena es donde nacen lasquebradas que drenan hacia el Ro Medelln y las que forman la cuenca alta de laquebrada Las Palmas que drena hacia el Ro Negro. Para efectos de este trabajoconsideraremos el Planalto de Santa Elena como toda la zona entre el Valle de

Aburr y el Valle de San Nicols que se encuentra entre las cotas 2550 y 2600cuyo lmite occidental est definido por el escarpe que marca el borde oriental delValle de Aburr. El lmite oriental de este Planalto es una sierra en direccin Norte-Sur cuyas mayores elevaciones son el Cerro Verde y el Cerro de Las Palmas. Aloriente de esta sierra se encuentra una transicin de terrenos con una topografaabrupta modelada por la erosin fluvial hacia el Valle de San Nicols. (Hoyos,2010).

En la Tabla 1 se encuentran los valores de tendencia central de las caractersticasy propiedades de los suelos de diferentes formaciones superficiales de la zona deestudio de acuerdo con Hoyos (2010). En ella los valores medios se encuentranen la celda superior, y las desviaciones estndar en la celda inferior. En esta tabladebe destacarse que las propiedades de los suelos residuales son muy similares


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entre s y con los de depsitos de vertiente, y difieren de las propiedades de lossuelos de depsitos aluviales y de terrazas.EL rea de estudio est cubierta por suelos residuales de rocas cristalinas quetienen en comn su carcter ferraltico, textura limosa de baja compresibilidad,

fraccin arenosa abundante, baja permeabilidad y baja capacidad de intercambiocatinico, (usualmente menor que 10 me/kg), pH medio de 5,3. Estos materialesse encuentran bajo una capa de andosoles en la que se ha desarrollado el sueloorgnico (Hoyos, 2010).El espesor de los mantos residuales es variable. En sitios aislados aflora la rocasana o ligeramente meteorizada; en las vertientes el espesor del regolitousualmente es menor que 20 m, en tanto que en la zona de colinas, terrazas yaluviones alrededor de la cota 2000, tiene un valor medio de 70 m y puede pasarde 100 m. (Hoyos, 2010).

Tabla 1. Caractersticas y Propiedades de los Suelos de las FormacionesSuperficiales en el Valle de San Nicols (Hoyos, 2010).

Formacin TQsra TQsrm TQsrq Qal Qdl QdtPropiedad UnidadPeso unitario kN/m 17,4 16,8 18,1 14,3 17,6

1,6 0,9 0,9 2,4 3,6Humedad % 46 34 50 72 57

31 10 7,4 27 48GravedadEspecifica

2,7 2,76 2,66 2,69 2,790,05 0,03 0,02 0,6 0

Pasa #75 % 72 85 61 84 5627 9 7 17 2

Lmite Lquido 61 50 47 79 3224 8 6 15 5

Lmite Plstico 46 40 33 52 2511 4 8 11 3Cohesin kPa 39 25 31 39 30

23 15 7 21 24 Angulo de friccin 25 24 20 18 13

9 10 5 9 10Modulo edomtrico kPa-1 5*10-4 5*10-4 7*10-4

Permeabilidad cm/s 6*10- 4*10- 4*10- 4*10-

Resistividad a 2m m 698 623 300 538 297525 268 145 424 147

Infiltracin cm/h 4,2 0,6 3,7 6 4 (e) 10,83,1 --- 2,7 2 3 (e) 5,6

Autopotencial mV 4 1 6 0 111 2 4 2 15

CIC me/100g 5,8 5 5,9 7,5 5 5,51,4 2,1 0,5 0,6 2,1

pH 5 5,2 5,4 5,3 6,3 5,50,6 0 0,6 0,2 0,6 0,6

(e) Estimado


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El perfil tpico de meteorizacin, ilustrado en laFigura 5, comprende, por debajodel horizonte de andosoles, un horizonte de suelo residual maduro de carcterpredominantemente limoso, correspondiente al horizonte IB, en el que no se

observa textura alguna, cuyo espesor medio es del orden de 1 m aunque puedealcanzar tres a cuatro metros.

Debajo del suelo residual maduro se encuentra un horizonte de saprolito,correspondiente al horizonte IC, en el que predominan las arenas limosas, seconservan diaclasas, y se puede reconocer la textura de la roca original; elespesor de este horizonte puede alcanzar varias decenas de metros. En este nivelpueden encontrarse cantos y bloques de roca en un estado menos avanzado demeteorizacin.

Figura 5. Estratigrafa generalizada de los suelos residuales en el rea deestudio

El horizonte inferior de meteorizacin, correspondiente a los horizontes IC y ID, esel llamado gruss, de carcter arenoso, formado por agregados de minerales,algunos de ellos en un estado incipiente de meteorizacin; el color claro, de tonospastel, caracterstico de este horizonte es un indicador de que los procesos deoxidacin estn menos avanzados que en el nivel de saprolito. Su espesor puedealcanzar decenas de metros. En este nivel pueden encontrarse cantos y bloquesde roca fresca o en un estado incipiente de meteorizacin (Hoyos, 2010).


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Suelos residuales derivados de metasedimentos del Grupo Retiro (TQsmr) .Son suelos de color pardo rojizo, de tipo ferraltico, cubiertos por una capacontinua de andosoles. En los primeros metros a partir del piso del horizonte

andoslico, se encuentra el suelo residual maduro, de tipo fersialtico, compuestode limos de alta compresibilidad y baja permeabilidad, en el que no se puedereconocer una textura particular. Por debajo del suelo residual maduro seencuentra el horizonte de saprolito, caracterizado por conservar la textura y lasestructuras de la roca original, compuesto de limos de baja compresibilidad y bajapermeabilidad (Hoyos, 2010).

Suelos residuales derivados de las Anfibolitas de Medelln (TQsra) . Sonsuelos de color pardo amarillento a pardo rojizo, de tipo ferraltico, ricos encaolinita, cubiertos por una capa ubicua de andosoles. En los primeros metros apartir del piso del horizonte andoslico, se encuentra el suelo residual maduro, de

tipo ferruginoso, usualmente de color pardo amarillento en el que no se puedereconocer una textura particular, compuesto de limos de alta compresibilidad ybaja permeabilidad. Por debajo del suelo residual maduro se encuentra elhorizonte de saprolito, de tipo fersialtico, caracterizado por conservar la textura ylas estructuras de la roca original, particularmente diaclasas cuyas paredesusualmente estn cubiertas de una ptina negra de pirolusita. Aunque Laspropiedades mecnicas e hidrulicas de este horizonte son similares a las delsuelo residual maduro, se diferencian por un incremento en la fraccin arenosa yen el ngulo de friccin, y el predominio de los limos de baja compresibilidad(Hoyos, 2010).

Suelos residuales derivados de dunitas (TQsrd). La meteorizacin de lasdunitas da lugar a un suelo limoso de alta compresibilidad y de permeabilidadbaja, cuya caracterstica ms destacada es su bajo peso unitario, de tipoferruginoso. Es difcil distinguir diferentes horizontes en el perfil de meteorizacinen esta unidad (Hoyos, 2010).

Suelos residuales derivados de cuarzodiorita (TQsrq) . Los suelos residualesde cuarzodiorita del Batolito Antioqueo y el Stock de Samarkanda, de tipoferraltico ricos en caolinita, desarrollan un perfil de meteorizacin tpico en el quese distinguen tres niveles u horizontes: un suelo residual maduro, del tipoferruginoso, compuesto de limos de color ocre a pardo amarillento, de bajacompresibilidad, que puede tener varios metros de espesor, aunque usualmenteapenas alcanza una profundidad de 1,5 m; una zona saproltica, del tipofersialtico, abigarrada, compuesto de limos arenosos y arenas limosas oxidadas,muy susceptible a la erosin superficial, en cuyo interior pueden encontrarsebloques de roca en diferentes grados de meteorizacin; su espesor, variable,puede alcanzar varias decenas de metros; el nivel inferior conocido como gruss esde color gris y crema en tonos pastel, compuesto de arenas gruesas, limosas, conbloques de roca ligeramente meteorizada, puede tener hasta varias decenas de


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metros de espesor. En los ltimos dos niveles se conserva la textura y lasestructuras de la roca original, en particular diaclasas y fallas en cuyas paredesgeneralmente presentan una patina de xidos de manganeso. Las estructurasheredadas pueden modificar sustancialmente la permeabilidad de la masa del

suelo residual que localmente puede ser uno o dos rdenes de magnitud mayorque la permeabilidad del material en s. La transicin a la roca sana es gradual yocurre en unos pocos metros de espesor. La resistividad media de esta unidad esde 620 m con una desviacin estndar de 270 m (Hoyos, 2010).

Depsitos de ladera (Qdl). Los depsitos de ladera presentan caractersticas ypropiedades geomecnicas similares a las de los suelos residuales. Su espesorpuede alcanzar decenas de metros. Estn constituidos por una matriz de limo decolor pardo amarillento a pardo rojizo, que rodea cantos y bloques de roca. En losdepsitos de Paulandia y los Salados el dimetro mximo alcanza los 0.3m, entanto que el dimetro modal es 0.1 m, en tanto que en el depsito de Encenillos

son comunes los bloques mayores que 0,5 m. Los depsitos de Paulandia y losSalados son depsitos maduros a juzgar por el estado de meteorizacin de loscantos de roca y la cubierta de andosol. Por el contrario el depsito de Encenillosla ausencia del horizonte de andosol y el estado fresco de los cantos y bloques deroca indican que este es un depsito reciente. La resistividad media de estaunidad es de 540 m con una desviacin estndar de 420 m (Hoyos, 2010).

En la Figura 5 est ilustrado el perfil tpico de los suelos en depsitos de ladera enel rea del proyecto.


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4. EQUIPOS Y MTODOLOGAS DE TRABAJO

En el Laboratorio de Geotecnia y Pavimentos de la Universidad Nacional de

Colombia Sede Medelln, se realizaron ensayos de clasificacin, ensayos deresistencia mecnica (Corte Directo) y de medida de succin por el mtodo delpapel de filtro (este ltimo en conjunto con el Laboratorio de Carbones). En elLaboratorio de Suelos de la Universidad Nacional de Colombia sede Medelln sehicieron los ensayos para la obtencin de curva de retencin de humedad con lascmaras de Richards y en el Laboratorio de Caracterizacin de Materiales losensayos de Difraccin de Rayos X (DRX) y Microscopa Electrnica de Barrido(MEB).

4.1 METO DOL OGA D E CAM PO

La etapa de campo se dividi en dos partes. La primera correspondiente a larecoleccin de muestras alteradas e inalteradas del suelo en estudio. Lasmuestras inalteradas fueron tomadas con tubo de pared delgada (shelby) de dospulgadas de dimetro a una profundidad de 50 cm bajo la superficie, adems setomaron bloques indeformados de 0,3mx0,3mx0,3m. Las muestras alteradas desuelo fueron guardadas en bolsas plsticas y selladas adecuadamente para queno perdieran humedad. En la segunda parte se midi la succin en campo con laayuda de tensimetros.

Figura 6. Toma de muestras

4.1.1 Ensayo para medir la succin en campo: TensimetrosLa medicin de la succin en campo se llev a cabo siguiendo lasrecomendaciones descritas en el numeral 2.3.1. Se satur la cpsula cermica yse llenaron los tubos con agua destilada. Posteriormente se hicieron perforacionescon un barreno de menor dimetro al tubo del tensimetro y se procedi aenterrarlos hasta la profundidad deseada. Se tomaron varias lecturas en cada


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tensimetro cada 5 minutos, hasta que se estabilizara la lectura. Se recuper lamuestra para medir su humedad y se empac debidamente. Figura 8

Antes de llevar los tensimetros a campo, estos fueron ensayados en el

Laboratorio de Riego de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medelln, allfueron comparados con otros tensimetros en un cajn con suelo seco que fuehumedecido varias veces, y se tomaron lecturas, determinando que lostensimetros estaban bien calibrados (Figura 7). Esta prueba fue importante paraconocer el funcionamiento de los tensimetros y la velocidad de respuesta deestos.

Figura 7. Prueba de los tensimetros en el laboratorio

Figura 8. Medicin de succin en campo

4.2 METODOL OGA DE LA BO RA TORIO

Los trabajos realizados en el laboratorio consistieron en ensayos de clasificacin ycaracterizacin geotcnica, ensayos de resistencia mecnica, medicin de succinmatricial con el mtodo del papel filtro y con las cmaras de presin.


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4.2.1 Ensayos de caracterizacin de suelosLos ensayos y Normas que se utilizaron para caracterizar el suelo fueron:Humedad natural A STM D2216-05 , peso unitario hmedo y seco A STM D2937- 04 , Peso especifico de los slidos A STM D854-06 , Granulometra A STM D422-07,

Lmites de Atterberg ASTM D 4318-05, Clasif icacin MCT expedita de acuerdocon la metodologa propuesta por Nog ami y Villib or (1985), Difraccin de RayosX (DRX) y Microscopa Electrnica de Barrido (MEB).

4.2.2 Ensayos de resistencia mecnica de suelosLos ensayos de resistencia consistieron en la realizacin de ensayos deCompresin Simple A STM D2166-06 y Corte Directo consolidado no drenado (CU)A STM D3080-04 con muestra con la humedad natural y saturada.

4.2.3 Ensayos para medir succin matricial: papel filtroPara la medicin de la succin matricial se usaron cuerpos de prueba moldeadosde las muestras de cajn obtenidas en campo, estos cuerpos son de 5 cm dedimetro y 2 cm de altura aproximadamente, el mtodo del papel filtro utilizado fueel normalizado por la A STM (D5298-92) . Para el clculo de la succin, a travs dela humedad del papel filtro, se utiliza la curva de calibracin, la cual estdirectamente relacionada con el tipo de papel utilizado.

En este caso se utiliz papel Whatman N 42, para el cual segnrecomendaciones de Marinho, 1995 se utiliza la curva de calibracin obtenida porChandler 1992, la cual arroja las siguientes relaciones:

Humedades del papel filtro (w) > 47 %,Succin (kPa) = 10 (6,05-2,48logw)

Humedades del papel filtro (w) 47%Succin (kPa) = 10 (4,84-0,0622w)

Donde w es la humedad del papel filtro.

Los pasos para la determinacin de la succin a travs del mtodo del papel filtroson los siguientes:

1. Moldear los cuerpos de prueba2. Cubrir los especmenes con el papel filtro3. Esperar la estabilizacin del sistema (aproximadamente 15 das)4. Pesaje de los papeles filtros y los cuerpos de prueba5. Colocacin de los papeles filtro y los cuerpos de prueba en el horno6. Pesaje de los papeles filtro y los cuerpos de prueba despus de secados


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7. Determinacin de la humedad de los papeles y la succin equivalente a estahumedad y clculo de la humedad que tienen los cuerpos de prueba.

Para la estabilizacin los cuerpos fueron envueltos debidamente en pelcula PVC

extensible y en papel aluminio y guardados en una nevera de icopor, cuidndolosde cambios de temperatura y humedad durante los 15 das.

Se utiliz una balanza de cuatro dgitos de precisin para pesar los papeles filtro,como lo exige la norma.

Figura 9. Ensayo para medir succin con el mtodo del papel filtro

4.2.4 Ensayos para medir succin matricial: cmara de presinEsta constituido de cmaras que contienen piedras porosas de alta presin deentrada de aire o de baja presin de entrada de aire. Esas piedras son elementosque, en determinada presin permiten el paso del aire, y sus vacos estn encomunicacin con la fase liquida (agua) de las muestras de suelo.

El ensayo consiste en colocar el cuerpo de prueba en contacto directo con laspiedras porosas de alta o baja presin de entrada de aire saturadas, siendo lasmuestras sometidas a sucesivas presiones de aire, asumidas como el valor de lasuccin matricial gradualmente mayores, pesando las muestras para obtener lahumedad. Este ensayo no controla las deformaciones en la muestra.


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Los pasos para la determinacin de la succin a travs del mtodo de cmaras depresin son los siguientes:

1. Moldear los cuerpos de prueba

2. Saturacin precedida de aplicacin de vaco, garantizando la integridad de loscuerpos de prueba.3. Registro de las dimensiones y el peso de cada cuerpo para determinar luego la

humedad4. Aplicacin de las presiones negativas

Extractor de Richard. Se aplica una presin positiva de aire en la cmara depresin, que genera una diferencia de presin entre el aire y el agua mediantela tcnica de traslacin de ejes, la presin del aire medida restada a la presindel agua es igual a la succin matricial del suelo.

5. Determinacin de la humedad y de la succin

Figura 10. Ensayo para medir succin con el mtodo de la cmara de presin(Valencia, 2009).


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5. PRESENTACIN Y ANLISIS DE RESULTADOS

5.1 ENSAYOS DE CA RA CTERIZA CIN

En la Tabla 2 se muestran los valores de humedad, peso unitario hmedo, pesounitario seco, relacin de vacos, gravedad especfico, lmites de consistenciaobtenidos en los ensayos de clasificacin.

Tabla 2. Resultados de clasificacinHumedad Natural w (%) 44Peso unitario hmedo h (kN/m3) 17,5Peso unitario seco d (kN/m3) 12,1Relacin de vacos e 2,01Gravedad Especfica de los slidos Gs 3,06Lmite Lquido LL (%) 64ndice Plstico IP (%) 12

Segn los ensayos de clasificacin SUCS la muestra se clasifica como un limo dealta plasticidad (MH) y segn la clasificacin MCT expedita como una arenaarcillosa latertica (LA).

La relacin de vacos tiene un valor alto, esto es comn en suelos que han pasadopor un proceso de meteorizacin, lo que apoya la clasificacin MCT expedita quenos indica que el suelo es latertico.

5.1.1 Granulometra A continuacin se presenta en la Figura 11 la granulometra del suelo con y sindefloculante.


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Figura 11. Granulometra con y sin defloculante

Las diferencias entre las curvas con y sin defloculante reflejan la existencia deagregaciones, que se destruyen con el uso del defloculante. Estas agregacionesson comunes en suelos laterticos como lo indica su clasificacin MCT expedita.Dichas agregaciones, son inestables en presencia de aguas residuales, ya queneutralizan las cargas existentes en los minerales (Donizete et al., 2003).

5.1.2 Difraccin de rayos X (DRX)

En la Figura 12 se muestran los resultados del ensayo de difraccin de rayos X.Esta Figura muestra como era de esperarse la presencia de mineralessecundarios como la caolinita y sesquixidos como la goethita que confirman elproceso de meteorizacin sufrido por el suelo.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,00 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00

P o r c e n t a j e q u e

P a s a

( % )

Abertura Malla (mm)

GRANULOMETRIA CON DEFLOCULANTE GRANULOMETRIA SIN DEFLOCULANTE


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Position [2Theta] (Copper (Cu))

10 20 30 40 50 60

Counts

0

200

400

600

Marcela VelezKaolinite-1A (01-078-1996)Goethite, syn (01-081-0462)

Figura 12. Difraccin de rayos X

5.1.3 Microscopia Electrnica de Barrido (MEB) A continuacin se presenta la Figura 13 y la Figura 14 con los resultadosobtenidos en el ensayos de microscopa electrnica de barrido.


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Figura 13. Resultados MEB

Figura 14. Resultado qumico MEB


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A partir del MEB se observa que el material puede estar en la zona de transicin asuelo latertico, pues se presentan aglomerados con algunas zonas de estructuraheredada. El MEB brinda tambin informacin sobre el contenido de altascantidades de Hierro y Aluminio. Estos resultados son coherentes con la qumica y

estructura de macro y microporos que muestran los suelos tropicales, como es elcaso del suelo en estudio.

5.2 ENSA YOS DE RESISTENCIA M ECNICA

5.2.1 Compresin simple A continuacin en la Figura 15 se muestran los resultados del ensayo decompresin simple.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

E s

f u e r z o

( k P a

)

Deformacin ( % )

Figura 15. Resultados ensayo de compresin simpleLa carga ltima qu es igual a 141,15 kPa para una deformacin e = 4,55%

5.2.2 Corte directo CUEn la Figura 16 y la


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Tabla 3 se pueden observar los resultados del ensayo de Corte directo CU. Losresultados obtenidos en la Figura 16 muestran el efecto significativo de la succinen la resistencia del suelo, cuando esta se pierde (saturacin) la resistencia alesfuerzo cortante cae.


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Tabla 3. Resultados ensayo Corte Directo CUEsfuerzo Axial (kPa)

Esfuerzo Cortante (kPa) Natural Saturado50 49 36

100 72 58200 118 102Cohesin (kPa) 26 14

ngulo de friccin interna () 25 24

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250

E s f u e r z o

C o r t a n

t e ( k P a )

Esfuerzo Axial (kPa)

Corte Natural

Corte Saturado

Figura 16. Resultados ensayo de corte directo CU

5.3 ENSAYOS PARA MEDIR SUCCIN MATRICIAL

5.3.1 Cmara de presin A continuacin en la Figura 17 se presentan los resultados del ensayo para medirsuccin matricial con el mtodo de la cmara de presin.


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1

10

100

1000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S u c c

i n

( k P

a )

Humedad (%)

Succin Richards Figura 17. Resultados tcnica de la cmara de presin

5.3.2 Papel filtroEn la Figura 18 se muestran los resultados de la tcnica de papel filtro, utilizadapara medir la succin matricial del suelo.

1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S u c c

i n

( k P a

)

Humedad (%)

Succion papel filtro

Figura 18. Resultados tcnica del papel filtro


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5.2.3 Tensimetro A continuacin se presentan los resultados de los ensayos hechos en campo paramedir la succin matricial del suelo Figura 19.

1

10

100

1000

0 10 20 30 40 50 60 70

S u c c

i n

( k P a

)

Humedad (%)

Tensimetros adecuados

Figura 19. Resultados tcnica de los tensimetros

5.4 COM PA RA CIN ENTRE LO S M TODO SEn la Figura 20 se presentan los resultados de los ensayos realizados por los tres

mtodos para medir la succin matricial del suelo.


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1

10

100

1000

10000

100000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

S u c c

i n

( k P a

)

Humedad (%)Tensimetro Succin Richards Succion papel f iltro

Figura 20. Comparacin entre los diferentes mtodos para medir succinmatricial de los suelos

Se observa que para los valores de humedad por debajo de la humedad naturaldel suelo (44%), las succiones obtenidas en campo por medio de los tensimetrosno se relacionan bien con los resultados encontrados en laboratorio.


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6. CONCLUSIONES

Cuando los valores de humedad se encuentran por debajo de la humedad natural

del suelo, las succiones obtenidas en campo por medio de los tensimetros no serelacionan bien con los valores obtenidos en laboratorio. Este hecho puededeberse a que el suelo en campo no tiene la libertad de contraerse al secarsecomo lo pueden hacer las muestras de laboratorio. De esta forma las muestras delaboratorio tendran vacos menores que generaran succiones mayores.

Con los resultados obtenidos en el ensayo de corte directo se observa el efectosignificativo de la succin en la resistencia a la cizalladura del suelo.

En general las curvas caractersticas obtenidas en laboratorio muestran grandescambios en la succin a medida que se presentan cambios de humedad, esto se

refleja claramente en la prdida de resistencia al corte al pasar del ensayo conhumedad natural al ensayo saturado.

El mtodo del papel filtro es un mtodo simple, pero se deben seguir lasrecomendaciones de la norma durante su ejecucin para conseguir buenosresultados y evitar errores en los valores de succin. Con este mtodo se puedenobtener inclusive altos valores para la succin que no pueden alcanzarse a partirde otros mtodos.

Las curvas caractersticas de mayor similitud son las obtenidas a partir de losmtodos de la cmara de presin y del papel filtro.

El tensimetro es un equipo simple y de fcil uso para medir la succin matricialen campo, pero tiene una limitacin con relacin a su uso, y es que solo puedemedir hasta 90 kPa de succin.

El mtodo de medida por tensimetro no se relaciona bien con los mtodos delaboratorio del papel filtro y de la cmara de presin para valores de humedad pordebajo de la humedad natural del suelo estudiado, hecho que puede deberse aque el suelo en campo no tiene la libertad de contraerse al secarse como lopueden hacer las muestras de laboratorio, mostrando valores ms bajos desuccin. Para presentarse esta situacin el suelo en campo debera encontrarseen condiciones extremas de exposicin al sol, condicin no presente en la zonadonde se realizaron las medidas.


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7. RECOMENDACIONES

Las recomendaciones para trabajos futuros son las siguientes:Realizar ms ensayos con las tcnicas para medir succin anteriormente descritaspara hacer comparaciones con diferentes tipos de suelos.

Realizar toma de datos en campo de la succin matricial a diferentesprofundidades, para obtener diversas curvas caractersticas del mismo suelo yhacer comparaciones pertinentes.

Hacer un monitoreo continuo de la succin en campo y compararlo con medidasespordicas para determinar cuanto afecta el movimiento de los tensimetros al

ser retirados constantemente del terreno.


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8. BIBLIOGRAFA

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ASTM D2937 -04 Standard test methods for density of soil in place by the drive-cylinder method.

ASTM D854 - 06 Standard test methods for specific gravity of soil solids by waterpycnometer.

ASTM D4318 - 05 Standard test methods for liquid limit, plastic limit, and plasticityindex of soils.

ASTM D3080-04 Standard test method for direct shear test of soils underconsolidated drained conditions.

ASTM D5298 - 03 Standard test methods for measurement of soil potential(Suction) using filter paper.

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VALENCIA GONZLEZ, Yamile. Notas de clase Comportamiento mecnico de lossuelos tropicales. Universidad Nacional de Colombia, 2009.


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9. ANEXOS

Ver carpeta con anexos

comparativo entre la succion medida en laboratorio y la succion medida en campo de una ladera del...

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