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Composicin de los suelos.Ing. Ricardo Aquije Muoz RESUMENEl suelo aparece como resultado de un conjunto de procesos fsicos, qumicos y biolgicos sobre el medio rocoso original (roca madre) denominados genricamente meteorizacin.Inicialmente, se da la alteracin fsica y qumica de las rocas, realizada, fundamentalmente, por la accin geolgica del agua y otros agentes geolgicos externos, y posteriormente por la influencia de los seres vivos, que es fundamental en este proceso de formacin. Se desarrolla as una estructura en niveles superpuestos denominadas horizontes del suelo. Los horizontes son consecuencia de procesos de formacin y desgaste de los suelos. Al principio slo exista la roca madre, que se conoce como horizonte C. Por la descomposicin de la roca madre y la accin de los seres vivos, que aaden materia orgnica a la roca descompuesta, se forman otros horizontes.La sucesin de distintos horizontes se denomina perfil de un suelo. Los suelos no son uniformes en el sentido vertical o en la profundidad, presentando variaciones en capas de diferente composicin y color.

CAUSAS DE LA DEGRADACIN O DESTRUCCIN DE LOS SUELOS.Los fenmenos ms intensos de meteorizacin tienen lugar en un espesor limitado, los dos primeros metros de la superficie donde se asienta la actividad biolgica. Los factores que condicionan las caractersticas de la meteorizacin y por lo tanto, la evolucin de un suelo, son el clima, la topografa, los organismos vivos, la roca madre y el tiempo transcurrido. El resultado es la formacin de un perfil de suelo.

Meteorizacin: consiste en la alteracin que experimentan las rocas en contacto con el agua, el aire y los seres vivos.Meteorizacin fsica o mecnica: es aquella que se produce cuando, al bajar las temperaturas que se encuentran en las grietas de las rocas, se congelan con ella, aumenta su volumen y provoca la fractura de las rocas. Meteorizacin qumica: es aquella que se produce cuando los materiales rocosos reaccionan con el agua o con las sustancias disueltas en ella. Erosin: consiste en el desgaste y fragmentacin de los materiales de la superficie terrestre por accin del agua, el viento, etc. Los fragmentos que se desprenden reciben el nombre de detritos. Transporte: consiste en el traslado de los detritos de un lugar a otro. Sedimentacin: consiste en el depsito de los materiales transportados, reciben el nombre de sedimentos, y cuando estos sedimentos se cementan originan las rocas sedimentarias.

Un suelo normal tiene generalmente cuatro horizontes:

Horizonte O: De color negro y con materiales orgnicos en diferentes etapas de descomposicin. Es la parte ms frtil del suelo.

Horizonte A: De color pardo o marrn, con materias orgnicas e inorgnicas (arena, arcilla, limo, cascajo).

Horizonte B: De diferentes colores segn la composicin (castao, amarillo, blanco, rojo). Predominan las materias inorgnicas (arena, arcilla, piedras, compuestos minerales, etc.).

Horizonte C: Es la roca madre, que puede estar muy superficial o a gran profundidad.

En un perfil del suelo no siempre estn presentes todos los horizontes. Esto se debe a dos causas principales: Por la erosin, o sea, el desgaste causado por el agua o el viento, uno o varios horizontes han sido eliminados. Por estos procesos pueden desaparecer el horizonte O (materia orgnica); los horizontes O y A, y, en casos graves, los horizontes O, A y B.

Por falta de culminacin de los procesos de formacin del suelo pueden faltar uno o varios horizontes. Esto es frecuente en las zonas desrticas, donde por la aridez no se han desarrollado las plantas y no se han formado los horizontes 0 y A.

Que tipos de suelo hay?La textura general de un suelo depende de las proporciones de partculas de distintos tamaos que lo constituyen. Las partculas del suelo se clasifican como arena, limo y arcilla. Las partculas de arena tienen dimetros entre 2 y 0,05 mm, las de limo entre 0,05 y 0,002 mm, y las de arcilla son menores de 0,002 mm. En general, las partculas de arena pueden verse con facilidad y son rugosas al tacto. Las partculas de limo apenas se ven sin la ayuda de un microscopio y parecen harina cuando se tocan. Las partculas de arcilla son invisibles si no se utilizan instrumentos y forman una masa viscosa cuando se mojan.En funcin de las proporciones de arena, limo y arcilla, la textura de los suelos se clasifica en varios grupos definidos de manera arbitraria. Algunos son: la arcilla arenosa, la arcilla limosa, el limo arcilloso, el limo arcilloso arenoso, el fango arcilloso, el fango, el limo arenoso y la arena limosa.

PRINCIPALES TIPOS DE SUELOSLos suelos que interesa conocer a la Ingeniera Civil, en trminos generales, podemos agruparlos en suelos friccionantes, cohesivos y mixtos: 1.-Suelos friccionantes:Proviene de la erosin de las rocas. Estos suelos no poseen cohesin, solamente friccionan entre si. A estos suelos independientemente a su forma, dureza, color, etc., en orden de tamao decreciente, se les denomina como sigue: rocas sueltas, boleos, cantos rodados, gravas, arenas y limos. Las dimensiones convencionales de estos suelos es como sigue:

TAMAO DE LOS AGREGADOS SEGN A.S.T.M. A.S.C.E. NOMBRETAMAOBoleo12 pulg. (30.5 cm.) o masCanto rodado 3 pulg. (7.6 cm.) a 12 pulg. (30.5 cm.)Grava gruesa pulg. (1.9 cm.) a 3 pulg. (7.6 cm.)Grava fina T. N 4 (4.76 mm.) a pulg. (1.9 cm.)Arena gruesa T. N 10 (2 mm.) a T N 4 (4.76 mm.)Arena media T. N 40 (0.42 mm.) a T N 10 (2mm.)Arena finaT. N 200 (0.074mm.) a T. N 40 (0.42 mm.) ROCAS SUELTAS.- Sus dimensiones son variables (aproximadamente de m. mas). Estos suelos son inestables sobre todo cuando son acumulaciones de grandes trozos de piedras y depsitos en laderas abruptas. BOLEOS Y BLOQUES.- Sus dimensiones pueden oscilar desde 30.5 cm a mas. Son suelos conformados por piedras de forma variable, desde los redondeados hasta los angulares. CANTO RODADOS.- Son suelos que provienen de pequeas piedras que han sido rodados por accion de las aguas de los ros o mar, sus dimensiones varan entre 7.6 cm y 30.5 cm. GRAVAS.- Denominado tambin RIPIO. Estos suelos son tpicamente arrastrados por los ros y en su avance se va desmenuzando por abrasin, pulindose parcialmente. Sus dimensiones varan entre 4.76 cm y 7.6 cm.

ARENAS.- Son suelos sin cohesin. Cuando provienen de un transporte fluvial son generalmente de granulometra heterognea. al tacto son fuertemente rugosos, salvo las arenas muy finas que tienen rugosidad apenas perceptibles, sus dimensiones varan entre 0.074 mm y 4.76 mm. LIMOS.- Son suelos de grano fino con poco o nada de plasticidad, al tacto dan la sensacin de talco o harina. Se distinguen dos tipos de limos, inorgnicos y orgnicos. 2.-SUELOS COHESIVOS.- Estos suelos provienen de la descomposicin qumica de las rocas. Este tipo de suelo esta caracterizado por una gama de arcillas.

Arcillas.- Son suelos de partculas microscpicas y ultramicroscpicas. Las arcillas puras son raras y la mayora de las veces estn mezcladas en especial con limos muy finos. En su estado hmedo la arcilla se pega a las manos y tambin al tacto da una sensacin jabonosa. Son difciles de compactar cuando estn hmedas. No pueden ser moldeadas con los dedos y no pueden excavarse sin la ayuda de pico o barreta cuando las arcillas son duras o rgidas.

3.- SUELOS MIXTOS.- Existen tambin otros tipos de suelos que participan a la vez de las propiedades friccionantes y cohesivas. De estos suelos se mencionan a los siguientes: MORRENAS.- Son depsitos glaciares no estn estratificados y estn compuestos de una mezcla heterognea de arcillas, limos, arenas, gravas, cantos rodados y piedras de diferentes tamao. El suelo morrenico abunda en la sierra peruana, generalmente por encima de los 3.500 m.s.n.m.

CALICHE.- Son suelos predominantemente friccionantes finos cementados con carbono calcreos. Su formacin es en zonas ridas o semiridas. Segn Sowers el carbonato calcreo se deposita por la evaporacin del agua subterrnea que llega hacia la superficie por accin capilar. TURBA.- Son suelos fibrosos precedentes de la descomposicin de los materiales orgnicos y es tambin producto de transicin entre los vegetales y carbn de hulla. Es sumamente comprensible, por tanto inadecuada para todo propsito de Ingeniera Civil. TUFOS.- Son depsitos de agregados finos de minerales y fragmentos de roca muy pequeas, asignados por los volcanes durante las erupciones y que han sido transportados por el vientos o por el agua, constituyendo as las cenizas volcnicas.

RELACIONES DE PESOS Y VOLUMENES DE UN SUELO.1.- FASES DEL SUELO, SIMBOLOS Y DEFINICIONES. En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la solida, la liquida y la gaseosa. La fase solida esta formada por las partculas minerales del suelo y materia orgnica; la liquida por el agua, aunque en los suelos pueden existir otros lquidos de menor significacin, la fase gaseosa comprende sobre todo el aire o bien puede estar presentes otros gases (CO2, vapores sulfurosos etc.)Las fases liquido y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacos, mientras que la fase solida constituye el volumen de los solidos. Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacos estn ocupados por agua. En este caso el suelo consta de solo dos fases: la solida y liquida. Muchos suelos yacientes bajo el nivel fretico son totalmente saturados. En el laboratorio de mecnica de suelos puede determinarse fcilmente el peso de las muestras hmedas, el peso de las muestras secadas al horno y el peso especifico relativo de los suelos. Ests magnitudes son relaciones sencillas y practicas que son necesarias para poder medir algunas otras magnitudes en trminos de estas.En la siguiente figura representa el esquema de una muestra de suelo, en el que aparecen las fases principales, as como los conceptos de uso mas comn y con los smbolos con que se indicaran:

Vm =volumen total de las muestra del suelo (volumen de la masa)Vs= volumen de la fase solida de la muestra (volumen de solidos) Vv= volumen de los vacos de la muestra de suelo (volumen de vaco)Vw= volumen de la fase liquida contenida en la muestra (volumen de agua)Va= volumen de la fase gaseosa de la muestra (volumen de aire)Wm= peso total de la muestra del suelo (peso de la masa)Ws= peso de la fase solida de la muestra del suelo (peso de solidos)Ww= peso de la fase liquida de la muestra (peso del agua)Wa= peso de la fase gaseosa de la muestra, considerando cero en Mecnica de suelos.

FASE GASEOSAFASE LIQUIDAFASE SOLIDAVaVwVsWwW=0WsWmVmVvVs Existe problema para definir el peso de los solidos, sea el suelo seco, obtenido eliminando la fase liquida. El problema proviene del hecho de que la pelcula de agua adsorbida no desaparece por completo al someter el suelo a una evaporacin en horno, a temperaturas practicas; la cuestin esta convencionalmente resuelta en mecnica de suelos al definir como estado seco de un suelo al que se obtiene tras someter el mismo a un proceso de evaporacin en un horno, con temperaturas de 105c a 110c y durante un periodo suficiente para llegar a peso constante, lo que se logra generalmente en 18 o 24 horas. 2.- RELACIONES DE PESOS Y VOLUMENESEn mecnica de suelos se relaciona el peso de las distintas fases con sus volmenes correspondientes, por medio del concepto de peso especifico. Se distinguen los siguientes pesos especficos: 3.-RELACIONES FUNDAMENTALES PARA EL MANEJO DE LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS SUELOSLa siguiente figura esquematiza lo referente a la proporcin de vacos y porosidad. GASESLIQUIDOSSOLIDOSVvVsVmDETERMINACION EN LABORATORIO DEL PESO ESPECIFICO DE LA MASA DE UN SUELO.DETERMINACION EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE AGUA DE UN SUELO 1.-Una muestra de arcilla saturada pesa 1526 g. Despus de secada al horno su peso pasa a ser 1053 g. si el Ss vale 2.70, calcule e, n, w, Ym, Y, Yd. cm3 grs.

FASE LQUIDAFASE SLIDA47339086347310531526