pasos para poder obtener un buen anÁlisis de suelo
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8/16/2019 PASOS PARA PODER OBTENER UN BUEN ANÁLISIS DE SUELO
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Fases del suelo (sólida, líquida y gaseosa).
Donde:
Vm = Volumen total de la muestra de suelo
Vs = Volumen de la fase sólida de la muestra
Vv = Volumen de los vacíos de la muestra de suelo
Vw = Volumen de la fase sólida contenida en la muestra
Va = Volumen de la fase gaseosa de la muestra (aire o gas)
Wm = Peso total de la muestra del suelo
Ws = Peso de la fase sólida de la muestra de suelo
Ww = Peso de la fase líquida de la muestra
Wa = Peso de la fase gaseosa de la muestra (aire=0)
Volúmenes Pesos
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RELACIONES DE PESOS Y VOLÚMENES
En el curso se relaciona el peso de las distintas fases con sus volúmenes correspondientes,por medio del concepto de peso específico, es decir de la relación entre el peso de lasustancia y su volumen.
Se distinguen los siguientes pesos específicos:
a) Peso específico de la masa del suelo (). Peso de la muestra de las tres fases sobre suvolumen.
b) Peso específico de la fase sólida del suelo (). Peso de la fase sólida sobre el volumenque ocupa la fase sólida.
El peso específico relativo se define como la relación entre el peso específico de unasustancia y el peso específico del agua, destilada y sujeta a una atmósfera de presión.
c) Peso específico relativo de la masa del suelo (). Por definición:
d) Peso específico relativo de la fase sólida del suelo (), para el cual se tiene
Peso Específico relativo de algunas partículas/minerales más importantes de los suelos
Partícula Peso específico
Aragonito 2.94
Atapulgita 2.3
Augita 3.20-3.4
Biotita 2.80-3.2
Calcita 3.72
Caolinita 2.60-2.64
Clorita 2.60-3.00Cuarzo 2.64-2.65
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Dolomita 2.80-290
Mematica hidratada 4.3
Hornablenda 3.20-3.50
Lilita 2.60-2.86
Limonita 3.60-4.00
Magnetita 4.97-5.18
Montmorillonita 2.65-2.84
Moscovita 2.70-3.10
Ortosa 2.50-2.62
Serpentina 2.10-2.70
Talco 2.70-2.80
Turba 1.10-2.70
Hematitas 5.20-5.30
Yeso 2.31-2.3
RELACIONES FUNDAMENTALES
Las relaciones que se dan son importantes, para el manejo comprensible de las propiedadesmecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido físico; esimprescindible para poder expresar en forma asequible los datos y conclusiones de laMecánica de suelos.
a) RELACIÓN DE VACÍOS (e), Oquedad o Índice de poros a la relación entre el volumen delos vacíos y el de los sólidos de un suelo:
e VvVs
En la práctica no suelen hallarse valores menores de 0.25 (arenas muy compactas confinos) ni mayores de 15, en el caso de algunas arcillas altamente comprensibles.
b) POROSIDAD de un suelo a la relación entre su volumen de vacíos y el volumen de sumasa. Se expresa como porcentaje:
n% VvV x100 Esta relación puede variar de 0 (en un suelo ideal con sólo fase sólida) a 100 (espaciovacío). Los valores reales suelen oscilar entre 20% y 95%.
c) GRADO DE SATURACIÓN (G) de un suelo a la relación entre su volumen de agua y elvolumen de sus vacíos. Suele expresarse también como un porcentaje:
G% VVv x100
Varía de 0 (suelo seco) a 100% (suelo totalmente saturado).
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d) CONTENIDO DE AGUA O HUMEDAD (w) a un suelo, la relación entre el peso de aguacontenida en el mismo y el peso de fase sólida. Suele expresarse como un porcentaje:
w% W
Ws x100
CORRELACIÓN ENTRE LA RELACIÓN DE VACÍOS Y LA POROSIDAD
1
1 −
PESO ESPECÍFICO SECO Y SATURADO
a) Peso volumétrico seco()
El primero es un valor particular de para el caso en que el grado de saturación delsuelo sea nulo:
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El peso específico saturado es el valor de cuando =100%
.
SUELOS SATURADOS
Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados poragua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular, de sólo dos fases, la sólida yla líquida. Muchos suelos yacentes bajo el nivel freático son totalmente saturados.
RELACIONADO CON LA PROPORCIÓN DE VACIOS
e ; hacemos Vs=1
Entonces: Vv=e
Ss
; donde: Ws=VsSs γo Ss γo
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Hallando las relaciones importantes:
A) PESO ESPECÍFICO DE LA MUESTRA:
1
1
B) PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LA MUESTRA:
1
C) CONTENIDO DE HUMEDAD:
RELACIONADO CON LA PROPORCIÓN DE VACIOS
; hacemos 1
Donde: =
; entonces 1 −
Hallando las relaciones importantes:
A) PESO ESPECÍFICO DE LA MUESTRA:
1 − 1 [ 1 − ]
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B) PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LA MUESTRA:
1 −
C) CONTENIDO DE HUMEDAD:
1−
1−
RELACIONADO CON EL CONTENIDO DE HUMEDAD:
ω Hacemos: W
Donde: =
entonces
Hallando las relaciones importantes:
A) PESO ESPECÍFICO DE LA MUESTRA:
1 1 1 1
B) PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LA MUESTRA:
1
1
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C) PESO ESPECIFICIO APARENTE:
()
= +
SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS
RELACIONADOS CON LA PROPORCIÓN DE VACIOS:
; hacemos =1 Entonces: =e
; donde: =
ω
; donde:
W
Hallando las relaciones importantes:
A) PESO ESPECÍFICO DE LA MUESTRA:
1 1 1
B) PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LA MUESTRA:
1 1
C) GRADO DE SATURACIÓN:
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SUELOS SUMERGIDOS
Atención especial debe darse al cálculo de pesos específicos de suelos situados bajo el nivelfreático. En tal caso, el empuje hidrostático ejerce influencia en los pesos, tanto específicoscomo específicos relativos.
El peso específico relativo de la materia sólida sumergida vale
´ – 1Pues el empuje hidrostático neto es el peso en agua del volumen desalojado por los sólidos.
´ – 1Los pesos específicos correspondientes son:
´ ´ –
´ ´ – Puede obtenerse, teniendo en cuenta las formulas anteriores, que:
´ − 11 − 11
Y también
´ − 1
I. CÁLCULOS
MUESTRA DE SUELO NATURAL (arena) CERCA A LA ESCUELA DE ING. CIVIL
TOMA DE DATOS
Peso capsula (cilindro): 78.419 gr.
Peso capsula + peso de suelo: 582 gr.
Nºmuestra Peso tara
(Wt)
(0)
Peso tara +
suelo natural
en gr
(1)
Peso tara
+ suelo
seco en gr
(2)
Peso agua en
gr (Ww=1-2)
Peso suelo
seco en gr
(Ws=2-0)
C1-N 27.731 168.990 163.726 5.264 135.995
C2-N 27.359 168.031 162.708 5.323 135.349
C3-N 27.916 166.683 162.139 4.544 134.223
Promedio 27.669 167.901 162.858 5.044 135.189
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Contenido de humedad o agua en promedio:
Según fórmula:
%
100 ..
100 3.731%
1.1. Obtención de datos de la muestra:
Peso Tara = 27.731 gr
Peso de tara + Suelo natural = 1687.990 gr
Peso de Tara + Suelo Seco = 163.726 gr
Peso de fiola = 153 gr.
Peso de Fiola + peso específico del agua (W2) = 675 gr.
Peso de Fiola + peso específico del agua + Suelo (W1) = 765 grVolumen de muestra: 275.525 cm3
Muestra parcial de la capsula o cilindro
− 163.726 −27.731 135.995
− 135.995 1/135.995 − 765 675 2.957
. . / 45.991
− 141.259 −135.995 5.264
135.995 5.264 141.259
.
1.828 gr/
141.259 1.828 / 77.275
− 77.275 − 5.264 45.991 26.020
W % WWs x 100 5.264 gr
135.995 gr x 100 3.871%
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Muestra total de la capsula o cilindro:
− 582 − 78.419 503.581
275.525
503.581
275.525 1.828/
− 0.039 503.581 −
1.039 503.581
484.679
− 503.581 −484.679 18.902
484.679 2.957 / 163.9093
18.902
− 275.525 −18.902 163.909 92.714
FASE SÒLIDA
FASE LÌQUIDA
FASE GASEOSA Va=26.020
Vw=5.264
Vs=45.991
Vv =31.284
Vm=77.275
Wa=0
Ww=5.264
Ws=135.995
Wm=141.259
PESOS (gr ) VOL MENES (cm3)
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1.2. Peso específico de la masa del suelo o Peso volumétrico.
γ
V 503.581
275.525 1.828/
1.3. Peso específico (real o absoluto) de la fase sólida del suelo.
γs=
484.679163.909 2.957/
1.4. Peso específico relativo de la masa de suelo.
S
. 1.828
1.5. Peso específico relativo de la fase sólida del suelo.
Ss
2.9571 2.957
1.6. Relación de vacíos, oquedad o índice de poros.
111.616163.909 0.681
1.7. Porosidad de un suelo
% 100 111.616275.525 100 40.510%
FASE SÒLIDA
FASE LÌQUIDA
FASE GASEOSA Va=92.714
Vw=18.902
Vs=163.909
Vv =111.616
Vm=275.525
Wa=0
Ww=18.902
Ws=484.679
Wm=503.581
PESOS (gr ) VOL MENES (cm3)
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1.8. Grado de saturación de un suelo.
% VVv 100 18.902111.616 x 100 16.935%
1.9. Contenido de gua o humedad de un suelo.
W% WWs x 100 18.902484.679 x 100 3.900%
1.10. Grado de saturación del aire.
GA % VAVv x 100 92.714cm111.616cm x 100 83.065%
1.11. Peso específico seco.- cuando el grado de saturación del suelo sea nulo 0%.
γd WsV 484.679gr
275.525cm 1.759gr/cm
1.12. Peso específico saturado.- cuando el grado de saturación del suelo sea 100%
γat Ws WV 484.67918.902
275.525 1.828gr/cm
II. Referencias Normativas
AASHTO 100
ASTM D854
Norma Técnica Peruana NTP 339.089
III. Bibliografía MTC E 113 – 2000 Eulalio Juárez Badillo, Alfonso Rico Rodríguez, Mecánica de suelos I
Manual MTC E 105 – 2000 Manual MTC E 108 - 2000