Aplicar los conocimientos sobre las propiedades ndice, hidrulicas y mecnicas de los suelos para comprender su comportamiento y utilizarlos adecuadamente en los proyectos de Ingeniera Civil.

Tomar decisiones, con base en los elementos tericos adquiridos, que permitan el mejor empleo de los suelos en la construccin de obras civiles.

1. 1 Origen y formacin de los suelos. 1. 2 Factores Geolgicos que influyen en las propiedades de los

suelos. 1. 3 Caractersticas y estructuracin de los suelos.

1.3.1 Tipos de estructuras Simple Panaloide Floculenta Compuesta Castillo de naipes Dispersa

1. 4 Clasificacin de las arcillas en base a su estabilidad. 1.4.1 Arcillas caolinitas ( estables ) 1.4.2 Arcillas illitas (colapsables )

1.4.3 Arcillas montmorillonitas (expansivas )

Definicin de Ingeniera de suelos. Es la aplicacin de los principios de la mecnica de suelos a problemas prcticos.

Definicin de Ingeniera Geotcnica. Es la ciencia y

practica de aquella parte de la ingeniera civil que involucra materiales naturales encontrados cerca de la superficie de la tierra.

Definicin de mecnica de suelos. Es la rama de la ciencia que trata el estudio de sus propiedades fsicas y el comportamiento de masas de suelos sometidas a varios tipos de fuerzas.

Definicin de suelo. Agregado no cementado de granos minerales y materia orgnica descompuesta ( partculas slidas) junto con el liquido y gas que ocupan los espacios vacos entre las partculas slidas.

El primer registro de uso de suelos como material de construccin se perdi en la antigedad y durante mucho tiempo el arte de la ingeniera fue emprico.

La mecnica de suelos surgi como ciencia en 1925 cuando el ingeniero Kart Terzaghi publico su obra Erdbaumechanik .

Costra liquid viscosa

ROCAS

IGNEAS

METEORIZACION

,PLEGAMIENTOS,

AGRIETAMIENTOS

DELA CORTEZA

SUELOS RESIDUALES

TRANSPORTADOS

POR GRAVEDAD

TRANSPORTADOS POR

VIENTO, ,AGUA, O NIEVE

SUELOS

DEPOSITADOS

METEORIZACION

ENDURECEN POR

CONSOLIDACION Y

CEMENTACION

RETRANSPORTADOS

Y DEPOSITADOS ROCAS

SEDIMENTARIAS

NUEVAS

FORMACIONES

CAMBIOS

AMBIENTALES LOS

SOMETEN A

METEORIZACION

NUEVOS SUELOS

RESIDUALES

PROCESOS DE

EROSION Y

TRANSPORTE

NUEVOS SUELOS

DEPOSITADOS A

A

B

ENTERRADOS DEBAJO DE

SEDIMENTOS QUE SE HAN

ACUMULADO

MINERALES SON SOMETIDOS

A CALOR+PRESION+FUERZA

CORTANTE SE ALTERAN Y SE

DISTORSIONAN

ROCAS METAMORFICAS

METEORIZACION

AL QUEDAR

EXPUESTAS

SUELOS

RESIDUALES

CALOR

+PRESION+ADICION

DE NUEVOS

MINERALES

PROVENIENTES DE

MASAS FUNDIDAS

INTERIORES

ROCAS IGNEAS B

Corteza terrestre

Ataque de

aire y agua Desintegracin

mecnica

Descomposicin

qumica

Intemperizacin de la roca

por agentes fsicos, como

cambios en la temperatura,

accin de la

descongelacin del agua,

etc.

Accin de agentes

qumicos que atacan

las rocas modificando

su constitucin

mineralgica o qumica

Arenas ,

limos y

solo en

casos

especiales

arcillas

Agente principal

agua

oxidacin

hidratacin

carbonatacion

Productos de

Ataque del

Intemperismo

Suelos

residuales

Suelos

transportados

Mismo

sitio

Removidos por

Agentes geolgicos

Agua, viento, ros, corrientes de

agua superficial, gravedad, mares

, glaciares

Agua

Viento

Glaciares

Gravedad y escurrimiento de laderas

Corrientes de ros, lagos y mares

Tipos de Depsitos que forman los agentes de transporte

Depsitos de

talud Materiales gruesos

Corrientes de Ros

Corrientes de mares

Corrientes de lagos

Fuerzas y presiones de

glaciares

Depsitos aluviales Arenas, Limos, arcillas

Depsitos marinos Suelos estratificados

Depsitos lacustre Suelos finos

Depsitos glaciares Suelos heterogneos

Viento Depsitos eolicos

Loees y medanos

Escurrimiento de laderas y

colinas combinados con la

fuerza de gravedad

Limos hasta arena gruesa

1. La estructura granular o simple es propia de los suelos gruesos como las arenas y gravas, estando regida mayormente por las fuerzas de gravitacin, sin que existan fuerzas de adherencia entre las partculas. Las partculas se disponen apoyndose directamente unas sobre otras y cada partcula posee varios puntos de apoyo.

Desde el punto de vista ingenieril el comportamiento mecnico e hidrulico de un suelos de estructura simple queda definido principalmente por dos caractersticas : La compacidad del manto y la orientacin de sus partculas

Compacidad es el grado de acomodo alcanzado por las partculas del suelo dejando menos o mas vacos entre ellas.

Las estructuras simples pueden ser sueltas y compactas segn sea el grado de acomodo de sus partculas.

Los suelos sueltos tienen mayor capacidad de deformacin que los suelos de estructura simple compacta.

La orientacin de las partculas produce en los suelos distintas permeabilidades segn que el flujo del agua sea normal o paralelo a la direccin de la orientacin.

ESTRUCTURA

SIMPLE

SUELTA

ESTRUCTURA

SIMPLE

COMPACTA

2. La estructura apanalada o panaloide es tpica de las partculas de grano pequeo (0.002 mm o algo menores ) que se sedimentan en un medio continuo que normalmente es agua y en ocasiones aire; recuerda los panales de miel .

En estas partculas las fuerzas de gravedad ejercen un efecto

que hace que tiendan a sedimentarse , pero como tienen una masa pequea en su camino antes de llegar al fondo toca a otra partcula ya depositada y se desarrolla entre ellas una fuerza de adherencia que neutraliza el peso haciendo que la partcula quede detenida antes de concluir su camino ; otra partcula se le puede aadir antes de completar su carrera y el conjunto de ellas forma una celda con una cantidad importante de vacos a modo de un panal.

3. La estructura floculenta es observada en suelos menores de 0.02 mm, donde las partculas al tocarse se adhieren con fuerza y se sedimentan juntas, en su proceso de sedimentacin otras partculas se unen al grupo y forman un grumo, con estructura similar a un panal .

Cuando los grumos llegan al fondo forman a su vez un panal cuyas bvedas no estn formadas por partculas individuales sino por grumos y este mecanismo produce una estructura blanda y suelta con un gran volumen de vacos llamada estructura floculenta o panaloide de orden superior .

Floculos

4. Castillo de naipes. Esta estructura es tpica de suelos finos ( arcillas) . Las partculas finas que constituyen los suelos tienen forma laminar, donde la longitud y su ancho son de la misma magnitud pero su espesor es mucho menor ; adems la partcula tiene carga negativa en un extremo y positiva en el otro lo que ocasiona que se atraiga o repele con otras partculas vecinas.

Tomando en cuenta lo anterior las partculas de arcilla al sedimentarse por la accin elctrica entre ellas se disponen en una forma denominada castillo de naipes o floculada.

5. Estructura Dispersa. Estructura de suelos finos como las arcillas , que algunos veces al sedimentarse tienden a formar una estructura de castillo de naipes, pero que tienen puntos de contacto mutuos y no llegan a formar los castillos porque se deforman y sus ngulos entre laminillas cambian .

En los puntos de contacto existen presiones llamadas osmticas generadas por las deformaciones que son inversamente proporcionales a su espaciamiento.

Las presiones osmticas hacen que las partculas se separen y adopten una posicin como la de la figura.

6. Estructura compuesta. En la naturaleza las estructuras anteriores se encuentran rara vez en forma pura, pues al sedimentarse las partculas estas pueden ser de varios tamaos y tipos , para las que las leyes de la naturaleza rigen de modo diferente.

Este tipo de estructuracin es el mas comn y se define como un esqueleto mineral constituido por granos gruesos y por masas pequeas llamadas coloides (0.0002 mm) de floculos que se unen entre ellos.

En este tipo de estructura las partculas gruesas y finas se sedimentan de manera simultanea y puede ser en agua de mar o lagos con contenido de sales apreciable , donde el efecto floculante de las sales coexiste con el arrastre de los vientos , corrientes de agua , etc.

Los minerales que poseen los suelos son sustancias inorgnicas y naturales que tienen una estructura interna que se caracteriza por cierto arreglo de tomos o iones.

La composicin qumica y sus propiedades fsicas pueden ser fijas o variar dentro de ciertos limites.

Las propiedades fsicas son : color , lustre, la tonalidad de sus raspaduras , la forma de su cristalizacin, la dureza, la tenacidad, densidad, , etc.

La estructura atmico molecular del mineral es el factor mas importante para condicionar sus propiedades fsicas.

Suelos Finos Los suelos finos tienen

minerales (silicatos) que se encuentran en las rocas gneas y metamrficas.

Silicatos de aluminio Silicatos de Magnesio Estructura cristalina

cuyos tomos se disponen en laminas

Las laminas pueden ser de silicio o de aluminio.

Suelos Gruesos. Silicatos Feldespatos de

potasio, sodio calcio, micas, olivinos, serpentina.

xidos Cuarzo, limonita,

magnetita Carbonatos Calcita, dolomita,

sulfatos como la anhidrita y el yeso

Lamina de silicio. Un tomo de silicio entre cuatro de oxigeno.( tetraedro).

Lamina de aluminio . Un tomo de aluminio entre seis de 0xigeno.(Octaedros)

silicio

oxigeno

oxigeno

aluminio

oxigeno

Lamina de silicio Lamina de aluminio

O

O

O

Si

O

O

O

O

O

O

O

Al

1.4.1 Arcillas caolinitas ( estables ).Tipo de arcillas formadas por una lamina de silicio y una de aluminio que se superponen indefinidamente. La unin de estas arcillas es lo suficientemente fuerte y no permite la penetracin de molculas de agua entre ellas , por lo que es una arcilla estable en presencia del agua.

Lamina de

aluminio

Lamina

de silicio

1.4.2 Arcillas illitas . Arcilla formada por una lamina de aluminio entre dos de silicio que se superponen indefinidamente pero su constitucin interna forma grumos de materia que reducen el rea expuesta al agua por unidad de volumen y es por ello que son menos expansivas que las montmorillonitas y su comportamiento es mas favorable para el ingeniero civil.

1.4.3 Arcillas montmorillonitas (expansivas ). Arcilla formada por una lamina de aluminio entre dos de silicio que se superponen indefinidamente, su unin es dbil por lo que las molculas de agua pueden introducirse en la estructura con facilidad a causa de las fuerzas elctricas y produce un aumento de volumen de los cristales ,lo que se traduce en una expansin; por lo que la presencia del agua hace que estas arcillas sean inestables en presencia del agua y pueden producir problemas en las construcciones que se cimientan en este tipo de arcillas. Un ejemplo de estas arcillas es la bentonita que tiene origen volcnico.

Silicio

Silicio

Aluminio

Al

Al

Aluminio

Aluminio

Silicio

Silicio

Caolinita

Si

Si

Al

Al

Illita

Al

Si

Al

Al

Si

Al

Montmorilonita