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GEOTECNIA AO 2015

APUNTES DE

CTEDRA

Ministerio de Cultura y Educacin

Universidad Tecnolgica Nacional

Facultad Regional San Rafael

APUNTES DE GEOTECNIA 2014

Ing. MsC. Juan Guillermo Daz




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NDICE GENERAL

UNIDAD N 1 - MINERALES Y ROCAS

MINERALES Y ROCAS - CLASIFICACIN ........................................................................... 4

MINERALES .......................................................................................................................... 4

Definicin de mineral ........................................................................................................... 4

Clasificacin de los minerales .............................................................................................. 4

Identificacin de los minerales ............................................................................................. 5

Minerales que con ms frecuencia se presentan en las rocas ................................................. 8

ROCAS ................................................................................................................................. 10

Definicin de roca .............................................................................................................. 10

El Ciclo de las Rocas ......................................................................................................... 10

Rocas gneas ...................................................................................................................... 12

Rocas sedimentarias ........................................................................................................... 21

Rocas metamrficas ........................................................................................................... 26

PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS ............................................................. 28

Factores que afectan la descomposicin ............................................................................. 29

LOS SUELOS ........................................................................................................................... 30

DEFINICIN. ....................................................................................................................... 30

CLASIFICACIN SEGN EL ORIGEN .............................................................................. 30

TRANSPORTE DE SUELOS DESCOMPUESTOS .............................................................. 30

Suelos residuales ................................................................................................................ 30

Suelos Transportados ......................................................................................................... 30

SUELOS MS COMUNES ................................................................................................... 31

TAMAO Y FORMA DE LAS PARTCULAS DEL SUELO .............................................. 33

PROPIEDADES DE LOS SUELOS FORMADOS POR FRACCIONES MUY FINAS ......... 34

Composicin Mineralgica ................................................................................................ 34

Caractersticas de los principales Minerales Arcillosos ....................................................... 35

Agua Adsorbida e Intercambio Catinico ........................................................................... 36

ANLISIS MECNICO O GRANULOMTRICO DE LOS SUELOS ................................. 40

Representacin Abreviada de la Granulometra. ................................................................. 40

AGREGADOS DE SUELO ................................................................................................... 41

POROSIDAD - CONTENIDO DE HUMEDAD PESO UNITARIO ................................... 42

Relaciones de fase .............................................................................................................. 42






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Relacin de vacos, e .......................................................................................................... 44

DIAGRAMA DE FASE UNITARIO ..................................................................................... 50

CONSISTENCIA Y SENSIBILIDAD DE LAS ARCILLAS .................................................. 51

Consistencia de los suelos amasados .................................................................................. 53

CARTA DE PLASTICIDAD ................................................................................................. 54

CLASIFICACIN DE LOS SUELOS ....................................................................................... 55

IMPORTANCIA PRCTICA DE LA CLASIFICACIN DE LOS SUELOS ........................ 55

CARACTERSTICAS DE LAS PARTCULAS .................................................................... 56

ANLISIS GRANULOMTRICO ........................................................................................ 56

SISTEMA DE CLASIFICACIN HRB (HIGHWAY RESEARCH BOARD) O AASHTO ... 58

ASTM D3282 IRAM 10521 ................................................................................................ 58

Clasificacin de suelos del sistema ..................................................................................... 58

Cmputo del ndice de Grupo ............................................................................................ 59

UNIDAD N 2 - CONDUCTIVIDAD HIDRULICA

PERMEABILIDAD CONDUCTIVIDAD HIDRULICA ...................................................... 64

FORMAS DE CAPTACIN DEL AGUA EN LA NATURALEZA .......................................... 64

PROCEDENCIA DEL AGUA EN EL TERRENO ................................................................ 64

NIVEL FRETICO ............................................................................................................... 64

NIVEL PIEZOMTRICO ..................................................................................................... 64

CONCEPTO DE ACUFERO ................................................................................................ 65

CLASIFICACIN DEL AGUA PRESENTE EN SUELOS ................................................... 66

FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO ..................................................................................... 67

ALGUNAS DEFINICIONES ECUACIN DE FLUJO DE DARCY ...................................... 67

MOVIMIENTO DEL FLUIDO EN EL SUELO. ................................................................... 67

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DEL MOVIMIENTO DE UN FLUIDO NO

COMPRESIBLE 67

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL VALOR DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

DEL SUELO. ........................................................................................................................ 70

RELACIN DE VACOS .................................................................................................. 70

TEMPERATURA DEL AGUA ......................................................................................... 70

ESTRUCTURA Y ESTRATIFICACIN ........................................................................... 70

AGUJEROS Y FISURAS .................................................................................................. 71






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TAMAO DE PARTCULAS ........................................................................................... 71

AIRE ENCERRADO Y MATERIALES EXTRAOS EN LOS VACOS ......................... 71

PERMEABILIDAD EN SUELOS GRANULARES .............................................................. 71

INFLUENCIA DEL LQUIDO CIRCULANTE EN LA PERMEABILIDAD DE SUELOS

FINOS ............................................................................................................................... 72

PERMEABILIDAD DE LAS ARCILLAS BLANDAS .......................................................... 73

ENSAYOS DE PERMEABILIDAD EN LABORATORIO .................................................... 74

PERMEABILIDAD EN MASAS ESTRATIFICADAS DE SUELO ...................................... 76

PRESIN NEUTRA NEGATIVA EN EL SUELO ................................................................ 79

CAPILARIDAD Y SUCCIN ........................................................................................... 79

GENERALIDADES DE SUELOS CONGELADOS ................................................................. 81

LEVANTAMIENTO POR CONGELAMIENTO .................................................................. 81

PERMEABILIDAD IN SITU .................................................................................................... 83

FLUJO HACIA UN NICO POZO ....................................................................................... 84

TENSIN EFECTIVA TENSIN NEUTRA GRADIENTE HIDRULICO CRTICO ...... 86

ESFUERZOS EN UN SUELO SATURADO CON INFILTRACIN ................................... 87

INFILTRACIN ASCENDENTE ........................................................................................ 87

INFILTRACIN DESCENDENTE ...................................................................................... 90

INFILTRACIN ....................................................................................................................... 90

ECUACIN DE CONTINUIDAD DE LAPLACE ............................................................ 91

CLCULO DE LA INFILTRACIN EN UNA RED DE FLUJO .......................................... 93

Gradiente hidrulico ............................................................................................................... 94

Licuacin esttica, Levantamiento, Ebullicin y Tubificacin ................................................ 94

Gradiente hidrulico crtico .................................................................................................... 95

Distribucin de la presin neutra ............................................................................................ 95

Fuerzas ascendentes ............................................................................................................... 96

CONSTRUCCIN DE LA RED DE FILTRACIN .............................................................. 96

LA FILTRACIN EN SUELOS CON ANISOTROPA TRANSVERSAL ........................ 98

DRENAJES ............................................................................................................................. 100

MTODOS DE CONTROL DEL AGUA SUBTERRNEA ............................................... 100

FACTORES QUE TIENEN INFLUENCIA EN LA ELECCIN DEL TIPO DE DRENAJE 100

MTODOS DE DRENAJE .................................................................................................. 101

POZOS SUPERFICIALES, ZANJAS Y TRINCHERAS DRENANTES .......................... 101

SISTEMA DE PUNTERAS FILTRANTES (WELL POINT) ....................................... 101






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MTODO DE DRENAJE POR POZOS PROFUNDOS CON EMPLEO DE INYECTORES

......................................................................................................................................... 102

POZOS PROFUNDOS CON BOMBAS DE EJE VERTICAL ......................................... 103

POZOS DE SANGRA O DRENES VERTICALES DE CONEXIN ............................. 103

ELECTROSMOSIS ...................................................................................................... 103

DRENAJE POR DESECACIN ...................................................................................... 103

RESUMEN SOBRE LOS MTODOS DE DRENAJE ..................................................... 105

FILTROS ............................................................................................................................. 106

BIBLIOGRAFA ................................................................................................................. 107

UNIDAD N 3 - COMPRESIBILIDAD TENSIONES

COMPRESIBILIDAD EN ESTRATOS CONFINADOS DE SUELOS. ..................................112

INTRODUCCIN. ................................................................................................................112

PRUEBA DE CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL EN LABORATORIO. ....................113

COMPRESIBILIDAD DE MINERALES TRITURADOS Y DE SUELOS AMASADOS. ......113

ARENAS INALTERADAS. ..................................................................................................115

ARCILLAS INALTERADAS NO SENSITIVAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS. .....115

ARCILLAS INALTERADAS PRECONSOLIDADAS. ..........................................................118

RELACIN DE PRECONSOLIDACIN (OCR)...................................................................121

RESUMEN DE LOS MTODOS PARA DETERMINAR LA COMPRESIBILIDAD DE

ESTRATOS NATURALES DE ARCILLA. ...........................................................................122

VALORES TPICOS DE LOS PARMETROS DE ASENTAMIENTO POR

CONSOLIDACIN Y RELACIONES EMPRICAS..............................................................123

CONSOLIDACIN DE CAPAS DE ARCILLA. ...................................................................123

TEORA DE LA CONSOLIDACIN. ...................................................................................125

FORMA EN QUE SE PRODUCE LA CONSOLIDACIN. ...................................................125

CLCULO DE LA VELOCIDAD DE CONSOLIDACIN. ..................................................127

CLCULO DEL COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD cv.............................................131

MTODO DEL LOGARITMO DEL TIEMPO. .....................................................................131

MTODO DE LA RAZ CUADRADA DEL TIEMPO. .........................................................131

VALORES TPICOS DEL COEFICIENTE DE CONSOLIDACIN......................................132

PRE COMPRESIN. .............................................................................................................133

DRENES DE ARENA. ..........................................................................................................134

DRENES DE FRANJAS O FAJAS. .......................................................................................134






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RESUMEN DE CONSOLIDACIN. .....................................................................................135

TENSIONES Y DEFORMACIONES.....................................................................................135

TENSIONES Y DEFORMACIONES NORMALES. ..............................................................135

DEFORMACIONES VOLUMTRICAS. ..............................................................................135

TENSIONES Y DEFORMACIONES DE CORTE. ................................................................136

RESPUESTA DEL MATERIAL A LAS CARGAS Y DESCARGAS NORMALES. ..............136

RESPUESTA DEL MATERIAL A LAS FUERZAS DE CORTE. ..........................................139

SUPERFICIE DE FLUENCIA. ..............................................................................................139

LEY DE HOOKE. .................................................................................................................140

ESTADO GENERAL DE TENSIONES. ................................................................................140

ESFUERZOS DEBIDOS A CARGAS APLICADAS. ............................................................141

CARGA PUNTUAL VERTICAL. .........................................................................................142

CARGAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS SOBRE UNA FRANJA INFINITA. ..........144

CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA SOBRE UN REA RECTANGULAR. .........144

CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA SOBRE UN REA CIRCULAR. ..................145

DIAGRAMA DE INFLUENCIA DE NEWMARK.................................................................145

CLCULO APROXIMADO DEL INCREMENTO DEL ESFUERZO VERTICAL. ..............146

BULBOS DE ESFUERZOS. ..................................................................................................147

BIBLIOGRAFA ...................................................................................................................148

UNIDAD N 4 - CONDICIONES DE ROTURA DE LOS SUELOS

CONDICIONES DE ROTURA DE LOS SUELOS .................................................................. 152

RESPUESTAS TPICAS DE LOS SUELOS A LAS FUERZAS CORTANTES ................... 152

Efectos del incremento en la tensin normal efectiva............................................................. 155

Efecto de la relacin de preconsolidacin .............................................................................. 157

Efecto del drenaje en los excesos de presin neutra ............................................................... 157

Efecto de la Cohesin ........................................................................................................... 158

Efecto de la tensin del suelo .................................................................................................................. 159

Efecto de la Cementacin...................................................................................................... 159

CUATRO MODELOS PARA INTERPRETAR LA RESPUESTA AL CORTE DE LOS SUELOS

................................................................................................................................................. 160

Criterio de rotura de Coulomb ............................................................................................... 160

Criterio de rotura de Taylor ................................................................................................... 165






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Criterio de rotura de Mohr Coulomb ..................................................................................... 166

Criterio de rotura de Tresca ................................................................................................... 168

IMPLICANCIAS PRCTICAS DE LOS CRITERIOS DE ROTURA .................................. 169

INTERPRETACIN DE LA RESISTENCIA AL CORTE DE LOS SUELOS ..................... 171

DETERMINACIN EN LABORATORIO DE LOS PARMETROS DE RESISTENCIA AL

CORTE..174

Ensayo simple para determinar el ngulo de friccin de suelos de grano grueso limpios ........ 174

PRUEBA DE CORTE DIRECTO (ASTM D3080 - IRAM 10534) ....................................... 174

PRUEBA TRIAXIAL DE CORTE ....................................................................................... 179

PRUEBA CONSOLIDADA DRENADA (CD) ................................................................. 181

PRUEBA CONSOLIDADA NO DRENADA (CU) .......................................................... 184

PRUEBA NO CONSOLIDADA NO DRENADA (UU) .................................................... 188

TIPOS DE ROTURA EN LAS MUESTRAS DE ENSAYOS DE COMPRESIN

TRIAXIAL.189

VENTAJAS DEL ENSAYO TRIAXIAL .......................................................................... 190

PRUEBA DE COMPRESIN SIMPLE SOBRE ARCILLA SATURADA (UC) .................. 190

USO DE LOS DISTINTOS ENSAYOS ............................................................................ 192

ENSAYOS DE CAMPO ....................................................................................................... 193

Ensayo de corte de paleta (VST) ....................................................................................... 193

Ensayo de penetracin estndar (SPT)............................................................................... 194

Ensayo de penetracin de cono (CPT) ............................................................................... 194

RELACIONES EMPRICAS PARA LOS PARMETROS DE RESISTENCIA AL CORTE

............................................................................................................................................. 195

RESUMEN .......................................................................................................................... 196

LICUACIN DE SUELOS ..................................................................................................... 197

SUELOS MS SUSCEPTIBLES A LICUAR. .................................................................... 197

BIBLIOGRAFA ................................................................................................................. 198

UNIDAD N 5 - TEORA DEL ESTADO CRTICO

FUNDAMENTOS DE LA TEORA DEL ESTADO CRTICO (TEC) ................................................... 201

INVARIANTES DE TENSIONES Y DEFORMACIONES ................................................................ 201

Tensiones medias........................................................................................................................... 201

Tensiones desviadora o tensin de corte ......................................................................................... 201

Deformaciones volumtricas .......................................................................................................... 202






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Deformaciones de corte, distorsionales o desviadoras ..................................................................... 202

Condicin axisimtrica, 2 = 3 2 = 3; 2 = 3 ........................................................................ 202

Deformacin plana, 2 = 0 .............................................................................................................. 202

Ley de Hooke utilizando invariantes de tensiones y deformaciones ................................................. 203

CAMINOS DE TENSIONES ............................................................................................................. 203

Conceptos Bsicos .................................................................................................................................... 203

Dibujando Trayectorias de tensiones usando los invariantes de tensin................................................ 204

Grfico de trayectoria de tensiones usando parmetros de tensin bidimensionales ......................... 209

CONCEPTO DE MODELO DE ESTADO CRTICO (CSM) ............................................................. 210

CONCEPTOS BSICOS ................................................................................................................... 213

Grficos paramtricos .................................................................................................................... 213

Superficie de rotura ....................................................................................................................... 215

Plastificacin del suelo .................................................................................................................. 216

ESTADO CRTICO RESISTENCIA DE LOS SUELOS ................................................................. 217

COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS EN LOS ENSAYOS DE CORTE ................................ 217

ESTADOS PICO, LTIMO Y RESIDUAL ....................................................................................... 219

Prediccin del comportamiento de los suelos normalmente consolidados y levemente preconsolidados bajo condiciones drenadas .............................................................................................................. 220

Prediccin del comportamiento de suelos normalmente consolidados o ligeramente preconsolidados

bajo condiciones de carga no drenadas ........................................................................................... 223

Prediccin del comportamiento de suelos fuertemente preconsolidados bajo condiciones de carga drenada y no drenada ................................................................................................................................ 226

Prediccin del comportamiento de los suelos de grano grueso utilizando el CSM ............................ 229

Fronteras del Estado Crtico ........................................................................................................... 229

Cambios de volumen y exceso de presiones neutras ....................................................................... 230

Efectos de las trayectorias en tensiones totales y efectivas .............................................................. 230

ELEMENTOS DEL MODELO DE ESTADO CRTICO .................................................................... 231

Superficie de fluencia .................................................................................................................... 231

Parmetros del Estado Crtico ........................................................................................................ 232

BIBLIOGRAFA ............................................................................................................................... 234

UNIDAD N 6 - CONDICIONES RESISTENTES DE LOS SUELOS

MEJORAMIENTO DE LAS CONDICIONES RESISTENTES DE LOS SUELOS .................. 237

COMPACTACIN; PRINCIPIOS GENERALES ................................................................ 237

PRUEBA PROCTOR ESTNDAR ...................................................................................... 238

EFECTOS DEL TIPO DE SUELO ....................................................................................... 239






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EFECTO DEL ESFUERZO DE COMPACTACIN ............................................................ 240

PRUEBA PROCTOR MODIFICADA .................................................................................. 241

ESTRUCTURA DEL SUELO COMPACTADO. ................................................................. 241

BENEFICIOS DE LA COMPACTACIN DE SUELOS ...................................................... 242

CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS Y EQUIPOS DE COMPACTACIN ............................... 243

COMPACTACIN EN CAMPO .......................................................................................... 243

COMPACTADOR DE RODILLOS DE RUEDAS LISAS ................................................ 244

COMPACTADORES NEUMTICOS ............................................................................. 244

COMPACTADOR PATA DE CABRA (SHEEPS FOOT) ............................................. 244

COMPACTADORES LISOS VIBRANTES. ...........................................................................244

COMPACTADORES NEUMTICOS VIBRANTES ....................................................... 244

COMPACTADORES DE IMPACTO ............................................................................... 245

USO DE LOS RODILLOS SEGN LAS CARACTERSTICAS DE LOS SUELOS............ 245

SELECCIN DEL TIPO DE MQUINA EN FUNCIN DEL TIPO DE SUELO SEGN LA

CLASIFICACIN AASHTO (Rutland y Dujisin, 1974 ) .................................................... 245

INDICACIONES PARA SELECCIONAR EL EQUIPO DE COMPACTACIN ................. 245

OTROS FACTORES A CONSIDERAR EN CAMPO. ..................................................... 246

TERRAPLENES DE PRUEBA ........................................................................................ 246

ESPECIFICACIONES PARA COMPACTACIN EN CAMPO .......................................... 248

DETERMINACIN DEL PESO ESPECFICO DE CAMPO DESPUS DE .. LA

COMPACTACIN ....... 249

BIBLIOGRAFA .................................................................................................................. 250

UNIDAD N 7 - EXPLORACIN DE SUELOS

EXPLORACIN DE SUELOS ................................................................................................. 253

PROGRAMA DE EXPLORACIN DEL SUBSUELO ......................................................... 253

Recoleccin de la Informacin Preliminar .......................................................................... 253

Reconocimiento ................................................................................................................. 253

Investigacin del Sitio ........................................................................................................................... 254

EXCAVACIONES EXPLORATORIAS, PERFORACIN Y MUESTREO ......................... 255

PROCEDIMIENTOS PARA EL MUESTREO DE SUELOS .................................................... 258

MUESTRAS INALTERADAS ............................................................................................. 259

Muestreo con tubo sacamuestras de media caa. ................................................................ 259

Cucharn raspador ............................................................................................................. 261






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Tubo de Pared Delgada ...................................................................................................... 261

Muestreador de Pistn ....................................................................................................... 262

Observacin de los niveles de agua .................................................................................... 262

PRUEBAS Y ENSAYOS IN SITU ........................................................................................... 264

ENSAYO SPT. (NORMA ASTM D 1586) ............................................................................ 265

Aplicaciones del SPT ......................................................................................................... 266

ENSAYOS DE CARGA POR PLACA - PRUEBA DE CARGA (ASTM D1194) ................. 268

ENSAYO DE PALETA (VANE TEST) (ASTM D 2573)...................................................... 269

PRUEBA DE PENETRACIN DE CONO ........................................................................... 272

PRUEBA DEL PRESURMETRO O PRESIMETRO (PMT) ASTM D4719 ................... 273

PRUEBA DEL DILATMETRO ......................................................................................... 273

EXTRACCIN DE NCLEOS DE ROCA .......................................................................... 274

MTODOS GEOFSICOS ........................................................................................................ 275

INFORME DE LA EXPLORACIN DEL SUELO .................................................................. 277

BIBLIOGRAFA................................................................................................................... 278

UNIDAD N 8 EMPUJES

EMPUJE DE SUELOS ............................................................................................................. 281

HIPTESIS FUNDAMENTALES ........................................................................................ 281

ESTADOS DE EQUILIBRIO PLSTICO ............................................................................ 283

Conceptos Fundamentales ................................................................................................. 283

Estados locales de equilibrio plstico ................................................................................. 285

TEORA DE RANKINE DEL EMPUJE DE LAS TIERRAS ................................................ 289

Empuje contra muros de sostenimiento .............................................................................. 289

Empuje activo de suelos sin cohesin. Muro de paramento vertical liso.............................. 289

Empuje activo en el caso de arena parcialmente sumergida que soporta una sobrecarga

uniforme..290

Empuje activo de suelos cohesivos. Muro de paramento interno vertical liso ...................... 291

Empuje pasivo de los suelos cohesivos. Muros de paramento interno vertical liso............. 293

INFLUENCIA DE LA RUGOSIDAD DEL MURO EN LA FORMA DE LA SUPERFICIE DE

DESLIZAMIENTO. .............................................................................................................. 294

CONCLUSIONES DE LA TEORA DE RANKINE ............................................................. 296

COEFICIENTES DE EMPUJE EN REPOSO PARA DISTINTOS TIPOS DE SUELOS ...... 297






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LA TEORA DE COULOMB DEL EMPUJE ACTIVO CONTRA MUROS DE

SOSTENIMIENTO ..298

INTRODUCCIN ................................................................................................................ 298

TEORA DE COULOMB ..................................................................................................... 298

CONSTRUCCIN GRFICA DE CULMANN .................................................................... 299

EMPUJE PRODUCIDO POR UNA CARGA LINEAL ............................................................. 303

PUNTO DE APLICACIN DEL EMPUJE ........................................................................... 306

EMPUJE PASIVO EN EL CASO DE SUPERFICIES DE CONTACTO RUGOSAS ............ 307

Definicin ......................................................................................................................... 307

Teora de Coulomb del empuje pasivo de las arenas ........................................................... 308

Empuje pasivo en el caso de suelos cohesivos .................................................................... 309

TIPOS DE MUROS DE RETENCIN Y MODOS DE ROTURA ........................................ 313

EMPUJE DE TIERRAS CONTRA ENTIBACIONES A CIELO ABIERTO ............................. 315

CONDICIONES DE DEFORMACIN IMPUESTAS POR LA ENTIBACIN ................... 317

EXCAVACIONES EN ARENA SECA O EN ARENA DRENADA ..................................... 318

EXCAVACIONES EN ARCILLA SATURADA. ...................................................................... 319

BIBLIOGRAFA................................................................................................................... 320

UNIDAD N 9 - CIMENTACIONES SUPERFICIALES

CIMENTACIONES SUPERFICIALES .................................................................................... 322

INTRODUCCIN ................................................................................................................ 322

CAPACIDAD DE CARGA DE ZAPATAS DE FUNDACIN POCO PROFUNDAS ......... 322

Definiciones ..................................................................................................................... 322

Hiptesis fundamentales ................................................................................................... 323

Mecanismos de rotura o falla ............................................................................................ 324

ESTADOS DE EQUILIBRIO PLSTICO ORIGINADOS EN EL SUELO

SITUADO DEBAJO DE ZAPATAS CONTINUAS ............................................................. 325

MTODOS APROXIMADOS PARA CALCULAR LA CAPACIDAD DE CARGA

DE ZAPATAS CONTINUAS .............................................................................................. 327

COMPARACIN DE LOS EFECTOS QUE TIENEN LOS TRMINOS EN LA

FORMULA DE CAPACIDAD DE CARGA ........................................................................ 328

FACTORES DE CORRECCIN DE CAPACIDAD DE CARGA ....................................... 329

CAPACIDAD DE CARGA DE ZAPATAS DE LONGITUD FINITA ................................. 329

EL FACTOR DE SEGURIDAD ........................................................................................... 330






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ASENTAMIENTOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES ............................................ 330

TIPOS DE ASENTAMIENTOS DE CIMENTACIONES .................................................... 330

ASENTAMIENTO INMEDIATO. ....................................................................................... 331

ASENTAMIENTO INMEDIATO DE CIMENTACIONES SOBRE ARCILLA

SATURADA............................................................................................................................. 331

RANGO DE LOS PARMETROS DEL MATERIAL PARA CALCULAR EL

ASENTAMIENTO INMEDIATO. ......332

PRUEBA DE PLACA EN CAMPO. .................................................................................... 333

CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE ............................................................................ 334

ASENTAMIENTO TOLERABLE EN EDIFICIOS .............................................................. 334

ASENTAMIENTOS LMITES TOTALES .......................................................................... 335

PRESIONES DE CONTACTO ................................................................................................ 336

PRESIONES DE CONTACTO EN LA BASE DE ZAPATAS RGIDAS ............................. 336

DEFINICIN DE REACCIN DE LA SUBRASANTE ...................................................... 337

BIBLIOGRAFA .................................................................................................................. 340

UNIDAD N 10 - CIMENTACIONES PROFUNDAS CIMENTACIONES PROFUNDAS .......................................................................................... 343

CIMENTACIONES CON PILOTES ..................................................................................... 343

Necesidad de las cimentaciones con pilotes........................................................................ 343

TIPOS DE PILOTES Y SUS CARACTERSTICAS ESTRUCTURALES ............................ 344

Pilotes de acero ................................................................................................................. 344

Pilotes de hormign ........................................................................................................... 345

Pilotes de madera. .............................................................................................................. 347

Comparacin de los diversos tipos de pilotes ..................................................................... 348

ESTIMACIN DE LA LONGITUD DE UN PILOTE .......................................................... 349

Pilotes de punta. ................................................................................................................ 349

Pilotes de friccin .............................................................................................................. 350

INSTALACIN DE LOS PILOTES ..................................................................................... 350

MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE CARGA ........................................................... 351

ECUACIONES PARA ESTIMAR LA CAPACIDAD DE CARGA DE PILOTES ................ 353

Capacidad de carga de un pilote de punta, QP .................................................................... 353

Capacidad de carga de un pilote por friccin, QS ................................................................ 353

Capacidad de carga admisible de los pilotes ....................................................................... 354






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FRMULAS PARA EL HINCADO DE PILOTES ............................................................... 354

PRUEBA DE CARGA EN PILOTES .................................................................................... 355

PILOTES SOMETIDOS A SOLICITACIONES ESPECIALES ............................................ 356

Friccin negativa en pilotes ............................................................................................... 356

Cargas laterales ................................................................................................................. 357

Empujes laterales transmitidos a travs del terreno ............................................................. 358

BIBLIOGRAFA................................................................................................................... 358

UNIDAD N 11 - CIMENTACIONES EN SUELOS ESPECIALES CIMENTACIONES SUELOS ESPECIALES ........................................................................... 361

INTRODUCCIN ................................................................................................................ 361

SUELOS COLAPSABLES ................................................................................................... 361

DEFINICIN Y TIPOS DE SUELOS COLASABLES ..................................................... 361

PARMETROS FSICOS DE IDENTIFICACIN ........................................................... 362

DISEO DE FUNDACIONES EN SUELOS NO SUCEPTIBLES A HUMEDECERSE ....... 364

DISEO DE CIMENTACIONES EN SUELOS SUSCEPTIBLES A LA HUMEDAD ......... 364

SUELOS EXPANSIVOS ...................................................................................................... 364

GENERALIDADES .......................................................................................................... 364

IDENTIFICACIN DE UN SUELO POTENCIALMENTE EXPANSIVO ........................... 365

IDENTIFICACIN MINERALGICA ............................................................................ 366

DETERMINACIN DE CIERTAS PROPIEDADES BSICAS DE LOS SUELOS ......... 366

MEDICIN DE LA EXPANSIN EN LABORATORIO ................................................. 369

CONSIDERACIONES DE CIMENTACIN PARA SUELOS EXPANSIVOS ................. 370

CONSTRUCCIN SOBRE SUELOS EXPANSIVOS....................................................... 371

SUELOS ERODABLES ........................................................................................................ 371

GENERALIDADES .......................................................................................................... 371

SUELOS DISPERSIVOS ...................................................................................................... 372

GENERALIDADES .......................................................................................................... 372

BIBLIOGRAFA................................................................................................................... 376






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UNIDAD N 12 - TALUDES

NECESIDAD DE SU ESTUDIO .............................................................................................. 380

ESTABILIDAD DE TALUDES ................................................................................................ 380

DEFINICIN ........................................................................................................................ 380

NOMENCLATURA DE LOS PROCESOS DE MOVIMIENTO ........................................... 381

TIPOS DE ROTURA DE UN TALUD .................................................................................. 383

Clasificacin de los movimientos en masa ......................................................................... 383

FACTOR DE SEGURIDAD ................................................................................................. 393

MODELOS DE DESLIZAMIENTO ..................................................................................... 394

MTODOS DE CLCULO .................................................................................................. 395

Equilibrio Lmite ............................................................................................................... 396

Taludes en arena seca sin cohesin .................................................................................... 397

Caractersticas generales de los deslizamientos en suelos cohesivos homogneos ............... 397

Propsito de los clculos de estabilidad .............................................................................. 398

Clculo de la resistencia al corte partiendo de los datos que se obtienen de deslizamientos

ocurridos ........................................................................................................................... 398

Procedimiento para determinar la estabilidad de taludes ..................................................... 399

Taludes en arcilla blanda.................................................................................................... 400

Taludes en suelos con cohesin y friccin interna ................................................................... 401

Mtodo de tablas o nmero de estabilidad .......................................................................... 402

Mtodo del talud infinito ................................................................................................... 408

Mtodo del bloque deslizante............................................................................................. 409

Mtodo Ordinario o de Fellenius ........................................................................................ 410

Mtodo de Bishop ............................................................................................................. 411

Mtodo de Janb ........................................................................................................................ 412

Comparacin de los diversos mtodos ......................................................................... 412

PREVENCIN, ESTABILIZACIN Y DISEO ................................................................. 412

Prevencin......................................................................................................................... 412

Elusin de la Amenaza ...................................................................................................... 413

Control .............................................................................................................................. 413

Estabilizacin .................................................................................................................... 414

SISTEMAS DE MONITOREO Y CONTROL ...................................................................... 416

Introduccin ...................................................................................................................... 416

Objetivo ........................................................................................................................... 416






Pgina | xiv

Condiciones de aplicacin ................................................................................................ 417

Mtodos empleados .......................................................................................................... 417

Sistemas de Alarmas ......................................................................................................... 419

BIBLIOGRAFA .................................................................................................................. 420

UNIDAD N 13 - PRESAS DE TIERRA Y MINERAS

OBJETIVO ........................................................................................................................... 424

PRESAS DE EMBALSE....................................................................................................... 424

INTRODUCCIN ................................................................................................................ 424

IMPORTANCIA TCNICA, ECONMICA Y SOCIAL ..................................................... 424

EFECTOS AMBIENTALES Y SOCIALES .......................................................................... 424

CONCEPTO SOBRE SEGURIDAD ..................................................................................... 425

OBSERVACIN Y VIGILANCIA ....................................................................................... 425

TIPOS DE PRESAS .............................................................................................................. 426

MATERIALES SUELTOS, TANTO DE TIERRA O ESCOLLERA ..................................... 426

FUERZAS ACTUANTES ..................................................................................................... 436

ESTUDIOS PREVIOS .......................................................................................................... 436

PLANTEAMIENTO GENERAL DE LOS EFECTOS DE UN EMBALSE ........................... 437

EFECTOS POSITIVOS DIRECTOS: ................................................................................... 437

EFECTOS NEGATIVOS: ..................................................................................................... 437

EFECTOS TRMICOS EN EL EMBALSE .......................................................................... 437

FINES DE LOS APROVECHAMIENTOS ........................................................................... 438

FACTORES FSICOS QUE INTERVIENEN EN LA ELECCIN DE TIPO DE PRESA.... 439

TOPOGRFICOS................................................................................................................. 439

GEOLOGA Y CONDICIONES DE CIMIENTOS ............................................................... 439

MATERIALES DISPONIBLES ............................................................................................ 439

DIMENSIONES Y EMPLAZAMIENTO DEL ALIVIADERO ............................................. 440

FACTORES DE DESARROLLO Y CONOCIMIENTOS TECNOLGICOS....................... 440

SUELOS PARA TERRAPLENES ........................................................................................ 440

EXPLORACIN DE SUPERFICIE ...................................................................................... 440

SUELOS FLUVIALES ......................................................................................................... 440

ALUVIONES TORRENCIALES .......................................................................................... 441

DEPSITOS GLACIARES .................................................................................................. 441






Pgina | xv

DEPSITOS MORNICOS ................................................................................................. 441

DEPSITO ELICOS .......................................................................................................... 441

DEPSITOS DE SUELOS RESIDUALES ........................................................................... 441

CIMENTACIN DE PRESAS DE TIERRA ......................................................................... 442

PRESAS HOMOGNEAS .................................................................................................... 442

PRESAS DE PANTALLA .................................................................................................... 442

PRESAS HETEROGNEAS ................................................................................................ 442

TIPOS DE CIMIENTOS ....................................................................................................... 443

CIMIENTOS EN ROCAS ..................................................................................................... 443

CIMIENTOS EN ARENA Y GRAVAS ................................................................................ 443

METODOS DE TRATAMIENTO DE LOS CIMIENTOS DE ARENA Y GRAVA ............. 443

ESPALDONES ..................................................................................................................... 444

COMPROBACIN DE LA ESTABILIDAD ........................................................................ 444

MATERIALES PARA ESPALDONES................................................................................. 445

FISURACIN DE NCLEOS .............................................................................................. 446

FISURAS TRANSVERSALES ............................................................................................. 446

PRESAS DE RESIDUOS MINEROS E INDUSTRIALES.................................................... 446

RESIDUOS ESTRILES ...................................................................................................... 447

RESIDUOS MINEROS E INDUSTRIALES PELIGROSOS ................................................ 447

PRESAS MINERAS ............................................................................................................. 448

COMPARACIN DE VOLUMEN ....................................................................................... 451

COMPARACIN ENTRE LOS DISTINTOS TIPOS DE DIQUES MINEROS .................... 452

BIBLIOGRAFA .................................................................................................................. 452

UNIDAD N 14 - MATERIALES DE USO GEOTCNICO

GAVIONES COLCHONES Y SACOS .............................................................................. 455

GAVIONES .......................................................................................................................... 455

USOS .................................................................................................................................... 455

COLCHONES....................................................................................................................... 457

GAVIONES SACO ............................................................................................................... 457

TIERRA ARMADA .............................................................................................................. 458

GEOSINTTICOS ................................................................................................................ 462

FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS GEOSINTTICOS.................................................. 462

GEOTEXTILES .................................................................................................................... 463






Pgina | xvi

GEOMALLA O GEOGRILLA ............................................................................................. 470

GEOMEMBRANAS ............................................................................................................. 471

GEODREN O GEOCOMPUESTOS DRENANTES ............................................................. 472

GEOCELDAS ....................................................................................................................... 473

GEOMANTAS O BIOMANTAS .......................................................................................... 474

BIBLIOGRAFA .................................................................................................................. 474

I.

INTRODUCCIN

CARPETA DE TEORA

GEOTCNIA 2015

APUNTES DE TEORA GEOTECNIA 2015 Ministerio de Cultura y Educacin

Universidad Tecnolgica Nacional Ing. MsC. Juan Guillermo Daz


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INTRODUCCIN La Geotecnia tiene como objetivo el estudio del comportamiento y caractersticas particulares y generales de las rocas y suelos, ante el desarrollo de obras de ingeniera civil inmersas en estos elementos, para observar, diagnosticar, prevenir, enfrentar y resolver el o los problemas geotcnicos en la construccin de grandes obras, por ejemplo: vas terrestres, presas, edificaciones, tneles, terraplenes, etc., sobre la base del anlisis cientfico e interdisciplinario de dichos problemas en una determinada obra civil. En la Geotecnia confluyen tres grandes ramas de las ciencias ingenieriles como la Mecnica de Suelos, que estudia la profundizacin en el conocimiento de teoras y tcnicas para su aplicacin prctica en los proyectos geotcnicos, donde en el fenmeno se analizan sus posibles factores desde diversas perspectivas, comprendiendo: exploracin y muestreo de suelos, estabilidad de taludes en suelos, empuje de tierras y elementos de retencin, terraplenes en suelos blandos, compactacin y propiedades de materiales compactados e instrumentacin en suelos y estructuras trreas; la Mecnica de Rocas, que estudia la aplicacin de las teoras de la mecnica de rocas en la resolucin de problemas geotcnicos prcticos, analizando las pruebas de campo y laboratorios, tratamiento de macizos rocosos, anlisis y diseo de obras en macizos rocosos e instrumentacin; y, por ltimo la Ingeniera Geolgica que, vincula a las dos primeras ramas, estudia la aplicacin de los conocimientos fundamentales de la geologa en la resolucin de problemas civiles para el diseo y construccin de proyectos geotcnicos, el rea de inters comprende la importancia de la geologa en obras civiles, estratigrafa y estructuras geolgicas, exploracin y muestreo, caracterizacin de macizos rocosos, clasificaciones geomecnicas y solucin de problemas geotcnicos. El planeamiento, ejecucin, desarrollo, economa y funcionalidad de cualquier obra de ingeniera civil dependern en gran parte de los recursos intelectuales que el geotecnista posea y aplique en su tarea profesional. La Geotecnia involucra de manera importante, tambin, los estudios socioeconmicos y de impacto ambiental, que se incorporan a los anlisis geotcnicos para convertir a esta disciplina en algo mucho ms amplio. En definitiva si se acepta, que el proyecto es el arte de tomar decisiones adecuadas para un problema dado, los aportes de esta disciplina, pueden ampliar el abanico de respuestas anta las decisiones que el profesional debe tomar. Este apunte tiene la intencin de guiar al alumno en el desarrollo de la ctedra, sin por eso dejar de lado la necesaria concurrencia a libros de cabecera en la materia. Agradezco al Lic. Serguio Dieguez y al Ing. Consultor Aldo Jos Liseno la inestimable colaboracin en la parte de Rocas y Presas.

APUNTES DE GEOTECNIA 2015 Ministerio de Cultura y Educacin


Facultad Regional San Rafael Lic. Cs. Geolgicas Sergio Dieguez

UNIDAD N 1

APUNTES DE CLASE

GEOTECNIA 2015

Rocas y Minerales - Rocas gneas sedimentarias y metamrficas. Anlisis granulomtrico. Parmetros caractersticos. Sistemas de Clasificacin.




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Contenido

MINERALES Y ROCAS - CLASIFICACIN ............................................................................ 4

MINERALES ........................................................................................................................... 4

Definicin de mineral ........................................................................................................... 4

Clasificacin de los minerales ............................................................................................... 4

Identificacin de los minerales. ............................................................................................. 5

Minerales que con ms frecuencia se presentan en las rocas.- ................................................ 8

ROCAS .................................................................................................................................. 10

Definicin de roca............................................................................................................... 10

El Ciclo de las Rocas .......................................................................................................... 10

Rocas gneas ....................................................................................................................... 12

Rocas sedimentarias ............................................................................................................ 21

Rocas metamrficas. ........................................................................................................... 26

PROPIEDADES INGENIERILES DE LAS ROCAS.- ........................................................... 28

Factores que afectan la descomposicin .............................................................................. 29

LOS SUELOS ............................................................................................................................ 30

DEFINICIN. ........................................................................................................................ 30

CLASIFICACIN SEGN EL ORIGEN ............................................................................... 30

TRANSPORTE DE SUELOS DESCOMPUESTOS ............................................................... 30

Suelos residuales................................................................................................................. 30

SuelosTransportados ........................................................................................................... 30

SUELOS MS COMUNES ................................................................................................... 31

TAMAO Y FORMA DE LAS PARTCULAS DEL SUELO ............................................... 33

PROPIEDADES DE LOS SUELOS FORMADOS POR FRACCIONES MUY FINAS ......... 34

Composicin Mineralgica. ................................................................................................ 34

Caractersitcas de los principales Minerales Arcillosos. ....................................................... 35

Agua Adsorbida e Intercambio Catinico. ........................................................................... 36

ANLISIS MECNICO O GRANULOMTRICO DE LOS SUELOS ................................. 40

Representacin Abreviada de la Granulometra. .................................................................. 40

AGREGADOS DE SUELO .................................................................................................... 41

POROSIDAD - CONTENIDO DE HUMEDAD PESO UNITARIO .................................... 42

Relaciones de fase............................................................................................................... 42

Relacin de vacos, e .......................................................................................................... 44

DIAGRAMA DE FASE UNITARIO ...................................................................................... 50




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CONSISTENCIA Y SENSIBILIDAD DE LAS ARCILLAS .................................................. 51

Consistencia de los suelos amasados ................................................................................... 53

CARTA DE PLASTICIDAD .................................................................................................. 54

CLASIFICACIN DE LOS SUELOS ........................................................................................ 55

IMPORTANCIA PRCTICA DE LA CLASIFICACIN DE LOS SUELOS: ....................... 55

CARACTERSTICAS DE LAS PARTCULAS ..................................................................... 56

ANLISIS GRANULOMTRICO ........................................................................................ 56

SISTEMA DE CLASIFICACIN HRB (HIGHWAY RESEARCH BOARD) O AASHTO ... 58

ASTM D3282 IRAM 10521 ................................................................................................ 58

Clasificacin de suelos del sistema: .................................................................................... 58

Cmputo del Indice de Grupo ............................................................................................. 59




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MINERALES Y ROCAS - CLASIFICACIN

MINERALES

DEFINICIN DE MINERAL

Mineral: Es un slido con una composicin qumica definida y una estructura atmica ordenada,

formado por un proceso inorgnico. La composicin qumica de un mineral es muy importante, ya

que de ella dependen en gran medida las propiedades del mismo, sin embargo tales propiedades

tambin dependen de la disposicin geomtrica de los tomos que los constituyen. Esto se ve

reflejado en la clasificacin de los minerales, basados no solo en la composicin qumica, en

funcin del anin o grupo aninico dominante (sulfuros, haluros, silicatos, etc.), sino adems en la

estructura interna. Todos los minerales, salvo algunas excepciones poseen la distribucin interna

ordenada caracterstica del estado slido, y cuando las condiciones son favorables (espacio

suficiente, tiempo de enfriamiento, disponibilidad de fundido, etc.), ese orden interno puede estar

reflejado externamente con el desarrollo de caras planas y pulidas, formando cristales.

Cristal de pirita Cristal de cuarzo

La distribucin de los minerales est directamente relacionada con la abundancia y distribucin de

los elementos en la corteza terrestre. Solo 8 elementos representan el 99% de las rocas que

constituyen la corteza terrestre (Tabla 1).Obsrvese que la relacin de elementos en dicha tabla

indica que los minerales que contienen oxgeno, silicatos, xidos y carbonatos, deben ser los tipos ms abundantes de minerales de la corteza terrestre. En consecuencia los minerales

referidos como formadores de rocas son, con pocas excepciones, miembros de estos grupos.

CLASIFICACIN DE LOS MINERALES

La mayor parte de las clasificaciones estn basadas en la composicin qumica de los minerales.

De acuerdo a este esquema los minerales se dividen en clases, segn el anin o grupo aninico

dominante y hay razones que justifican este criterio; en primer lugar los minerales que poseen el

mismo anin o grupo aninico dominante en su composicin poseen semejanzas inconfundibles,

ms clara y fuertemente marcadas que aquellas que comparten los minerales que poseen el mismo

catin dominante, por ejemplo los carbonatos se parecen ms entre s que los minerales de cobre.

En segundo lugar, los minerales relacionados por el dominio del mismo anin tienden a

presentarse juntos en el mismo lugar o en yacimientos geolgicos semejantes.




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Tabla 1 Los ocho elementos qumicos ms comunes de la corteza

Elemento % en peso % atmico Radio inico % en volumen

O 46.60 62.55 1.40 93.77

Si 27.72 21.22 0.42 0.86

Al 8.13 6.47 0.51 0.47

Fe 5.00 1.92 0.74 0.43

Mg 2.09 1.84 0.66 0.29

Ca 3.63 1.94 0.99 1.03

Na

K

2.83

2.59

2.64

1.42

0.97

1.33

1.32

1.83

Sin embargo, la qumica sola no basta para caracterizar adecuadamente un mineral. Una

apreciacin completa de la naturaleza de los minerales exige el uso de los rayos X para la

determinacin de las estructuras internas. Por lo tanto la clasificacin mineral debe basarse en la

composicin qumica y en la estructura interna, pues ambas conjuntamente representan la esencia

de un mineral y determinan sus propiedades fsicas.

La clasificacin basada en Danas System of Minerlogy reconoce doce clases minerales:

Tabla 2 Clases de Minerales segn el Sistema Mineralgico de Dana

1 Elementos nativos 7 Nitratos

2 Sulfuros 8 Boratos

3 Sulfosales 9 Fosfatos

4 xidos 10 Sulfatos

5 Haluros 11 Tungstatos

6 Carbonatos 12 Silicatos

IDENTIFICACIN DE LOS MINERALES.

Las propiedades fsicas caractersticas de un mineral, que son consecuencia de su composicin

qumica y su estructura molecular, sirven de base para una identificacin rpida en el campo. Las

caractersticas que pueden determinarse por simples ensayos de campo permiten en muchos casos

la identificacin de minerales e indirectamente la identificacin de las rocas.

Dureza.- La dureza de un mineral es la medida de su resistencia a la abrasin o a ser rayado

(designada con una H). Como las otras propiedades fsicas de los minerales, la dureza depende de

la estructura cristalina. Cuanto ms fuerte es la fuerza de enlace de los tomos, ms duro es el

mineral. Universalmente se ha aceptado una sencilla escala de valores basados en ensayos

empricos, conocida como escala de dureza de Mohs. Los 10 minerales seleccionados como

elementos de comparacin estn ordenados en orden de creciente dureza relativa. As por ejemplo

el talco, nmero 1 en la escala, posee una estructura hecha en placas tan dbilmente ligadas entre

s que la presin de los dedos es suficiente para deslizar unas sobre otras. Al final de la escala est

el diamante con sus tomos de carbono constituyentes tan firmemente ligados que ningn otro

mineral puede separarlas y producir con ello una raya.




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Tabla 3 Dureza de los minerales

Talco 1

Yeso 2 Calcita 3 Fluorita 4 Apatito 5 Ortosa 6 Cuarzo 7 Topacio 8 Corindn 9

Diamante 10

La dureza de estos minerales puede medirse por tcnicas ms cuantitativas, dando lugar a una

escala de dureza absoluta. En la figura 1 se comparan las durezas relativas y absolutas. La

posicin relativa de la escala de Mohs se mantiene, pero el corindn, por ejemplo, es dos veces

ms duro que el topacio y cuatro veces ms duro que el cuarzo

Figura 1- Comparacin de durezas relativas y absolutas

Con el fin de determinar la dureza relativa de cualquier mineral mediante la escala de Mohs es

necesario establecer cul de los minerales de la escala puede ser rayado y cul no por el ejemplar

en estudio. Cuando se realice la prueba de dureza de un mineral, hay que hacerla siempre sobre




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una cara recin cortada y frotar la marca para tener la certeza de que al araar la superficie, se ha

formado un surco. Los siguientes materiales pueden ser de utilidad junto a la escala: la dureza de

la ua es de algo ms de 2; la moneda de cobre, alrededor de 3; el acero de un cortaplumas, algo

ms de 5; el vidrio de ventana 5,5 y el acero de una lima, 6,5. De tal manera que, con un poco de

prctica, la dureza de los minerales por debajo de 5 puede ser fcilmente determinada.

Planos de clivaje o exfoliacin.- Se dice que un mineral tiene planos de clivaje si al aplicar la

fuerza necesaria se rompe segn superficies planas y pulidas. Las superficies de exfoliacin son

siempre paralelas a caras reales del cristal. Puede ser perfecta, como en la mica, ms o menos

definida como en el berilo o puede estar completamente ausente en algunos minerales. Esta es una

propiedad caracterstica de algunos minerales que, cuando se presenta, es de gran valor para su

identificacin. Los planos de exfoliacin estn dispuestos invariablemente segn planos paralelos.

Algunos minerales tienen un solo plano de clivaje, otros tienen dos, tres o ms direcciones

diferentes que forman entre ellas ngulos de un valor determinado. El nmero de direcciones y el

ngulo segn el que se cortan, permiten la identificacin del mineral.

Fractura.- Se entiende por fractura de un mineral la manera cmo se rompe cuando no se exfolia

o parte. En algunos casos, la forma de la fractura es muy til en la identificacin de campo. Los

tipos corrientes de fractura son: concoidal (tpica del vidrio y el cuarzo, silex y obsidiana), si la

fractura tiene superficies concntricas del aspecto de la concha de un molusco; irregular, si la

superficie es quebrada; astillosa (actinolita), si tiene aspecto de madera rota y ganchuda, aquella

cuya superficie es tosca e irregular, y muestra bordes agudos y dentados. Ejemplo de este tipo de

fractura es la que pueden presentar la magnetita, serpentina y cobre nativo.

Brillo.- EI brillo de un mineral es el aspecto de su superficie segn la calidad o intensidad de la

luz que refleja. De acuerdo con esta propiedad se clasifican los minerales en dos grandes grupos,

metlicos y no metlicos. No hay una lnea clara de separacin entre estos dos grupos, y ciertos

minerales que estn entre ambos tipos se los denomina submetlicos. Un mineral que tenga el

aspecto brillante de un metal tiene un brillo metlico. Adems dichos minerales son

completamente opacos a la luz, y como resultado de ello dan una huella negra o muy oscura. La

galena, la pirita y la calcopirita son minerales comunes con brillo metlico. Todos los minerales

con brillo no metlico son, en general, de colores claros y transmiten la luz si no a travs de

secciones gruesas, s al menos de lminas delgadas. La raya de un mineral no metlico es incolora

o de color muy dbil. Algunos de los trminos que se emplean para describir el brillo de los

minerales no metlicos pueden ser vtreo, es decir, parecido al cristal; nacarado como el brillo de

la perla; o diamantino, parecido al diamante.

Color.- El color de un mineral, como criterio para su clasificacin, debe emplearse con precaucin, pues algunos presentan una amplia gama de colores sin cambio apreciable de su composicin. El color del conjunto es ms determinante, especialmente en los minerales metlicos, en los que es de gran ayuda para su identificacin en el campo.

Huella.- El color del polvo fino de un mineral, que se obtiene por frotamiento sobre un material

blanco, preferiblemente porcelana sin brillo, se conoce con el nombre de huella. La huella se

emplea con frecuencia en la identificacin de minerales, porque, aunque el color de un mineral

puede variar entre lmites amplios, el de la huella es normalmente constante. Esta propiedad puede

ser determinada de manera adecuada frotando el mineral sobre un trozo de porcelana porosa. Hay




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que tener en cuenta que la dureza de la porcelana es alrededor de 7, y por lo tanto no puede

emplearse con minerales de dureza superior.

MINERALES QUE CON MS FRECUENCIA SE PRESENTAN EN LAS ROCAS.-

Solamente unos doce minerales de las 2.000 variedades conocidas, se encuentran en la mayora de

las rocas ms comunes. A continuacin se describen los ms importantes de estos minerales:

Cuarzo.- Dixido de slice (SiO2). Dureza 7, raya el cristal con facilidad;

sin planos de cruceros; fractura concidea; brillo vtreo. Las variaciones

corrientes son generalmente blancas o incoloras, pero frecuentemente

coloreado por diversas impurezas, con raya blanca o incolora. Ejemplos

tpicos son el cuarzo lechoso y el cristal de roca, variedades coloreadas

como la amatista, cuarzo rosado, cuarzo ahumado. Tambin son comunes

variedades criptocristalinas como las gatas, jaspe, etc. El cuarzo es un

mineral comn y abundante que se presenta en una gran variedad de condiciones geolgicas.

Aparece en muchas rocas gneas y rocas metamrficas y es un componente muy comn en las

rocas sedimentarias detrticas. El cuarzo tiene amplios usos, por sus colores diversos como

material de adorno, como arena en morteros y hormign; como fundente, como abrasivo y en la

manufactura del vidrio, como polvo en la fabricacin de porcelanas, pinturas y pastillas abrasivas,

tallado, en lentes y prismas se utiliza en aparatos pticos y por sus propiedades piezoelctricas en

aplicaciones electrnicas.

Grupo de los feldespatos.- La composicin de la mayora de los

feldespatos comunes puede expresarse en funcin del sistema

KAlSi3O8 (Ortosa) - NaAlSi3O8(Albita) CaAl2Si2O6 (Anortita) Silicato de potasio y aluminio o silicato de sodio, calcio y aluminio.

Dureza 6, raya el cristal con dificultad; brillo vtreo; raya blanca. La

ortosa es una variedad corriente, rica en potasio, que puede ser

incolora, blanca, gris, rosada o roja, y tiene dos direcciones de planos

de crucero que forman 90. Los feldespatos ricos en sodio y calcio,

comnmente denominados plagioclasas, son de distintos tonos grises, con dos planos de crucero

que forman ngulos prximos a 90 y que se pueden distinguir de la ortosa por la presencia de

estras paralelas en la superficie de dichos planos.




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AnortoclasaAnortoclasa

OligoclasaOligoclasa Andesina LabradoritaLabradorita BitownitaBitownita

AnortitaAnortita

AlbitaAlbita

Feldespatos plagioclasasFeldespatos plagioclasas

NaAlSi3O8NaAlSi3O8AbAb

Porcentaje

molecular

Porcentaje

molecular

Sanid

ina

Sanid

ina

Feld

espato

s A

lcalinos

Feld

espato

s A

lcalinos

OrOr

AnAn

KAlSi3O8KAlSi3O8

CaAlSi2O8CaAlSi2O8

Figura 2 Composicin de los feldespatos

Grupo de la mica.- Silicatos complejos de aluminio y potasio,

frecuentemente con magnesio, hierro y sodio. Dureza 2 a 3;

puede ser rayada con la ua; fcil plano de exfoliacin en una

direccin; brillo vtreo o nacarado; transparente con distintos

tonos de amarillo, marrn, verde, rojo y negro en muestras de

poco espesor; raya blanca. La caracterstica fundamental de este

grupo es que sus minerales se pueden exfoliar fcilmente en

laminillas extremadamente finas y flexibles. Dos variedades

representativas son la Biotita (negras) y Muscovita (blanca).

Grupo de los anfiboles.- Silicatos complejos de calcio, magnesio y hierro. Dureza 5 a 6; planos de

crucero en dos direcciones y ngulo de 56 y 124; color del verde claro al oscuro hasta el negro;

raya desde blanca a gris verdosa. Variedad corriente es la hornblenda, que se distingue de los

dems anfboles por su color oscuro.

Grupo de las pirxenos.- Silicatos complejos de calcio y hierro, de composicin qumica anloga

a los anfboles. Dureza 5 a 6; las direcciones de los planos de crucero forman ngulos de 87 y

93, caracterstica que sirve para distinguir los minerales de este grupo de los del anterior; color

del verde claro al oscuro hasta el negro; raya desde blanca a gris verdosa. Variedad corriente es la

augita, que se distingue de la hornblenda por el ngulo de sus planos de crucero.

Olivino.- Silicato de magnesio y hierro. Dureza 6,5 a 7. En granos o

masas granulares; brillo vtreo; color desde oliva al gris verdoso y

hasta marrn; raya blanca o incolora. Caractersticas importantes de

este mineral es su tendencia a descomponerse en pequeos granos,

debido a su textura granular.




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Calcita y dolomita.- Carbonato clcico y carbonato clcico-magnsico.

Dureza 3 y 3,5 hasta 4; planos de crucero perfectos en tres direcciones;

brillo vtreo o nacarado; corrientemente blanca o incolora, pero puede

presentarse con tonos grises, rojos, verdes, azules o amarillos; raya

blanca. La calcita puede encontrarse en cristales de gran tamao,

mientras que la dolomita se presenta generalmente en masas

granulares.

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