DEFINICION DEL TAMAO Y FORMA DE LAS PARTICULAS Los procesos de meteorizacin y los efectos de transporte y depsito producen partculas individuales de suelos ampliamente variables en forma y tamaos. El tamao y forma de las partculas de un depsito de suelo tienen gran influencia en las propiedades y comportamiento estructural de un depsito por tanto las partculas de un suelo se describen en funcin de su tamao usando trminos como: grava, arena, limo, arcilla, asi: GRAVA.-Las gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen mas de 2mm de dimetro. Por su origen cuando son acarreadas por el agua las gravas sufren desgaste en sus aristas y por tanto son redondeadas. Como material suelto se encuentran en los lechos, en las mrgenes y en los conos de deyeccin de los ros y en muchas depresiones rellenas por el acarreo, etc. Las gravas ocupan grandes extensiones, pero por lo general se presentan con mayor o menor proporcin de cantos rodados, arenas, limos y arcillas. Sus partculas varan desde 7.62cm (3) hasta 2mm. La forma de las partculas y su relativa frescura mineralogica depende de la historia de la formacin por lo que encontramos variaciones con elementos rodados a los elementos polidricos ARENAS.- Se les da el nombre de arenas a los materiales finos procedentes de la denudacin de las rocas o de su trituracin artificial y cuyas partculas varan entre 2.0mm y 0.05mm de dimetro.. El origen y existencia de las arenas es semejante al de las gravas y adems se les encuentra juntas en el mismo deposito.Asi las arenas de ri generalmente contienen porcentajes grandes de grava y arcilla.Cuando se encuentran limpias no se contraen al secarse, no son plsticas, son mucho menos compresibles que las arcillas y si se les aplica una carga en superficie se comprimen de una manera instantnea. LIMOS Son suelos d grano fino con poca o ninguna plasticidad, pueden ser inorgnicos como el que se produce en cantera u orgnico como el que suele encontrarse en los ros ,siendo en estos casos de caractersticas plasticas El dimetro de las partculas esta comprendido entre 0.05mm y 0.005mm;sueltos y saturados son completamente inadecuados para soportar cargas por medio de zapatas .El color varia de gris a claro a muy oscuro la permeabilidad en los orgnicos es muy baja y su compresibilidad muy alta cuando no se prsenta en estado denso, no son considerados suelos para cimentar ARCILLAS.- Se da este nombre a las partculas con dimetro menor a 0.005mm y cuya masa tiene la propiedad de volverse plstica al ser mezclada con agua. Qumicamente es un silicato de alumina hidratado; su estructura generalmente es cristalina y complicada y sus tomos esta dispuestos en forma de laminas CALICHE.- El termino caliche se aplica a ciertos estratos de suelos cuyos granos se encuentran cementados por carbonatos calcareos.Para la formacin de los caliches es necesario un clima semirido, La marga es una arcilla con carbonato de calcio; mas homognea que el caliche y generalmente muy compacta y de color verdoso ..LOES.-Los loes son sedimentos uniformes y cohesivos. La cohesin que presentan es debida a la presencia de un cementante de tipo calcreo y color generalmente es castao claro .los Loes estn comprendidos entre 0.01mm. y 0.05mm.,se caracterizan por que presentan agujeros verticales que han sido dejados por races extinguidas.Los Loes modificados son aquellos que han perdido sus caractersticas,,debido a procesos geolgicos secundarios, tales como inmersin temporaria, erosin y formacin de nuevos depositos.Debido al contenido calcreo los cortes hechos en ,loes se mantienen generalmente casi verticales.Los loes son colapsables,aunque disminuyen esta tendencia al aumentrsele su peso volumtrico. DIATOMITA.-Las Distomitas o tierras diatomadas son depsitos de polvo silicio,generalmente de color blanco, compuesto total o parcialmente por residuos de diatomeas, que son algas unicelulares, microscpicas de origen marino o de agua dulce, presentando las paredaza de sus clulas caractersticas silcicas. Panorama with images 843 and 845. C.M. & St. P. Railway cut (north side) 1 1/2 miles west of Manning, showing: 1. Buff loess - 10-15 feet; 2. Buff calcareous till (Kansan?) - 10 feet; 3. Gray pebbly clay, may be lower part of No. 2 - 3 feet; 4. Gray pebble-less laminated clay with black carbonaceous soil band - 0-1 feet; 5. Dense gray, non- calcareous gumbo, containing small pebbles - 12-15 feet; 6. Rusty yellow till (pre-Kansan?) - 15 feet. Warren Township, NW1/4, Sec. 18. Carroll County, Iowa. June 8, 1915. - ID. Alden, W.C. 844 - awc00844 - U.S. Geological Survey - Public domain image Fullsize image of Panorama with images 843 and 845. C.M. & St. P. Railway cut ... Views 0GUMBO.-Es un suelo arcilloso fino generalmente libre de arena y que parece cera a la vista; pegajoso muy plstico y esponjoso. Es un material difcil de trabajar .- PROCESOS DE METEORIZACION La destruccin gradual y gradacional de las masas de roca slida durante largos periodos es atribuible a dos procesos principales: -Meteorizacin Fsica. -Meteorizacin Qumica. METEORIZACION FISICA.El proceso de fragmentacin fsica o desintegracin de la roca .Esta fragmentacin puede ser el resultado de esfuerzos inducidos por la retraccin (enfriamiento), liberacin de esfuerzos por remocin de una capa superficial, por plegamiento o fallas ,agua qu penetra por las fisuras y se congela produciendo la cada de fragmentos, movimientos de glaciares, fuertes lluvias que arrastran materiales, accin del mar etc. FACTORES DEL INTEMPERISMO FSICO O MECNICO Los factores del intemperismo mecnico son: insolacin, gelivacin, palpitacin, exfoliacin, accin de las races y crecimiento cristalino METEORIZACION QUIMICA. Es el proceso de descomposicin qumica de alguno o todos los minerales que constituyen la masa rocosa, as por ejemplo: El dixido de Carbono (CO2) con el agua de lluvias forma una solucin diluida de acido carbnicoque puede atacar a muchos minerales que componen a la roca El oxigeno de la atmsfera mas el oxigeno del agua de las lluvias ,puede causar oxidacin (generalmente en las rocas que contienen hierro,etc,.).Se conoce que ocho elementos conforman mas del 98% del peso de la tierra (O, Si, Al ,Fe. Ca, Na, K, Mg), en forma de silicatos metlicos y xidos, componentes principales de las rocas.,as por ejemplo: El cuarzo (dixido de silicio) altamente resistente a la meteorizacin qumica da como suelo derivado (gravas, arenas, partculas de limo). La ortosa (aluminio-silicato de potasio) (moderadamente susceptible) da como suelo (partculas de mineral de arcillas de los grupos de de la caolinita y la illita.) La plagioclasa (aluminio silicato de Na y Ca) moderadamente susceptible, da como suelo partculas de mineral de arcilla de los grupos de la monmorillonita y la illita, etc (mica, hornablenda augita, olivino). FACTORES DEL INTEMPERISMO QUMICO Los factores del intemperismo qumico son cinco, el intemperismo mecnico, la composicin mineralgica original, la profundidad de los materiales y las variaciones de la temperatura y de la humedad FORMAS DEL INTEMPERISMO QUMICO Estas formas dependen del agente y se denominan: - Disolucin. Es la forma ms sencilla de ataque qumico y consiste en disociar molculas de rocas por cidos como el carbnico y el hmico. Rocas solubles son las calizas y las evaporitas. - Hidratacin. Fragmentacin de la roca como consecuencia del aumento de volumen producido por el agua de cristalizacin. Se explica porque algunos minerales pueden incorporar agua a su estructura cristalina, en proporcin definida. Ej., yeso y anhidrita. - Hidrlisis. Consiste en la incorporacin de iones de H+ y OH- a la red estructural de los minerales. Supone separar una sal en cido y base. Cuando el agua se descompone para que el ion OH- reaccione con las rocas, en especial silicatos y sobre todo feldespatos, se obtienen arcillas. Las rocas gneas tienen cationes metlicos Mg, Ca, Na, K, Fe y Al, que con el hidrxido (OH-) forman bicarbonatos y carbonatos solubles. - Oxidacin. Aqu los componentes de las rocas reaccionan con el oxgeno que se halla disuelto en el agua. Ocurre frecuentemente en los compuestos de hierro donde es ms visible por los colores rojizos y amarillentos del Oxido e hidrxido frrico, respectivamente. - Carbonatacin. Fijacin del CO2. Esta especie y el agua forman cido carbnico. El H2CO3 reacciona a su vez con el carbonato clcico para formar bicarbonato en los paisajes crsticos (propios de los yacimientos de mrmoles, dolomas y calizas). - Reduccin. Que es disminuir o perder oxgeno, lo contrario de oxidacin. Algunos minerales al sufrir reduccin provocan la alteracin de la rocaGRADOS DE METEORIZACION: Inalterada o Sana: No son visibles seales de meteorizacin. Roca fresca. Cristales brillantes. Algunas discontinuidades pueden mostrar leves teidos. Levemente Alterada: Meteorizacin penetrativa desarrollada en superficies de discontinuidades abiertas, pero solo meteorizacin leve del material rocoso. Las discontinuidades estn coloreadas y la coloracin puede extenderse dentro de la roca unos pocos mm desde la superficie de la discontinuidad. Rocas Moderadamente o ligeramente meteorizadas: La superficie de la roca se encuentra decolorada y/o los minerales teidos u oxidados. Los colores ms comunes en que suele teirse son: pardo anaranjado, pardo, pardo rojizo, marrn, ocre, pardo amarillento, etc. Eventualmente, estos u otros colores pueden manchar los dedos. En algunos casos se puede reconocer el avance de la meteorizacin desde la superficie de la fractura algunos milmetros o centmetros hacia el interior de la roca. Se pueden apreciar bastantes cristales descolorados o teidos. GRADOS DE METEORIZACION La meteorizacin mecnica es la disgregacin fsica de las rocas en fragmentos, a causa de los cambios detemperatura, humedad y actividad biolgica Rocas fracturadas, cuyos fragmentos ms pequeos se hacen ms vulnerables a la accin de otros agentesExternos.

El agua de la lluvia y de la neblina provocan una meteorizacin qumica: La simple solucin del calcio Marcas de solucin de una caliza, aflorando en una regin rida. Fragmentacin de las rocas por dilatacin: Grandes cambios de la temperatura ambiental provocan cambios del volumen. S los cambios son muy brusco, los bloques grandes pueden romperse. La rotura de insolacin es una forma especial de la meteorizacin fsica. Aparece generalmente en sectores de grandes diferencias de temperaturas entre da y noche. A)-Roca ligeramente meteorizada; a lo largo de fracturas. En las rocas se puede observar sectores de solucin qumica.El agua puede entrar fcilmente por la fractura y ah comienzan los cambios qumicos B)-Descamacin de las rocas clsticas como consecuencia de la meteorizacin qumicaDestruccin de una diorita por la destruccin de los minerales menos resistentes. El conjunto de la roca pierde, s un mineral comn no resiste las fuerzas fsicas o qumicas de la meteorizacinRoca carbonatada (Chert) fragmentada producto de la Meteorizacin fsicaAreniscas que han sufrido MeteorizacinQumicaROCAS DESINTEGRADAS: La alteracin se extiende por toda la masa y el material rocoso es parcialmente disgregable. Todo el material excepto el cuarzo est coloreado. La roca puede ser excavada con martillo de gelogo. Ms de la mitad de la roca ha devenido a suelo, pero en este caso an la textura y las estructuras son reconocibles. Las partes blandas son deformables con poca dificultad y las partes rocosas son friables (que se puede desmenuzar con cierta facilidad). Rocas desintegradas en un Macizo Rocoso de arenisca Desintegracin de Areniscas, con fragmentos de roca devenidos al suelo MECANICA DE SUELOS Se debe conocer que la Mecnica de Suelos es la Ciencia que se ocupa de Estudiar los esfuerzos que se producen en el suelo y los efectos a que dan lugar estos sobre el mismo; por tanto su campo es el estudio del suelo, el cual se puede abordar desde 3 puntos de vista diferentes; pero complementarios: 1- Estructura y propiedades del suelo. 2- Resistencia al corte y deformacin del suelo. 3- investigacin de su estado tensional. OBJETO: Establecer las condiciones geotcnicas Tanto locales como regionales para el emplazamiento y construccin de las diferentes obras de infraestructura civil; por lo tanto abarcalo siguiente: 1- ) Fases de prospeccin. 2- ) Estudio de las propiedades de los suelos (inconsolidados). 3.-) Estudio de las propiedades d las rocas (consolidados). Mediante: -Mtodos de campo. Toma de muestras. Ensayos de Laboratorio. Anlisis de los procesos geolgicos, que dan lugar a los fenmenos de geodinamica externa. OtroobjetivoimportanteesladeterminacindelaInteraccinentreSueloy Estructura;cuandoestaletrasmiteunacargaypoderpreveryadoptar medidasqueevitenasientos(asentamientos)perjudicialesyaseanestos uniformesodiferenciales.Estainteraccinproducecambiosenlosestados tensinales de equilibrio esttico tanto en la estructura como en el suelo. Por lo tanto la consecuencia mas importante de apoyar una estructura sobre un suelo es la alteracin de su estado de equilibrio inicial que se manifiesta en 2 efectos principales que pueden dejar fuera de servicio la obra y son :1-El suelo se deforma produciendo asientos. 2-Si la tensin es muy grande y supera la capacidad portante del suelo , la cimentacin se hunde. De esto se tiene que Suelo de Cimentacino Terreno de Cimentacin se denomina aquel que recibe directamente la accin de la parte de la estructura que se apoya sobre de el, denominada cimentacin. Por tanto por terreno de cimentacin se debe entender no solo la parte en contacto con la cimentacin, sino el conjunto de capas yuxtapuestas que corresponden a espesores de suelos mas o menos homogneos, estratos rocosos,y capas freticas en equilibrio o sometidas a un movimiento de filtracin. Por esto es necesario el estudio de los suelos: ORIGEN DE LOS SUELOS Para conocer el origen de los suelos tenemos que recordar a las rocas; que pueden definirse como ciertos cuerpos de los cuales esta formada la tierra.Cuando observamos a: ROCA.-Es un agregado natural de granos minerales ,unidos por grandes y permanentes fuerzas de cohesin; cuando observamos a las rocasvemos que son masas de minerales de un cierto volumen ,pero sin forma constante para cada clase .Las partculas que las forman son algunas veces de igual constitucin o idntico mineral ,como en el caso de las calizas y otras veces minerales diferentes ,como en los granitos .LOS MINERALES son agregados inorgnicos de partculas de idntica composicin qumica que constituyen las rocas .Finalmente CRISTALES se llama a las forma externas que toman los minerales ,bien amorfos o bien regidos por las leyes de la cristalografa . SUELO.-Es el conjunto de agregados minerales que pueden segregarse en elementos de dimensiones mas o menos grandes ,sin que haga falta para ello aplicar un gran esfuerzo mecnico y que provienen de procesos de alteracin de las rocas ,de tipo qumico, fsico o mecanico.Un terreno estar formado en general por diferentes tipos de suelos. Una de las tareas mas comunes que se enfrenta el ingeniero es la manipulacin del terreno para adaptarlo a la construccin de obras publicas.El estudio de las caractersticas fsicas y mecnicas del suelo (Mecnica de Suelos), de la roca (Mecnica de Rocas)el conjunto de tcnicas disponibles para materializar la tarea anterior recibe el nombre de GEOTECNIAElcolordelsueloesunadelas caractersticasmorfolgicasms importantes,eslamsobviayfcilde determinar,permiteidentificardistintas clasesdesuelos,eselatributoms relevanteutilizadoenlaseparacinde horizontes y tiene una estrecha relacin con losprincipales componentes slidos de este recurso. Foto 4. Suelo latertico Foto 1. Suelo residual arcillosoFoto 2. Suelo residual grantico PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE LOS SUELOS EMPLEADOS EN LA INGENIERIA FORMACION GEOLOGICA Y NATURALEZA DE LOS SUELOS La corteza terrestre esta compuesta principalmente por rocas cuyo origen a tomado varios millones de aos ,adems que durante el mismo periodo la superficie rocosa ha sufrido desintegracin y descomposicin continua por procesos de meteorizacin (condicionados por agentes atmosfericos,inundaciones,glaciares,fuertes vientos,etc),nuevamente transportados, sometidos a abrasin y mas fragmentacin, se les encuentra depositados eventualmente(por ejemplo en los causes de los ros, en los lagos, en los ocanos a lo largo del curso de los glaciares). Con los cambios climticos y las fluctuaciones de los niveles de la superficie terrestre, Este ciclo de erosin, transporte y formacin de depsitos de materiales ha sido interrumpido, renovado y renovado innumerables veces durante miles de aos,Como resultado final gran parte del lecho rocoso ha sido alterado y la superficie de la tierra se encuentra cubierta por una acumulacin de material sin cementacion o muy poco cementado de espesor y naturaleza altamente variable; a este material los Ingenieros le llaman suelo. CARACTERSTICAS DE SUELOS.-II GENERALIDADES.-Por ser el resultado de diferentes orgenes; las caractersticas sern tambin diferentes, tales como la textura, estructura, consistencia, color, compacidad, cimentacin y composicin qumica. .-ESTRUCTURA- TEXTURA-CONSISTENCIA 1- ) LA ESTRUCTURA.-Se refiere a la forma en que las partculas estn dispuestas en el agregado. La estructura de suelo es la forma que toma basada en sus propiedades fsicas y qumicas. Cada unidad principal de la estructura del suelo es llamada estructura. Cuando se toma una muestra de suelo y se observaesta de cerca, los tipos de estructuras que se encontrarn sernGranular Se parece a migas de galleta y es por lo general menos de 0.5 cm en el dimetro. Comnmente encontrado en horizontes superficiales donde las races han estado creciendoSuelos granulares Suelos en bloques Losbloques irregulares que son porlogeneral1.5-5.0cmenel dimetro Suelos Prismticos Suelo Columnar Las columnas verticales de suelo que tienen una capa de sal en lo alto. Encontrado en los suelos de climas ridos. Suelo Laminar Se da en placas delgadas y finas. Son planos de suelo aquel dispuesto horizontalmente. Por lo general encontrado en suelo comprimidoSuelo de Grano suelto Elsueloesdisgregadoenpartculasindividualesqueno semantienenjuntos.Siempre acompaaconunacoherencia suelta.Comnmente encontrado en suelos arenosos Suelos tipo grano suelto Masivo.-El suelo no tiene ninguna estructura visible, es difcil de romperse y aparece en terrones muy grandes 2-) Textura Se refiere al grado de finura y uniformidad de un suelo y las propiedades en que cada tamao se presenta y se califica en trminos como. Harinosa, lisa, arenosa, o angular. La textura se determina mediante el anlisis mecnico. Aligual que en las rocas, los suelos tienen un cuadro especial para determinar el nombre del suelo, a partir de su composicin3-)LA CONSISTENCIA.-Es un ndice del cambio de volumen,movimiento de agua, elasticidad y capacidad de carga de un suelo. CONSISTENCIA La denominacin de Consistencia de un Suelo,se refiere al grado de adhesin entre las partculas del suelo y la resistencia que ofrecen a las fuerzas que tienden a deformar o separar los agregados del suelo.El termino en general es una expresin que define la relacin entre el contenido de humedad y la estructura . Los suelos pueden variar desde sin cohesin (desmenuzables) a plsticos cohesivos segn el grado de cohesin entre las particulas.El LP, LL, LC, son mediadas de plasticidad de un suelo Una de las caractersticas mas notorias de un suelo del tipo de las arcillas es la gran variedad de estados en que puede presentarse (Estos trminos son blanda media, rgida y dura). Los suelos No cohesivos (desmenuzables) son todo lo contrario a los plsticos, cuando se mezclan con agua no forman pastas y despus de la evaporacin del agua son mucho mas fciles de desmenuzar y cuando esta completamente secos se desmoronan en polvo y arena secaCOHESIN.- En cualquier suelo de grano fino o muy fino cada grano esta formado por un mineral; este elemento puede ser, angular, escamoso o en raros casos en forma de agujas. Las partculas redondeadas no suelen ser muy frecuentes; por lo general el % de articulas escamosas aumentan con la disminucin del tamao de las partculas: L a superficie de cada partcula lleva un carga elctrica negativa y la invencida depende del tipo de mineral que proceden la naturaleza cada partcula de suelo esta rodeada por agua y como la molcula de agua es polar , la carga negativa de la superficie de las partculas del suelo atrae el extremo positivo de la molcula de agua. Las molculas de agua se ordenan de acuerdo a ciertos patrones dentro de ciertas distancias dentro de las partculas del suelo; esta distancia se llama zona de influencia y el agua contenida dentro de esta zona se llama capa adsorbida. El agua en las proximidades de las partculas del suelo presenta propiedades de un slido, en el centro de la capa es un liquido viscoso y en la parte exterior de la zona de influencia sus propiedades son las normales. En mecnica de suelos el termino Cohesin se utiliza para designar la capacidad (resistencia) de un suelo para resistir el esfuerzo cortante cimentaciones, muros de contencin, terraplenes o estabilizaciones de taludes es necesario conocer la resistencia de los suelos. La determinacin de la Resistencia (Autentica) en suelos cohesivos para problemas de estabilidad es uno de los puntos ms difciles en ingeniera de suelos; segn este comportamiento un suelo puede ser: a-) Cohesivos b-) No cohesivos. a-) Suelos Cohesivos.-como lo indica su nombre son aquellos cuyas partculas presenta fuerza cohesiva. b-) Suelos no cohesivos.- Sonlos que no tiene cohesin y obtienen resistencia de la Fuerza entrelazante de las partculas de suelo por la friccin de los granos y por la humedad de contacto; la friccin puede ser de deslizamiento (como la de un bloque sobre otro) o friccin de rodamiento (como una bola sobre otra). COHESIN.-Es la atraccin de molculas semejantes entre si . ADHESIN.-Es la atraccin de molculas diferentes, y sus fuerzas pueden ser tan grandes como laCohesin (caso de las arenisca cuarzosas). COMPACIDAD.- La compacidad relativamente puede tomarse como semejante a la consistencia ya que es un termino relativo que indica la condicin (No tiene valor en suelos superficiales que cambian de compacidadcon los cambios de humedad con las estaciones del ao .Por lo tanto los suelos profundos pueden ser : a-) Sueltos, o, b-) Compactos. La compacidad refleja la estabilidad y la impermeabilidad por lo tanto es un factor importante en construccin.COMPRESIBILIDAD.-Es la propiedad que tienen los suelos de reducir su volumen cuando las partculas son forzadas a unirse ntimamente por la presin reduciendo espacios porosos al expulsar el agua y el aire y esta deformacin puede tener lugar bajo la accin de esfuerzos por debajo de la ultima resistencia del suelo. ELASTICIDAD.-Es la propiedad de deformarse de un suelo provocando un abultamiento lateral con poco cambio de porosidad y el material se recupera al retirarse la carga. CONSOLIDACIN.-Es la compresin del suelo bajo una continua presin (de un peso), de una estructura, de un muro-relleno, se conoce como consolidacin y es debido a la expulsin del agua de los poros. PRESIN HIDROSTTICA.-Es la fuerza (presin) que adquiere el agua con motivo de la carga (durante la consolidacin).la cuanta que tiene lugar en la consolidacin de un suelo esta directamente relacionada con lapermeabilidad del suelo (ya que la permeabilidad controla la velocidad con que puede salir el agua de los poros).En las arenas el tiempo necesario para la consolidacin despus de aplicada la carga puede considerarse despreciable; acepto cuando se trate de una gran masa de arena que esta sometida a un rpido esfuerzo al cortante o impacto. En el caso de arcillas la permeabilidad hace que el % de cambio de volumen a la aplicacin de una carga ser un factor importante de considerar, ya que su desarrollo en el presente es poco intenso ; pero puede alcanzar considerable magnitud con el tiempo. PERMEABILIDAD.-Un material es permeable cuando tiene vacos continuos.Como quiera que los vacos existen en todos los suelos, as como en rocas granulares y sanas incluso en el concreto todos estos materiales son permeables, por lo tanto el flujo de agua a travs de una arena limpia o concreto es cuestin de grado de permeabilidad. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD.-Es la magnitud del flujo por unidad de rea bajo una pendiente y se mide en pies por da p/do cm. /m. La experiencia y los ensayos han demostrado que la Permeabilidad (capacidad de transmisin de agua a presin) y la Capilaridad (atraccin retencin de agua sobre el nivel fretico) de un suelo varia con factores tales como la relacin de vacos, tamao y distribucin de las partculas, estructura y grado de saturacin.Queda entendido que la compactacin variara el grado de permeabilidad de un suelo; dado que esta influye en el tamao de los poros. RELACIN DE VACOS.-Se define como la relacin que existe entre el volumen de vacos y el volumen de las partculas del suelo y varia con el contenido de humedad y el grado de compactacin o consolidacin, por lo tanto en un suelo dado las diferentes condiciones, de la relacin de vacos puede ser usada como un indicador de la estabilidad de relativa o capacidad de soportar cargas; estos factores aumentan cuando la Relacin de Vacos disminuye. CEMENTACIN.-El material suelto constituido por roca meteorizada puede ser cementado a una roca slida por la deposicin de material mineral por agua de filtracin (las sustancias mas comunes de cimentacin depositadas son la slice, carbonatos de calcio y xidos de hierro pero tambin cierto tipo de sustancias del tipo de las arcillas finas; mecnicamente pueden actuar como agentes cementantes con materiales mas gruesos. COMPOSICIN QUMICA.-La composicin qumica es una propiedad fundamental de las rocas y la mayor parte de los suelos se derivan de rocas por meteorizacin y reacciones qumicas.-Los cambios qumicos pueden ocasionar la destruccin de la unin entre los granos o la descomposicin qumica de los elementos mas perecederos. El caoln es el producto mas comn de la descomposicin de los minerales como el feldespato y la mica. Se ha establecidopor las investigaciones qumicas y mineralogitas que las partculas que constituyen las arcillas muy finas son comnmente son cristalinas y generalmente contienen slice, aluminio, oxigeno y agua principalmente.La mayor parte de los minerales arcillosos contenidos en las fracciones del suelos pueden dividirse en tres grupos principales: monmorillonitas, ilitas y caolinitas; siendosu actividad superficial mayor respectivamente en el orden de su denominacin..Por este motivo las propiedades fsicas de una arcilla pueden variar dentro de amplios limites. COLOR.-Es una propiedad importante en la identificacin de un suelo; dado que este varia con el contenido de humedad es necesario determinar el color en ese estado hmedo. El estado de humedad debe ser consignado cuando se anota el color.El color puede indicar el contenido orgnico, la composicin qumica y acompaado de otras caractersticas nos puede indicar la naturaleza erosiva del suelo.Asi el color gris claro indica un barro limoso de los ros, en los loes(margas) y en suelos con mucho Co3 Ca;el color negro indica contenido orgnico y adems elasticidad; el color rojo presencia de xidos de hierro, los jaspeados indican carencia de drenaje o plasticidad.. OLOR.-Los suelos orgnicos estn formados por el desarrollo y subsiguiente muerte de los seres orgnicos (plantas etc.); por lo tanto una de sus caractersticas especificas es el olor. NATURALEZA DE LOS DEPOSITOS DE SUELOSLos depsitos de suelos se describen (denominan) con los mismo0s trminos que se emplean para el tamao y forma de las partculas; solo con una interpretacin ligeramente diferente. El comportamiento (estructural), en Ingeniera de un Deposito, depende generalmente de las fuerzas que actan en las reas de contacto entre las partculas individuales, o sea las fuerzas gravitacionales relacionadas con la masa y en consecuencia aproximadamente con el volumen de las partculas y en segunda posicin con las fuerzas superficiales derivadas de la actividad electroqumica en la superficie de las partculas Las partculas de las arcillas adems de ser muy pequeas debido a su forma de (placas planas) tienen una alta relacin entre el rea de la superficie y el volumen; y en consecuencia experimentan fuerzas superficiales que predominan sobre las fuerzas gravitacionales derivadas de la masa, este resultado es la cohesin (para este caso STICTION); propiedad que le permite pegarse entre ellas, y que le proporciona las caractersticas de plasticidad. PLASTICIDAD.-Es la capacidad de experimentar deformaciones irreversibles sin romperse y se presentan en la mayor parte de suelos arcillosos con humedad Intermedia. Si se seca un bloque de arcilla plstica, pierde su plasticidad y se convierte en un slido frgil, con una resistencia co0nsiderable que resulta de la STICTION. De acuerdo con la distribucin del tamao de las partculas en el deposito; esta descripcin puede modificarse con el uso de trminos como arcilla limosa, limo gravoso; grava arcillosa etc.; en consecuencia una caracterstica que hace muy distintivo a diferentes tipos de suelos es la cohesin, debido a ella los suelos se clasifican en: COHESIVOS Y NO COHESIVOSSUELOS COHESIVOS.-Se denomina a los depsitos que presentan caractersticas de plasticidad y adhesin asociadas con la presencia de una cantidad significativa de partculas de arcilla. SUELOS SIN COHESION (SUELOS NO COHESIVOS).-En contraste con las partculas de minerales de arcilla, las partculas mayores con tamaos correspondientes a arena y grava tienden a tener granos VOLUMINOSOS mas o menos eqidimensionales y por tanto tienen una pequea relacin entre reas superficiales y el volumen, en consecuencia las fuerzas derivadas de la actividad superficial son despreciables, en comparacin con las fuerzas gravitacionales derivadas de la masa. Por lo tanto sin presencia de arcillas estas partculas no mostraran adhesin entre los granos y por ello las gravas se les designa como suelos sin cohesin o suelos granulares.Los suelos granulares se describen generalmente en termino del tamao del grano de las partculas que predominan.Por lo tanto para describir un deposito de suelo como Arena solo es necesario inferir que hay mas partculas del tamao de laarena que las de cualquier otro..Si el caso es que presenta una pequea pero significativa proporcin en peso de otro tamao de partculas, la descripcin puede hacerse utilizando trminos tales como arena limosa, arena gravosa etc.. La divisin (separacin) entre los tamaos correspondiente a arena y limo coincide con el limite de la distincin de las partculas a simple vista y con el limite de la separacin mecnica de los granos. De esta manera el Termino suelo grueso (de granos gruesos) generalmente se utiliza para denominar a los materiales que son arenas o gravas y el Trmino suelo fino para denominar los materiales que son limos y/o arcillas. En un suelo tpico las partculas individuales (las cuales pueden variar de forma y tamao)forman un armazn de material solido yentre las partculas individuales existen un sistema de espacios interconectados .La armazn de partculas slidas se denomina estructura del suelo o esqueleto del suelo y los espacios entre las partculas se denominan vacos o poros Cuando los vacos estn completamente llenos de agua se dice que el suelo esta saturado y cuando los vacos contiene agua y aire el suelo esta parcialmente saturado. ORIGE Y TIPOS DE DEPOSITOS DE SUELOS. Los depsitos de suelos naturales de una manera amplia se clasifican en suelos residuales y suelos transportados. SUELOS RESIDUALES.-Son aquellos que se han formado completamente por meteorizacin in-situ y han permanecido en su posicin original, ejemplo: las lateritas (que son materiales ricos en oxido de hierro y en aluminio). SUELOS TRANSPORTADOS.-Son aquellos que han sido desplazados de su posicin original y depositados en otro sitio; los principales agentes son: el agua, el hielo y el viento. El tamao y la forma de las partculas esta determinada por el agente de transporte y el modo en que se forma el depsito; as tenemos: Suelos depositados en agua.-Los ros son agentes de erosin, transporte y formacin de depsitos denominndose al material depositado ALUVION; aunque a veces se les aplica tambin a los suelos mas finos tales como a las arenas, limos y arcillas .Primero se depositan las gravas, seguidas de las arenas, y luego en el curso bajo del ro las arenas finas aluviales y limos aluvialesDEPOSITOS GLACIALES.-Producidos por la intensa erosin y abrasin de la superficie del terreno, teniendo como resultado grandes cantidades de escombros;y estos pueden ser las ilitas,arcillas con cantos rodados , las morrenas,etc. DEPOSITOS DE SUELOS TRANSPORTADOS POR EL VIENTO (EOLICOS).-Los depsitos originados por el viento estn formados por las arenas que ocupan grandes extensiones con dunas y que estn formadas por partculas esencialmente del mismo tamao y de forma redondeada como resultado de la intensa abrasin. Los loes son materiales formados en su mayor parte por partculas de limo transportadas largas distancias en zonas desrticas, por ejemplo los depsitos de tierra negra de las estepas rusas que estn formados por loes que probablemente fue transportado de los desiertos del frica del NorteEl loes se deposita en estado suelto y con baja densidad, normalmente su estabilidad es razonable y pueden permanecer estables en taludes casi verticales. Las partculas de limo tienen como caractersticas que su tamao es uniforme y estn unidas por partculas de material arcilloso que actan como cemento.Por eso se debe evitar que estos materiales se saturen o queden sumergidos en agua para que la cementacion no se destruya y el depsito quede al colapso.SUELOS ORGANICOS.-Los depsitos de arcillas y limos provenientes de la sedimentacin en lagos, estuarios o en zonas de inundacin de ros pueden contener cantidades apreciables de materia orgnica.Cuando el contenido de materia orgnica es importante estos depsitos se pueden describir como arcillas y limos orgnicos.La presencia de suelos orgnicos se identifica usualmente por el color que varia del gris oscuro al negro y un olor caracterstico producido por la descomposicin de la vegetacin; si tiene contenido mineral muy reducido se le denomina TURBAMATERIAL DE RELLENO.-El material de relleno colocado por el hombre En Los Trabajos De Ingeniera se denomina relleno o Terreno Artificial y generalmente proviene de descamaciones (excavaciones) de suelo o roca y se utiliza para la construccin de terraplenes para ,carreteras ,vas frreas, presas ,rampas, rompeolas, y para aprovechar terrenos costeros ,estuarios ,pantanos etc.

Los rellenos depositados en forma desordenada producen un material sueltos inestable ,bastante compresible ,de caractersticas variables e impredecibles .Sin embargo si el relleno es colocado bajo condiciones controladas y se compacta de manera adecuada se obtendr un material estable y de caractersticas razonablemente predecibles.. En muchas partes del mundo estos abundantes medios de formacin de depsitos se han superpuesto sobre otros a travs de las eras Geolgicas; por eso hoy se encuentran una serie de estratos de diferentes espesores que se conocen con el nombre de Perfil de Suelos y que revelan los diferentes cambios de medio ambiente en cada Era. PROPIEDADES ELECTROQUIMICAS DE LOS MATERIALES ARCILLOSOS INTRDUCCION.-Las partculas de suelo con tamaos correspondientes a las arcillas y que presentan las propiedades caractersticas de Adhesin y Plasticidad se denominan Materiales Arcillosos ;En esta categora No se incluye el Polvo de Roca por ser un material constituidote partculas muy finas de cuarzo y no presentan Cohesin ni Plasticidad. MINERALES ARCILLOSOS.-Los minerales arcillosos son producto de la meteorizacin qumica de y estn compuestos en su mayor parte por Silicatos de AL aluminio.Las partculas son muy pequeas y su comportamiento esta gobernado principalmente por la actividad electroqumica .En general tiene una carga negativa neta y pre3sentan gran afinidad por el agua. Los minerales arcillosos tienen forma Cristalina y estn constituidos por dos unidades estructurales: la Unidad tetradrica y la Unidad octadrica; de acuerdo a laorganizacin de estas Unidades Estructurales los minerales arcillosos se dividen en tres grupos principales: Caolinitas, Ilitas y Montmorillonitas. GRUPO DE LA CAOLINITAS.-los enlaces inicosde Hidrogeno entre los bloques crean una estructura relativamente estable en la que no penetra el agua con facilidad: Por esto las caolinitas presentan una baja absorcin de agua ,baja susceptibilidad a la retraccin y expansinal ser sometidas a variaciones de humedadGRUPO DE LAS ILITAS.-Los enlaces entre los bloques estructurales de esta grupo al estar conformados por una capa octadrica entre dos capas tetradricas hace que se genere un dficit de carga que produce la unin entre bloques ;pero esa adherencia entre las capas es menor que en la caolinitas .Las ilitas presentan mayor tendencia a la absorcin del agua que las caolinitas ,mayor susceptibilidad a la retraccin y a la expansinGRUPO DE LA MONTMORILLONITAS.-El bloque estructural es similar al de las Ilitas, pero como consecuencia al reemplazo de iones de Si y AL PORE IONES DE Mg y Fe resulta una gran carga negativa neta que atrae a las molculas de Agua y de cualquier otro cation disponible hacia el cristal .Este enlace creado por el agua es muy dbil e inestable comparado con el de las Ilitas .Por tanto la montmorillonitas es fcilmente visible en partculas muy pequeas y presenta una muy alta absorcin de agua y muy alta caractersticas de retraccin y expansinAGUA ABSORBIDA.-Es la parte del agua de los vacos ,que es atrada y se adhiere fuertemente alrededor de la superficie de las partculas ,como resultado de la carga negativa del material arcilloso.El agua absorbida presenta una muy baja movilidad y una viscosidad muy alta (tal vez cien veces superior al agua ordinaria). STICTION Y PLASTICIDFAD DE SUELOS ARCILLOSOS.- L a plasticidad es la capacidad de experimentar deformaciones irreversibles sin romperse que presentan los suelos arcillosos con una humedad intermedia .Si se seca un bloque de arcilla pierde su plasticidad, se vuelve frgil con una resistencia considerable que resulta de la stiction entre las partculas de arcilla .Si el bloque lo descomponemos en partculas, la stiction desaparece y el material se convierte en un polvo seco. Pero si lo mezclamos nuevamente con agua reaparecern las propiedades de plasticidad y stiction.El agua intersticial es la que mas contribuye al desarrollo de la Stiction y la Plasticidad. ESTRUCTURA DE LOS DEPOSITOS DE ARCILLA. MACROESTRUCTURA.-Se llama as a los rasgos estructurales usualmente visibles de un deposito de arcilla ,tales como la Estratificacin ,Fisuracin, canalesde Races y la Inclusiones Orgnicas (que definen la macro estructura y/o macro textura ) del deposito .As tenemos :Un deposito de arcilla que no presenta variaciones Visibles de textura o cuya textura es difcilmente identificable se le denominara (textura uniforme) ;si el deposito presenta planos de interfase ser Estratificada; si las capas individuales son relativamente delgadas (< 25mm)de espesor aproximadamente y paralelas la arcilla puede catalogarse como Laminada ;las arcillas duras que se presentan con una red de grietas capilares ,uniones ,fisuras se denominan Fisuradas .Los depsitos de arcilla que no presentan evidencias de fisuracin se denominan Intactos La importancia de una macro estructura definida es la influencia significativa en su comportamiento estructural (Ingeniera).Por ejemplo: la presencia de fisuras en una masa de arcillas constituyen planos de debilidad frente a una similar de estado intacto; adems si las fisuras estn rellenas de arena y/o limo sern zonas de trayectorias de drenaje; por lo tanto la permeabilidad variara entre una arcilla laminada y una uniforme. MICROESTRUCTURA.-Es el arreglo estructural de las partculas individuales o grupos de partculas de un deposito de arcilla a escala microscpica o sea la Micro textura del deposito .As tenemos estructura floculada generalmente producida en depsitos marinos (agua salada) (Fig. ): Estructura Dispersa.-producida en depsitos aluviales (es una estructura menos floculada). (fig.) Estructura Natural.-Son los arreglos que mas predominan y que estan formados por grupos de placas de arcillas de contactos cara a cara y paralelos.(fig.) SENSITIVIDAD DE LAS ARCILLAS. Se denomina as a la prdida de resistencia de una arcilla por premoldeo (reconformacin) o sea que es igual a: SENSITIVIDAD =RI (Resistencia Inalterada) RR (Resistencia Premoldeada) PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS Introduccin. En general el suelo es un material trifsico constituido por el esqueleto de partculasslidas rodeado por espacios llenos de agua y aire.Para poder describir completamente las caractersticas de un deposito de suelo es necesario expresar la mezcla de slidos ,agua y aire en trminos de algunas propiedades fsicas estndar .La definicin de esas propiedades fsicas se hace con referencia en la Fig.1.4 ,la cual representa de manera esquemtica las proporciones en volumen y en masa de las fases que constituyen un elemento tpico de un deposito de suelo en el cual : Volumen total del elemento =V masa total del elemento= M Volumen de slidos =Vs masa de slidos =Ms Volumen de vacos =Vvmasa de vacos=Mv Volumen del agua intersticial=Vw masa de agua intersticial=Mw Volumen del aire en los poros =Va la masa de aire en los poros se supone = Se tiene que :V = Vs + Vv =Vs + Vw + Vs..(1.2) yM = Ms + Mv = Ms + Mw (1.3) Figura 1.4.Representacin esquemtica de las Fases que constituyen un elemento de suelo. w VsMsw Gravedad especifica de las partculas Lagravedadespecificadelaspartculasdeunsuelo,denotadaconGs,esunapropiedadfundamental necesaria para la definicin de algunas propiedades fsicas de los suelos.Esta se define como: Gs = Densidad de las partculas de arcilla..(1.4) Densidad del agua Por tanto: Gs = En donde: Gs = Gravedad especifica Ms =Masa de solidos Vs = Volumen de solidos = Densidad del agua= 1000kg/mm o 1 Mg/m. ElvalorGs(Gravedadespecifica)dependedelacomposicinmineralgicadelas partculas que constituyen el suelo ;algunos valores tpicos se dan en la Tabla 1.3 Tabla 1.3 Valores tpicos de la gravedad especifica de las partculas . Tipo de Suelo Gs Grava, arena y limo 2.65 Arcilla inorgnica2.70 Arcilla orgnica2.60 Turba amorfa2.00 Turba fibrosa1.50

Relacin de Vacos y Porosidad La proporcin de vacos en un elemento de suelos se expresa en funcin de la relacin de vacos ,denotada con e o en funcin de la porosidad, denotada con n tomando como referencia la Fig, 1.4,estas propiedades se definen como sigue: Relacin de vacos e = .(1.5) VsVvPorosidad n =.(1.6) VVvVVvAmbas propiedades, e y n son parmetros adimensionales y con frecuencia n se expresa en porcentaje .ntese que n no puede exceder de 100% Se tiene: VVvVVvVv VVvVsVv==1Entonces: e = ..(1.7) nn 1 Y n =ee+ 1.(1.8) SuelosGranulares.Losrangosdevaloresderelacindevacosyporosidadqueseencuentran comnmente en los suelos granulares dependen de la organizacin de las partculas en el esqueleto delsuelo.lascondicionesextremaspuedenilustrarseconsiderandounsueloidealconpartculas esfricas de tamao uniforme. Mximo e = 091El estado mas suelto (correspondiente)al mximo volumen de vacos ) se obtiene cuando las esferas estn ordenadas en un arreglo cbico con seis puntos de contacto por esfera , como se muestra en la Fig.1.5a.Al hacer el calculo se obtiene lo siguienteRelacin de VacosPorosidad ,Mximo n = 47.6% El estado mas denso (correspondiente al mnimo volumen de vacos) se obtiene cuando las esferas estn ordenadas en un arreglo rombico con doce puntos de contacto por esfera, como se muestra en la Figura 1.5b.Al hacer el mismo calculo se obtiene lo siguienteRelacin de Vacos PorosidadMnimoe = 0.35,Mnimo n = 26%Los valores extremos que se obtienen en la prctica para suelos granulares se encuentra notablemente limitados por los valores teoricos.Los rangos tpicos son los siguientesRelacin de VacosPorosidad Arenas bien gradadasn(%) e = 043 067n = 30 40 % Arenas de tamao uniforme e = 051 085 , n = 34 46 % Los suelos bien gradados pueden llegar a un arreglo mas denso o a una menor relacin de vacos que lossuelosuniformes,estosucedeporquelaspartculasmasfinaspuedenocuparlosvacosquese encuentran entre las partculas mas gruesas. Es claro que el conocimiento de la relacin de vacos de un suelo en su estado natural no proporcionaen si misma una informacin suficiente para establecer si el suelo se encuentra en su estado suelto o denso . Esta informacin puede obtenerse solo si la relacine de vacos in-situ se compara con la relacin de mxima y mnima emax y emin,que pueden obtenerse con ese suelo.Tal comparacin puede expresarse numricamente en trminos de la Densidad Relativa ,Dr del deposito de suelo, la cual se define como: min maxmaxe ee e Dr =

..(1.9) Donde: e =A la relacin de vacos in-situ emax = Relacin de vacos mxima emin =Relacin de vacos minima La forma de la Ecuacin (1.9) indica que 0 Dr 1, Valores bajos de densidad relativa indican que el suelonaturalseencuentraenestadosuelto,entantoquelosvaloresaltosindicanqueelsuelo natural se encuentra en estado denso. La densidad relativa se conoce tambin como ndice de Densidad ID La mxima relacin de vacos se obtiene en laboratorio vertiendo en un molde estndar desde una altura fija una muestra secada en el horno.Otra alternativa consiste en colocar aproximadamente 1kg.de suelo seco en una probeta de 2.1lts. la cual se tapa, se agita unas pocas veces y se invierte .Luego se inclina rpidamente la probeta y se endereza de nuevo, la arena as adquiere un estado que puede suponerse como el mas suelto. . Figura 1.5 Suelo granular Ideal de partculas esfricas: b) Arreglo rmbico a) Arreglo cbico La condicin mnima de relacin de vacos se obtiene compactado un suelo secado en el horno en un recipiente estndar; el mtodo de compactado puede ser:1)-llenar el molde en 3 capas iguales, compactando cada una con un martillo vibratorio , o 2)-llenar el molde en una sola capa,colocarle una sobrecarga en la superficie de la arena y compactar el conjunto en una mesa vibratoria. Suelos Cohesivos.Estos suelos generalmente poseen una proporcin de vacos mucho mas alta que la que es posible en suelos granulares.Esto se debe a que la actividad electroqumica asociada con las partculas de mineral de arcilla.Los valores tpicos de la relacin de vacos y de la porosidad estn en el siguiente rango : Relacin de vacosPorosidade = 0.55 5,n = 35 83%Los depsitos de arcilla recin formados por lo general son muy compresibles .Sin embargo son menos compresibles en la naturaleza cuando han sido preconsolidados pos glaciacin o por erosin. Turba.La turba se caracteriza por tener un alto contenido de materia orgnica y una gran capacidad para almacenar y retener agua;los valores de la relacin de vacos a menudo estn en el rango de 10 15 .Por tanto en un deposito tpico de turba que tenga 3m de espesor, podra haber menos de 300mm de materia slida.En consecuencia, la turba es un material muy compresible y los depsitos superficiales podran experimentar una deformacin del orden del 50% o mas si es sometido a la accin de una carga equivalente a un metro de suelo de relleno. Contenido de humedad, grado de saturacin y contenido de aire. La proporcin de agua presente en un elemento de suelo se expresa en trminos del contenido de humedad,W, definido con referencia en la Fig., 1.4 as: W = MsMw

(1.10) VvVwLaproporcindevacosocupadaporelaguaseexpresaentrminosdelgradode saturacin,Sr, que es la siguiente:Sr = VW / Vv ..(11) ElContenidodeAireAr,expresalaproporcindeairepresenteenunelementodesuelo;su definicin es la siguiente: Ar = VVa .(1.12) El contenido de humedad, el grado de saturacin y el contenido de aire son parmetros adimensionales y normalmente se expresan en trminos de porcentaje. Ntese que 0 Sr 100% y 0 Ar n, sin embargo, los valores de W pueden ser superiores al 100%. Bajo el nivel fretico los suelos se encuentran generalmente saturados, por ejemplo, todos los espacios estn llenos de agua y Sr es = a 100% .Los suelos finos pueden estar saturados por encima del nivel freatico.debido ante todo , a los efectos de la ascensin capilar en los poros mas pequeos .Por el contrario, por encima del nivel fretico los suelos de grano grueso solo estarn parcialmente saturadoscon Sr< 100% El contenido de humedad varia de manera considerable de un suelo a otro, e inclusive puede variar en el mismo deposito ,y ello depende del grado de saturacin. En la tabla 1.4 se dan algunos valores tpicos de humedad y otros datos bsicos para varios suelos saturados. Una expresin muy til que relaciona a W, Sr e y Gs se obtiene de lasEcuaciones: (1.4),(1.5),(1.10) y (1.11) como sigue: GsxVsVvxVvVwwGs Vsw VwMsMw 1= =GsSre .(1.13) .(1.13) De la misma manera puede obtenerse una relacin entre Ar, Sr y n, a partir de las Ecuaciones: (1.6), (1.11) y (1.12 ) como sigue((

==VvVwVVvVVw VvVVs1Ar = n ( 1 Sr ) ...(1.14) DENSIDAD Ladensidad aparente, , de un elemento de suelo se define fundamentalmente como su masa por unidad de volumen; a partirde laFig.1.4 la densidad aparentese expresa as : VM= .( 1.15) Adicionalmente, desarrollando y sustituyendo de las Ecuaciones (1.4),(1.5) y (1.10) se obtiene: ((

+((

+=++= =VsVvVsMsMwMsVv VsMw MsVM11( )( )wew Gs ++=11.(1.16) Y sustituyendo gporW de la Ecuacin(1.13) wee Gs ((

++=1.(1.17) : comosigue s, Si el elemento de suelo esta saturado y conserva la misma relacin de vacos ,entonces Sr es = 1(por ejemplo 100%)yse obtiene la densidad saturada,: comosigue s,

wee Gss ((

++=1 ...(1.18) Si el elemento de suelo se encuentra seco y conserva la mismarelacin de vacos entoncesSr = 0 ,y se obtiene la densidad seca ,weGsd ((

+=1(1.19) O a partir de las definiciones bsicas . con Mw = 0, en la Fig. 1.4 se obtiene Ws = W -VMsd = ( 1.20) Cuandounelementodesueloestasituadobajoelnivelfretico,laspartculasdesuelo experimentan un empuje U tal que su peso efectivo Ws es entonces: Ws = Ws U Por lo tanto: Ws = ( W - Ww) -( ) Vs Vw wg W wgVs + = Entonces: Como los vacos estn completamente llenos de agua se tiene Vw = Vv , y entoncesVw + Vs = V .Por tanto: wgV wgVWgVs W ='. s Ahora el peso efectivo de las partculas de suelo Ws tambin representan el peso efectivo del elemento de suelo ,y por tanto Ws / Gv representan la densidad efectivaTambin ,el peso total W del elemento representa el peso saturado y por consiguiente W/G v representa la densidad saturada o delelement ' . s o delelement ' o delelement ' o delelement ' o delelement ' . s De lo anterior se obtiene:

w s = 'Sustituyendo Sen la Ecuacin (1.18),se obtiene .(1.21)weGs ((

+=11'.(1.22) Para la densidad efectiva tambin se utilizan los trminos densidad sumergida o densidad flotante. Pueden deducirse dos relaciones adicionales para la Densidad, las cuales tienen una particular importancia en los anlisis de los resultados de los ensayos de compactacin (secc.9.2).A partir de la ecuacin 1.15 se tiene: ((

+ =+= =MsMwVMsVMw MsVM1 ( ) w d + = 1 .(1.23)A partir de laEcuacin (1.2) se tiene V Va = Vs + Vw ((

+ = + =((

MsMwGsw GsMswMww GsMsVVsV 1. .1 wMsMwGsVVaGsVMs((

+((

=11( )( )wGsWAr Gsd + =11.(1.24) Peso Unitario.-El peso unitario puede utilizarse como una alternativa al uso de la Densidad. Este se define como el peso por unidad de volumenypuedeobtenersemultiplicandoladensidadporlaaceleracindelagravedad(g).EnelsistemaSIunN=1kgx m/seg2,por lo tanto 1kN 1Mgx1m/s2=1Mgm/s2 EJEMPLO 1.Determinar el peso unitario aparente de un suelo que tiene una densidad aparente de 2.0Mg/m3,con una g de 9.81 m/seg2 = .g = 2.0 x 9.81 Mg . m=19.62kN/m2

EJEMPLO 2. En un ensayo para determinar la gravedad especfica de una arena media se obtuvieron los siguientes resultados: Masa del recipiente para densidad M1 = 42.99gr Masa del recipiente para densidad + arena seca M2 = 76.5132gr Masa del recipiente para densidad + arena + aguaDestilada M3 = 124.3248 gr Masa del recipiente para densidad + arena + agua Destilada M4 = 103.638 gr Calcule la gravedad especfica de las partculas de arenaSolucin A partir de los pesos medidos se obtiene: M2 - M1 = masa de las partculas de arena seca (gr) M2 - M1 = 33.5232 gr. M4 - M1 = masa de agua requerida para llenar el recipiente de densidad (gr)M4 - M1 = 60.648gr M3 - M2 = masa de agua en el recipiente con las partculas de arena (gr) M3 - M2 = 47.8296gr (M4 - M1) - (M3 - M2) = masa de agua desplazada por las partculas de arena (gr) M4 - M1 = volumen de agua desplazada porpartculas de arena (cm3) M3 - M2 = volumen de las partculas de arena (cm3) 12.818m3 Por tanto: la densidad de las partculas de arena Gs= M2 - M1 (g/cm3) = 33.5232gr = 2.615=262 gr/cm3 (M4-M1) - (M3-M2) 12.8184 cm3 del siguiente modo: Gravedad Especfica de las partculas de arenaGs= M2-M1= 76.5132 - 42.99=33.5232 (M4-M1)-(M3-M2)(103.638-42.99) - (124.3248-76.5132) 60.648 - 47.829 Se obtiene entonces = 33.5232 12.8184 =2.62.gr/cm3 EJEMPLO 3.Una investigacin realizada en un lugar especfico puso en evidencia la existencia de un depsito de arena sobre el lecho rocoso.Una muestra de la arena tomada por encima del nivel fretico tuvo un peso de 2,205g y se encontr que ocupaba en un estado natural un volumen de 1,125 cm3 .Luego de secarla en el horno la muestra pes 1970g y se encontr que la gravedad especfica de las partculas es de 2.65 Calcular Para la arena por encima del nivel fretico: i) densidad aparenteii) contenido de humedad iii) relacin de vacosiv) grado de saturaciny v) contenido de aire. Para la arena por debajo del nivel fretico i) contenido de humedadii)densidad saturada Lego de secar la arena en el horno, se vierte 1,000g. En una probeta de 2.10 litros. La arena ocupaba un volumen de 641.5 cm3 probeta se tap, se invirti y se inclin rpidamente para luego enderezarla, en ese momento se encontr que laLa arena seca se compact en un molde de 100mm. de dimetro y 120mm de profundidad en tres capas aproximadamente iguales utilizando un vibrocompactador; cada capa se compact durante 1.5 minutos.La masa necesaria para llenar el molde de esta manera fue de 1746.6g. As mismo determinar la densidad relativa del depsito de arena SOLUCIONMasa total de la muestraM= 2,205 gr Volumen total de la muestraV= 1,125 cm3 Masa de slidos en la muestra Ms=1,970 gr Masa de agua en la muestra Mw= 2,205-1970=235 gr Volumen de agua en la muestra Vw =235cm3 De la Ecuacin (1.4) Gs = Densidad de las partculas de arcilla= Densidad del aguaw VsMsGs =.................(1.4) Donde pw = densidad de agua Vs= Volumen de slidos en la muestra Ms= Masa de slidos en la muestra Despejando para hallar Vs Volumen de slidos en la muestraVs= 1970= 743.4 cm3 2.65x1 Volumen de vacos en la muestra Vv = V - Vs = 1,125 - 743.4=381.6 cm3 Volumen de aire en la muestraVa=Vv - Vw =381.6 -235= 146.6cm3 De este modo, para la arena por sobre el nivel fretico se encuentra i)Densidad Aparentep= M= 2205 = 1.96 Mgr/m3 V1125 ii)Contenido de Humedad w = Mw = 2.35 =0.119 Ms1,970 iii)Relacin de Vacos e = Vv =381.6 =0.5133Vs 743.4 iv)Grado de Saturacin Sr= Vw = 235 = 0.616= 62 % Vv 381.6 v) Contenido de aire Ar= Va =146.6 =0.130 = 13% V 1125bBajo el nivel fretico los vacos estn completamente llenos de agua y para el estado saturado, la masa de agua en la muestra seria Mw = 235 + 146.6 = 381.6 gr y la masa total de la muestra seriaM = Ms + Mw = 1970 + 381.6 = 2,351.6 gr Para la arena bajo el nivel fretico se encuentra entonces iContenido de humedadw = Mw= 381.6 = 0.1937 = 19.4% Ms 1,970 iiDensidad saturadaPs = M=2,351.6= 2.09 gr/cm3 V 1125 cPara el estado de mxima relacin de vacos Masa total del suelo en laprobeta M = 1000 gr Volumen total de suelo en la probeta V = 6415 cm3Como la arena est seca, se tiene: Masa de slidos en la probeta Ms = 1000gr a partir de la ecuacin (1.4) Volumen de slidos en la probeta Vv= V -Vs=641.5 - 377.4 = 254.1 cm3 Mxima relacin de vacose max = Vv = 264.1 = 0.70 Vs377.4 d Para el estado de mnima relacin de vacos Masa total del suelo en el molde M = 1746.6 Volumen total de suelo en el molde V= x (5)2x 12 = 942.5 cm3 Como la arena est seca, se tiene Masa de slidos en el molde Ms = 1,746.6g Volumen de slidos en el molde Vs= Ms= 1,746.6= 659.1 cm3 GsPw2.65x1 Volumen de vacos en el moldeVv=V - Vs=942.5-659.1 =283.4cm3 Y mnima relacin de vacios e min= Vv =283.4 =0.43 Vs 659.1 Como la densidad relativa del depsito de arena esta dada por : min maxmaxe ee eDr=En dondee max = mxima relacin de vacos e= relacin de vacos natural e min = mxima relacin de vacos Entonces:=0.70-0.51= 0.70 = 70% 070-0.43 Empleos y/o usos 1-Problema.-Un recipiente contiene 2.00m3 de arena seca de peso especifico de solidos 2.68Ton/m3 y pesa 3,324kg.Calcular la cantidad de agua requerida para saturar la arena del recipiente. Datos: Vm = 2.00m3------- = 2.68 Ton/m3-------- WS = 3,324 Kgs. = 3.324 Ton. sVS = Vm VS ----------------------------- ( 2 ) WS = VS .S--------------------( 1 ) VS = SSWVS=3324 . 1/ 68 . 2324 . 3mm TonTon=VV = 2.00 1.24 =0.76 m3 Para el 100% de saturacin :Gee = W.G ----------- W = ---------( 3 ) Pero: SVVV =24 . 1076= 0.613 0S33/ 00 . 1/ 68 . 2m Tonm tonG === 2.68 Estos valores en( 3 ) W =68 . 20613 = 0229 Peso del suelo saturado ( WSa ) :WSa = WS ( 1 +W )-----------------( 4 ) WSa = 3,324kgs ( 1 + 0229 ) = 4,084 kgs.La cantidad de agua para saturarla arena( W

Ww= W Sa_ WS --------------- ( 5 ) ).

Ww = 4,084 3,324 Ww=760 kgs.= 760 lts. Otra solucin:Manejando las formulas( 1 ) y ( 2 ) de la primera solucin se tiene : VV= 076 m3 Por consiguiente para saturar la arenase requiere que: VV= VW Es decir ,el volumeno cantidad de agua( VV ) ocuparael volumenocupado por el aire ( VV ),luego : WW = VW = 0.76m3 = 760 kgs. = 760 lts. 2-Ejemplo Una probeta contiene una muestra de arcilla completamente saturada y pesa 68.959gr.Despus del secado el peso es de 62.011gr.:La probeta pesa 35.046gr..Determnese el contenido de humedad, larelacin de vacos y la porosidad de la muestra original.El peso especifico relativo de los slidos es 2.80Solucion:WSa = 68.959 35.046 0 33.913 gr. WS = 62.011 35.046 0 26.965 gr. WW = 33.913- 26. 965 0 6.948 gr. W = == 0.258 W% = 25.8% e = 0.258 x 2.80 -----e = 0.72 n = 42 % Ejemplo 3. -Por inmersin en mercurio se determino que una muestra de arcilla limosa tenia un volumen de 14.88m3.Con el contenido natural de humedad su peso es 28.81gr. y despus de secada a estufa es de 24.83gr.El peso especifico de slidos es 2.70grs/cm3.Calclese la relacin de vacosy el grado de saturacin de la muestra.Solucion:e =SVVV---------------( 1 ) y 3/ 70 . 2. 83 . 24cm grgrV =Vs =9.20 cm S

VVVm=

---------------------( 3 ) VVV = 14.88 9.20V =5.68cm3 SWWW965 . 26948 . 6S==SSVWSSSW-----V =--------( 2 ) Por sus valores en ( 1 ) ---- e =20 . 968 . 5 e =0.62 Por definicin de grado de saturacin: WVWVVG% =x100 --------------( 4 ) W W0 Pero W= V-0Si= 1W WW = V Wm SW = W- W Por sus datos : W W = 28.81gr.- 24.83gr. = 3.98 gr. WWV = W = 3.98 gr. = 3.98 cm Por sus valores en ( 4 ) W3368 . 598 . 3cmcmG=x 100

= 70%.G WW CLASIFICACIN Y DESCRIPCIN DE LOS SUELOS USADOS EN INGENIERAINTRODUCCIN. El objeto de la clasificacin de los suelos es aportar una base sobre la cual puedan agruparse los suelos dependido de sus propiedades fsicas y de su apariencia, con el propsito de comparar diferentes suelos, describir sus propiedades y estimar su conveniencia para la utilizacin en un trabajo de ingeniera especifico. Las caractersticas fsicas y la apariencia de un suelo granular dependen principalmente de la distribucin del tamao de las partculas en el deposito del suelo. En un suelo arcilloso dependen de la adherencia del tipo de stiction y la plasticidad; propiedades que estn asociadas a su composicin mineralgica y a su contenido de humedad , y tambin a su textura natural o macro textura: Por tanto; la fraccin granular de un deposito de suelo se clasifica de acuerdo con su distribucin de tamaos de las partculas , en tanto que la fraccin arcillosa se clasifica de acuerdo con sus caractersticas de plasticidad; con los parmetros conocidos como Limites de Atterberg DISTRIBUCIN DE TAMAOS DE LAS PARTCULAS La distribucin de tamaos de las partculas en una masa de suelo se representa usualmente con la curva de gradacin o la curva de distribucin de tamaos de las partculas; en la cual un tamao en particular se representa en funcin de ese tamao en escala logartmica .l a Fig.1.6 muestra algunas curvas de graduacin tpicas. La curva de graduacin se obtiene midiendo la distribucin de tamaos de partculas de una muestra de suelos representativa; en arenas y gravas esta puede hacerse con un anlisis por tamizado y con un anlisis por sedimentacin para la fraccin limosa. ANLISIS POR TAMIZADO (granulomtrico / mecnico) Una muestra representativa de una masa conocida de suelo se pasa a travs de una serie de tamicesestndar con aberturas cada vez mas pequeas y luego se mide la masa retenida en cada uno de los tamices. Con este resultado puede calcularse el porcentaje de la muestra que pasa a travs de cada tamiz para representarlo en funcin de la abertura correspondiente. La Tabla 1.5 muestra los tamices utilizados normalmente para la medicin del tamao de las partculas; de este rango se seleccionan los tamices apropiados para estudiar un material en particular. Si el suelo contiene partculas de limo y arcilla, la muestra se trata primero con un agente defloculante y se lava a travs de algunos tamices escogidos para separar los finos. Luego el material grueso se seca y se tamiza como se describi anteriormente. ANLISIS POR SEDIMENTACIN.-Las partculas de limo tiene tamaos que las colocan por debajo de los limites prcticos para los anlisis por tamizado, por tanto la distribucin de tamaos de tales partculas se determina observando el comportamiento durante su sedimentacin en una suspensin en agua. DESCRIPCIN DE LA GRADACIN.-La forma de la curva de distribucin de tamaos de las partculas indica si el tamao de las partculas en el suelo varia en un rango amplio o estrecho, y se utiliza para describir la gradacin del suelo. Si un suelo de granos gruesos contiene proporciones aproximadamente iguales de todos los tamaosde partculas se describe como bien gradado, y se caracteriza por tener una curva relativamente suave que cubre un amplio rango de partculas, como el suelo A en la figura 1.6.Por el contrario, se dice que un suelo es mal graduado en cualquier de los casos siguientes:Cuando se describe como uniforme; si una alta proporcin de partculas esta comprendida en una banda de tamaos estrechayla curva se caracteriza por tener una parte importante casi vertical, como el suelo B, en la fig.1.6;si el suelo contiene partculas pequeas y grandes pero presenta una ausencia notable de partculas intermedias, se dice que tiene gradacin discontinua. 1.Capa tetradrica. (b) Capa octadrica La curva A: Suelo bien gradado y de grano grueso. La curva B: mal gradado, poco uniforme (curva parada sin extensin) La curva C: Suelo arcilloso o limoso (fino) T4 y T200 = Tamices o malla Distribucin no Acumulada de las frecuencias de los tamaos anteriores Curva ACurva B Curva C Una indicacin de la gradacin puede expresarse numricamente con el coeficiente de uniformidad Cu que se define como :D60 Cu = ----- D10 O con el coeficiente de curvatura, Cc definido como: D30 Cc =--------- D10 .D60 En donde D10 es el tamao de las partculas para el cual el 10% del material es mas fino que ese tamao y D30; D60 ; los tamaos de las partculas para loscuales el 30% y el 60% del material, respectivamente son mas finos que estos tamaos. El Cu y el Cc se utilizan como criterios en el sistema unificado de clasificacin de suelos que se describe mas adelante.En general, en cuanto mas alto sea el valor de Cu, mas amplio ser el rango de tamaos de partculas en el .los suelos se clasifican como bien gradados si Cu > 4 o 6; y 1 < Cc< 3 sueloCONSISTENCIAS DE LAS ARCILLAS Y LMITES DE ATTREBERG Una de las caractersticasmas importantes de las arcillas es su plasticidad .La magnitud de la plasticidad qu presenta una arcilla natural depende de su composicin mineralogita y contenido de humedad.Ademas , la consistencia de una arcilla natural varia de acuerdo con el contenido de humedad ; desde un estado solid en condicin seca, pasando por un estado semislido para bajos contenidos de humedad en el que el suelo se desmorona y no presenta plasticidad , pasando tambin por un estado plstico para altos contenidos de humedad, hasta llegar finalmente a un estado esencialmente liquido, para contenidos de humedad muy altos. El contenido de humedad para la cual la consistencia del suelo cambia de un estado a otro varia de una arcilla a otra ; dependiendo de la cantidad y del tipo de mineral de arcilla presente . Puesto que la humedad es una propiedad que se mide fcilmente, se desarrollo un mtodode clasificacin de las arcillas basado en estos contenidos de humedad limites. Como el cambio de un estado de consistencia a otro es gradual, para satisfacer los requerimientos de un sistema de clasificacin estndar fue necesario establecer lmites arbitrarios entre los diferentes estados.Estos estados se denomina lmites de Atterberg (por el cientfico que los ideo) y consisten en lo siguiente: WsWp WL ESTADOESTADO SEMI SLIDO ESTADO ESTADO SLIDOO SIN PLASTICIDAD PLASTICO LIQUIDO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- INCREMENTO DEHUMEDAD (Fig1.7 Estados de Consistencia de un suelo Arcilloso) a) El limite de retraccin , Ws o SL, se define como el cambio del estado solid al estado semislido o estado no plstico; b) El Limite Plastico,Wp o PL, que se define como el cambio entre el estado No plstico y el estado Plstico ; y c) El Limite Liquido, WL o LL, que redefine como el cambio del estado Plstico al estado Lquido. Es importante anotarque los limites de Atterberg, son simplemente contenidos de humedad. El rango de variacio9n de contenidos de humedad en que la arcilla pre4senta plasticidad, se denomina ndice de Plasticidad, Ip, o PI, y esta Dado por : Ip= WL Wp El contenido de Humedad Natural, w, que presenta una arcilla en el campo, puede compararsecon sus Limites Lquidos y Plstico mediante el ndice de Liquidez,IL o LI,que se define como: W WpW - Wp IL = ----------------=------------ WL WpIPEn esta expresin se puede ver que si : IL =ndice de Liquidez. 0 1.0 (El SUELO ESTA EN EL INTERVALO PLSTICO) Wp= Limita PlsticoIP = ndice de Plasticidad EL NDICE DE LIQUIDEZ se expresa por lo general en %, de tal modo que un valor del IL prximo al 100% indica que la arcilla natural presenta en el campo una consistencia prxima a la que corresponde a su Limite Liquido, en tanto que un valor de IL, prximo a 0% indica que seta presente una consistenciaprxima correspondientea su Limite Plstico, por eso los valores deIL estn en el rango de 0 a100%. CLASIFICACIN DE LOS SUELOS GENERALIDADES: Para valorar los suelos y por conveniencia de su aplicacin se ha hecho necesario considerar Sistemas o Mtodos, para la identificacin de Suelos que tienen propiedades similares y seguir sta identificacin con una AGRUPACIN CLASIFICACINde los mismos, teniendo en cuenta su ORIGEN, Constantes Fsicas y Comportamiento en el Campo. Debido a su gran variacin en composicin no es fcil en clases bien definidas ni medir su comportamiento; pero cuando un suelo ha sido (identificado como perteneciente a cierto grupo, se obtiene un considerable conocimiento en lo que respecta a sus propiedades y comportamiento probable en la condiciones de campo. As tenemos que trminos amplios como GRAVA, ARENA, LIMO O ARCILLA, conducen al Ingeniero a conceptos variados de la naturaleza del material.Por eso la clasificacin por tamaos de los granos (ANLISIS MECNICO DE LOS SUELOS) es un paso fundamental.La anotacin de toda la distribucin de los tamaos de las partculas indican otra base slida para la clasificacin.Cuando el suelo es del tipo arcilloso, su apariencia y naturaleza a distintos contenido de humedad (LIMITE DE ATTERRBERG; LIMITE LIQUIDO, LIMITE PLSTICO, NDICE DE PLASTICIDAD) complementan la informacin mediante la cual se puede describir y predecir su comportamiento ulterior.Por lo tanto se determinar el propsito de: ANLISIS MECNICO DE LOS SUELOS El objeto es determinar el tamao de los granos que constituyen un suelo y el porcentaje de los granos en los distintos intervalos de tamao.El mtodo ms directo para separar un suelo en sus diferentes fracciones (tamaos) es el empleo de tamices.Siendo el tamiz ms fino que puede conseguirse es de 0.074 mm (N 200) que se emplea para el trabajo en arenas limpias; por lo tanto si un suelo contiene granos ms fino de 0.074 se separa su fracciones mediante el lavado con agua. Las partculas demasiado finas que no pueden ser recogidas en los tamices pueden ser sometidas al anlisis MECNICO HMEDO donde pueden ser separadas las partculas hasta unos 0.0002 mm.Por debajo de esto slo mediante el uso de centrfugas.El anlisis de materiales ms finos que 0.074mm es necesario muy raramente solo por investigacin principalmenteLIMITES E NDICES DE ATTERBERGUn suelo de grano fino puede existir en uno de los varios estados, que dependen del contenido de H2Oen cada uno de ellos (tipo). Cuando se agrega H2O a un suelo seco, cada partcula se cubre de una pelcula de H2O absorbida; si la adicin de H2O se mantiene el espesor de la pelcula del agua aumenta; este espesor permite que las partculas de suelo puedan deslizarse unas sobre las otras; si continuamos aumentando el H2O y el suelo se combina con el H2O y este fluir como un lquido.As el suelo ha pasado del estado slido al semiplstico, plstico, lquido viscoso y suspensin en lquido.Por esto un suelo esta relacionado con la cantidad de H2O que contiene. Los contenidos de H2O a los cuales un suelo pasa de un estado a otro son muy diferentes y por ello puede utilizarse para identificar y comparar las diferentes arcillas.Sin embargo la transicin de un estado a otro no sucede repentinamente como el contenido de H2O CRITICO es alcanzado, si no dentro de un intervalo aproximado del valor del contenido de H2O.Por esta razn el mtodo ms adecuado en Ingeniera es conocido como MTODOS DE ATTERBERG; y el contenido de agua que corresponde a los estados de consistencia se denomina LIMITE DE ATTERBERG y son: LIMITE LIQUIDO (LL).- Es el contenido de humedad a la cual un suelo pasa del estado lquido a Plstico.Como quiera que la cohesin de un suelo retrasa el flujo este ensayo es un ndice de la cohesin.Este ensayo no tiene significanca en arenas o suelo de LL bajo por lo general de 20 aprox. El LL de arcillas y limos pueden alcanzar hasta 80 y 100 lo que indica una baja capacidad para soportar cargas LIMITE PLSTICO (LP) El lmite plstico es el contenido de humedad al cual el suelo cambia del estado slido al estado Plstico.Es el contenido ms bajo de agua al cual el suelo comienza desmoronarse (cuando se rueda en barras de 3.2 m). El L.P. est supeditado al contenido de arcilla; los materiales (arenas/limos) que no pueden ser rodados en barretas (32m) a ningn contenido de humedad no tienen ndice de Plasticidad y se les denomina NO PLSTICOS.La capacidad de soportar cargas aumenta rpidamente cuando el CONTENIDO DE HUMEDAD disminuye por debajo del L.P y disminuye si el contenido de HUMEDAD sobrepasa el L.P. NDICE DE PLASTICIDAD (IP) Se define como la diferencia numrica entre el LL y LP.El IP da la cantidad de humedad a la cual en suelos se encuentra en condicin plstica.Un IP de 5 indica que un pequeo cambio en el contenido de humedadel suelo cambiar de una condicin semislida a slida; por eso son muy sensibles a los cambios de humedad salvo que el contenido de limo y arcilla sea menor que 20% UN IP elevado como 20 nos indica que se le pueda aadir considerable cantidad de humedad antes de que cambie de la condicin semislida a lquida.Cuando el LL y/o el L.P no se pueden determinar o cuando el L.P. es mayor que el LL el IP se incluir como NO PLSTICO (N.P). Existen muchos otros ensayos para determinar el contenido de humedad de los suelos pero el ms usado es el lmite de contraccin. LIMITE DE CONTRACCIN Es el contenido de humedad de un suelo al cual una prdida posterior de humedad no ocasionar disminucin en el volumen del suelo.Tambin se dice que el lmite de contraccin es el contenido de agua exacta y suficiente para llenar los picos del suelo cuando este tiene su volumen mnimo por desecacin. Como quiera que las arcillas son las mayores causantes de la contraccin de un suelo en general es un ndice de arcilla.La capacidad para soportar cargas de los suelos de granos finos es mxima cuando el contenido de hmeda es 0, o por debajo del lmite de contraccin.Las ARENAS no siguen estas reglassiempre que estn confinadas. SISTEMAS DE CLASIFICACIN El suelo puede ser clasificado, de una manera general, como SIN COHESIN o COHESIVOS, o como grueso o de grano fino como estos trminos son muy generales y cubren una gran gama de propiedades fsicas y deINGENIERA es necesario presiciones o MEDIOS DE CLASIFICACIN ADICIONALES para determinar la conveniencia de uso de un suelo en Ingeniera y aun ms para poder transmitir sta informacin a otros en forma comprensible.Estas precisiones exigieron la necesidad de un Sistema de Clasificacin que permita aprovechar la experiencia en INGENIERA adquiridas por otros y adems que facilite la comunicacin grupos de ingenieros que emplean el mismo mtodo de clasificacin de suelos.En otras palabras es un lenguaje de comunicacin.El uso de cualquier sistema de clasificacin no elimina la necesidad de estudios detallados de suelos o de ensayos que determinen propiedades de ingeniera como por ejemplo el peso unitariode un suelo, las caractersticas de compactacin, comportamiento bajo saturacin, susceptibilidad a la accin de las heladas etc. En consecuencia numerosos sistemas de clasificacin fueron propuestos en el transcurso del tiempo as tenemos: -LA CLASIFICACIN DE LOS SUELOS SEGN EL TAMAO DE LAS PARTCULAS -SISTEMA BRITNICO DE CLASIFICACIN DE SUELOS -CLASIFICACIN DE LA ADMINISTRACIN DE AERONUTICA CIVIL (C.A.A.) -CLASIFICACIN DE LA ASOCIACINDE FUNCIONARIOS DE CAMINOS PBLICOS (AMERICAN ASSOCIATION STATE HIGHWAY OFFICIALS) AASHTO - SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (S.U.C.S.) SISTEMA AASHTO DE CLASIFICACIN DE SUELOS Agrupa los suelos segn la misma capacidad de soportar cargas y servicios y obtiene siete grupos bsicos que se enumeran desde el A-1 al A-7,siendo el mejor suelo el clasificado como A-1 le sigue en calidad el A-2,y el A-7 el peor clasificado. Los miembros de cada grupo tienen en comn caractersticas similares; no obstante existe un amplio intervalo de capacidades para soportar cargas en cada grupo y tambin un traslape de capacidad para soportar cargas en distintos grupos.A partir de este concepto si slo conocemos la clasificacin AASHTO slo podemos establecer los lmites de su capacidad para soportar cargas; por esta razn ha sido necesario dividir los 7 grupos bsicos de suelos en subgrupos con un ndicede grupo con la finalidad de aproximar a valoraciones del grupo. Los ndices de grupo van de 0 para el mejor material a 100 para los psimos.El incremento del valor del ndice de grupo reflejan una reduccin en la capacidad de soportar cargas. EVALUACIN DEL NDICE DE GRUPOEl ndice de grupo se obtiene mediante el uso de una frmula para ndice de grupo basada en la granulometra, LL/IP del suelo o por un mtodo rpido mediante el empleo de grficos para ndice de grupo como las Fig,.= II-1 y II-2 la frmula del ndice de grupo es la siguiente: NDICE DE GRUPO = 0.2 a+0005ac + 0.01bd en la cual: a=Porcentaje que pasa la malla N 200> que el 35%peso< 75% expresada como un nmero entero y positivo (1 al 40) b=Porcentaje que pasa el tamiz N 200 > que el 15% peso < 55expresado en un nmero entero y positivo ( 1 al 40) c= Porcinnumrica del Lmite Lquido mayor de 40 y que no exceda de 60, expresada como un nmero entero (1 a 20) d=Porcin numrica del IP mayor de 10 y que no exceda de 30, expresado como un nmero entero (1 a 20). El ndice de grupo se expresa en un parntesis despus del nmero del grupo del suelo.Por ejemplo A-6 (7). La calibracin de las sub-rasantes en trminos del ndice de Grupo es la siguiente: EXCELENTE....................................................................... .A-1-a (o) BUENA cuando el ndice de Grupo es de 0 a 1 REGULAR cuando el ndice de Grupo es de2 a 4 MALA cuando el ndice de Grupo es de 5 a 9MUY MALA cuando el ndice de Grupo es de10 a 20 SUELOS A-1 Son mezclas bien graduadas de gruesos a finos con un aglutinante no plstico de plasticidad dbil.En estos suelos tambin se incluyen los materiales gruesos sin aglutinante. Los Suelos A-1-a incluyen materiales constituidos principalmente por fragmentos de piedra o grava, con o sin aglutinante de suelo bien graduado.Los Suelos A-1-b incluyen materiales en que predomina la arreen gruesa, con o sin aglutinante de suelo bien graduado. SUELOS A-2Estos suelos estn constituidos de materiales finos y gruesos mezclados con aglutinante pero son inferiores a los Suelos A-1 por su mala graduacin a un aglutinante inferior o a ambas cosas.Pueden presentar gran estabilidad cuando estn secos pero al humedecerse sereblandecen.Los suelos A-2-4 y A-2-5 incluyen aquellos materiales granulares que tienen como elemento aglutinante suelos de las caractersticas de los grupos A-4 y A-5. Los suelos A-2-6 y A-2-7 incluyen aquellos materiales granulares que tienen un suelo aglutinante con las caractersticas de los grupos A-6 y A-7. SUELOS A-3 Los suelos A-3 estn compuestos por arenas deficientes en aglutinante.Son tpicas las arenas finas de desierto y la arena transportada por el viento.Los materiales A-3 son bastante comunes y tienen una estabilidad deficiente a la carga de las ruedas, excepto cuando estn hmedos.No sufren cambios de volumen y constituyen superficies adecuadas de soporte cuando estn confinados.Pueden ser compactados por vibracin, rodillos de acero o rodillos neumtico. SUELOS A-4 Los suelos A-4 estn compuestos predominante por fino, con slo moderada cantidad de material grueso y pequeas cantidades de arcilla pegajosa coloidal ofrecen buena superficie firme para la circulacin cuando estn secos.cuando absorben agua se dilatan perjudicialmente y/o pierden estabilidad, son susceptibles a la accin de la congelacin. Varan su composicin textura desde limos arenosos a barros limosos y arcillas, los barros limosos y limos no presentan densidades altas por la gran cantidad de vacos ocasionados por la mala graduacin y a la escasez de materialaglutinante.Son relativamente inestables a cualquier contenido de humedady cuando este es alto su capacidad de resistir cargas es muy baja. Estos suelos se vuelven elsticos cuando se humedecen y presentan un abultamiento considerable cuando se retira la carga. SUELOS A-5 Los suelos A-5 son similares a los A-4 con la acepcin de que incluyen suelos de graduacinmuy mala y contienen materiales tales como micas y diatomeas que son productores de propiedades elsticas y estabilidades muy bajas.Los Suelos A-5 se presentan muy raras veces; sonsuelos sujetos a congelacin no so recomendables para su empleo como base.Como consecuencia de su elasticidad dificultan una conveniente compactacin.SUELOS A-6 Los suelos A-6, se componen predominantemente de arcilla con contenido moderados de materiales gruesos.Se les encuentra frecuentemente en los estados de plasticidad blanda o rgida.Tienen buena capacidad soporte cuando estn compactados a la densidad mxima; pero pierden rpidamente esta capacidad cuando absorben humedad.Son compresibles y dilatables cuando se les compacta a una humedad menor a la humedad optima.Los IP altos por encima de 18 de los suelos A-6 indica su naturaleza cohesiva del material aglutinanteSUELOS A-7 Los suelos A-7 estn compuestos predominantemente de arcilla, como los A-6 pero debido a las partculas de limo de tamao uniforme a la materia orgnica, escamas de nica o carbonato de cal son elsticas.Sufren grandes cambios de volumen y bajo soporte, son difciles de compactar.Los Suelos A-7-5 comprenden los suelos A-7 con ndices de plasticidad moderados y los Suelos A-7-6 comprenden los suelos A-7 con ndices de plasticidad muy altos y estn sujetos a cambios de volumen extremadamente altos. TURBAS Y ESCOMBROS Los suelos compuestos por turbas y escombros muy blandos, contienen grandes cantidades de materia orgnica y humedad no pueden ser usados en cualquier tipo de construccin y deben ser evitados.SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (S.U.C.S) La existencia de esta variedad de sistemas de clasificacin de suelos se debe a que tanto el Ingeniero Civil como el Gelogo y el Agrnomo analizan el suelo desde diferentes puntos de vista.Sin embargo cualquier clasificacin debe estar basada en las propiedades fsicas y mecnica de los suelos ya que estas son fundamentales en la aplicacin de la Ingeniera. Del gran nmero de Sistemas propuestos el SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIN DE SUELOS (SUCS) y el SISTEMA DE CLASIFICACIN DE LA ASOCIACIN AMERICANA DE FUNCIONARIOS DE CAMINOS PBLICOS (AMERICAN ASSOCIATION STATE HIGWAY OFFICIALS) AASHTO M-145 son las mas ampliamente usadas en elmundo. Todos los sistemas propuestos usan los tamaos de las partculas para diferenciar las clasificaciones generales de grupo, tales como GRAVA, ARENA, LIMO, ARCILLA etc. Y los lmites de Atterberg como parte del proceso final de clasificacin, en especial para trabajos de Ingeniera LIMITES D EATTERBERG APARATO DE CASAGRANDE Reporte de laboratorio de Suelos - COMPACTACIN (PRUEBA ESTNDAR).N-2 Objetivo General:El objetivo de la prctica es que el alumno obtenga la compactacin ptima de una muestra de suelo.Introduccin:Actualmente existen muchos mtodos para reproducir, al menos tericamente, en el laboratorio unas condiciones dadas de compactacin de campo. Todos ellos pensados para estudiar, adems los distintos factores que gobiernan la compactacin de los suelos.Histricamente, el primer mtodo, en el sentido de la tcnica actual, es el debido a R.R. Proctor y es conocido hoy en da como Prueba Proctor Estndar o A.A.S.H.O. (American Assosiation of State Highwat Officials) Estndar.La prueba consiste en compactar el suelo en cuestin en tres capas, dentro de un molde de dimensiones y forma especificadas, por medio de golpes de un pisn, tambin especificado, que se deja caer libremente desde una altura prefijada.El molde es un cilindro de 0.94 lts de capacidad aproximada, de 10.2 cm de dimetro y 11.7 cm de altura, provisto de una extensin desmontable de igual dimetro y 5 cm de altura.El pisn es de 2.5 kg de peso y consta de un vtago en cuyo extremo inferior hay un cilindro metlico de 5 cm de dimetro. Los golpes se splican dejando caer el pisn desde una altura de 30.5 cm.Dentro del molde el suelo debe colocarse con tres capas que se compactan dando 25 golpes, repartidos en el rea del cilindro, a cada una de ellas.Con los datos anteriores la energa especfica de compactacin es de 6kg/cm3, calculado con la frmula:Ee = NnWh/v En donde:Ee = Energa especfica.N = nmero de golpes por capa..- n= Nmeros de capas del suelo..-W = Peso del pisn.h = Altura de caida libre del pisn..- V = Volumen del suelo compactado.MATERIAL Y EQUIPO1- Molde estndar cilndrico de compactacin. .- 2- Regla recta metlica. .- 3- Balanza digital. .- 4- Balanza de laboratorio.5- Pisn. .- 6- Horno. .- -7- Gua metlica para el pisn..- 8- Malla # 4. Procedimiento:1.-Calcula el nmero de golpes necesarios para compactar el material, mediante las indicaciones hechas en la teora.2.- Se toma una muestra de suelo y se pasa por la malla # 4, hasta tener unos 2kg de material.3.- Despus se deposita el material en la charola y se humedece, procurando que el material quede con humedad uniforme.4.- Se deposita el material en el cilindro (1/3 de la altura) y se le dan los 25 golpes, se hace lo mismo para los 2/3 y la altura total. 5.- Qutese la extensin del molde y enrsese la parte superior del cilindro con la regla metlica 6.- Psense el cilindro con el material.7.- Se retira el material del molde y se toma un testigo de humedad (de aproximadamente 100gr).8.- Se repiten de nuevo los pasos del 3 al 7 hasta obtener el nmero de puntos deseados para la grfica de compactacin, para esta practica se utilizaron 4.9.- Se calculan los contenidos de humedad y los pesos especficos secos y de la masa de los testigos de humedad.10.- Se grafican los resultados obtenidos, tomando como abscisas, los contenidos de agua y como aordenadas los pesos especficos secos y de la masa.PRUEBAS DE COMPACTACINN-3 Se entiende por compactacin la aplicacin mecnica de cierta energa, o cantidad de trabajo por unidad de volumen, para lograr una reduccin de los espacios entre las partculas slidas de un suelo, con el objeto de mejorar sus caractersticas mecnicas. Al obtenerse un mejor acomodo de las partculas slidas y la expulsin de aire que contiene el suelo, se produce un aumento de su peso volumtrico o especfico. Si a un suelo cuya humedad es baja se le van dando ciertos incrementos a su contenido de agua y se le aplica cada vez la misma energa de compactacin, su peso volumtrico va aumentando, propiciado por la accin lubricante del agua, hasta que llega un momento en el que el peso volumtrico del material seco, calculado a partir del peso volumtrico del material hmedo y de la humedad, alcanza un valor mximo. Al contenido de agua con el que se obtiene el mejor acomodo de partculas y el mayor peso volumtrico o especifico del material seco, para una determinada energa de compactacin, se le denomina humedad ptima y al peso volumtrico correspondiente se le designa como peso volumtrico o peso especfico seco mximo. Cuando a partir de esta condicin de humedad ptima y peso volumtrico seco mximo, se incrementa el agua para una mismo volumen, el agua con el aire remanente ocuparan el lugar de algunas partculas de suelo, obtenindose en consecuencia pesos volumtricos que van siendo menores a medida que el agua aumenta. Si en un sistema de ejes coordenados se sitan los puntos correspondientes a cada peso volumtrico seco con su respectiva humedad y se unen con una curva, quedar representada la variacin del peso volumtrico de un material para diferentes contenidos de agua y una misma energa de compactacin; esta curva adopta aproximadamente la forma de una parbola, siendo mas pronunciada su curvatura en el caso de suelos arenosos que en los suelos arcillosos. El contenido de agua ptimo y el peso volumtrico seco mximo de un suelo, tambin varan con la energa de compactacin; cuando sta se aumenta, se obtienen mayores pesos volumtricos secos mximos con humedades ptimas menores. A su vez, la humedad ptima y el peso volumtrico seco mximo son funcin del tipo de suelo; los suelos gruesos, para una misma energa de compactacin, tienen en general mayores pesos volumtricos y menores contenidos de agua que los suelos finos. De acuerdo con la naturaleza de los materiales y con el uso que se les pretenda dar, se han establecido procedimientos de prueba para llevar a cabo la compactacin de los suelos en el laboratorio, con objeto de referenciar y evaluar la compactacin que se alcanza con los procedimientos aplicados en el campo, para determinar el grado de compactacin del material. Tomando en cuenta la forma de aplicar la energa al material, las pruebas de compactacin que generalmente se emplean son de los siguientes tipos: a) Por impactos, como son las pruebas de: Compactacin dinmica AASHTO estndar. b) Por carga esttica, como es la prueba de compactacin Porter. c) Por amasado, como es el caso del mtodo de compactacin de Hveem. d) Por vibracin, como es el mtodo de compactacin en que se utiliza una mesa vibratoria.PRUEBA PROCTOR ESTNDARN-4 Objetivo: Determinar el peso volumtrico seco mximo ( dmx.)y la humedad ptima (Wpt.) del suelo en estudio. Esta prueba es recomendada a suelos arcillosos que pasan la malla No. 4. Equipo y material que se utiliza: o Compactador automtico o Molde de compactacin de 0.94 lts. y su extensin o Pisn de un peso de 2.5 Kg-..o Charola rectangular de 40X60 cms.- o Cpsulas de aluminio- o Horno o Balanza con aproximacin a 0.1 gr. -o Probeta con capacidad de 100 ml. -o Malla No. 4 -o Regla o solera para enrasar o Vaso de aluminio -o Agua -o Aceite y brocha -o Estopa para limpieza del molde -o Suelo arcilloso que pasa la malla No. 4 Procedimiento: Procedimiento: 1. Se pesan las cpsulas de aluminio y el molde de compactacin, anotando estos datos en el registro correspondiente. 2. Se prepara una muestra de 3 Kg. de suelo secado al sol, se le incorpora la cantidad de agua suficiente para tenga de un 4 a un 6% abajo de la humedad ptima, se uniformiza la humedad, se vaca suelo hmedo a la primera cpsula de aluminio que se haya pesado, hasta completar las partes de su capacidad, la cual se pesa y se registra como: (Peso de cpsula + suelo hmedo) Las cpsulas se introducen al horno; esto es con el fin de determinar el contenido de agua para este ensayo. 3. Con el material restante, llenamos el molde, compactndolo en 3 capas aproximadamente iguales, dndole 25 golpes a cada una de estas. Despus de que se haya compactado en suelo, la ltima capa no debe salir del molde mas de 2.5 cms. 4. Se enrasa el molde y se pesa, registrndolo como: Peso del molde + suelo hmedo. 5. Se saca el material del molde, se reintegra al resto del material que se encuentra en la charola, se disgrega hasta dejarlo como estaba inicialmente. 6. Se le hace el incremento de agua recomendado, que es de un 2% con respecto al peso inicial de la muestra (3,000 grs.); por lo que la cantidad de agua a agregar es: Cantidad de agua = 3,000 X 0.02 = 60 grs. de agua 60 ml. 7. Se distribuye la humedad en forma homognea y se repite la compactacin como se describi anteriormente; se compacta las veces necesarias hasta que el peso del molde + suelo h