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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

Facultad deIngeniería

“Tradición y Excelencia en laformación de Ingenieros”

Tercer Trabajo PrácticoGeotecnia II

Alumna:o Aida Liz Diaz Isasi

CI:o 41!"#$

aidalizdiazisasi%&o'mail(com)1*1111

+an Lorenzo, *- de marzo de

*)1!

1

mailto:aidalizdiazisasi@hotmail.commailto:aidalizdiazisasi@hotmail.com

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INDICE

INDICE((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((*

INTRODUCCION(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((($

OBJETIVOS(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((4

DESARROLLO((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((#

1( .ocas, de/nición, origen, cons'i'ución, 'i0os, formación,0ar'icularidades, 0arme'ros de iden'i/cación, clasi/cación f2sicomecnico, e3em0los de rocas ms conocidas en el medio 'cnico y5ode uso ci6il(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((#

*( +uelos, de/nición, origen, cons'i'ución, 'i0os, formación,0ar'icularidades, 0arme'ros de iden'i/cación, clasi/cación f2sico

mecnico, e3em0los de los suelos ms conocidos en el medio 'cnicoy5o de uso ci6il(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((#

$( El Agua en los suelos, 0ro0iedades y efec'os, 0ar'icularidades,incluir ciclo del agua en el suelo(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((("

4( 7i6eles &idrulicos en los suelos, 0ar'icularidades 8fre'icos o'em0orales y ar'esianos9(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((

#( resiones 'o'ales, efec'i6as y neu'ras, efec'os e in;uencias soue go

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INTRODUCCION

Cuando un suelo 0resen'a resis'encia su/cien'e 0ara no sufrirdeformaciones ni desgas'es inadmisiue lo &acen u'iliza

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OBJETIVOS

Aprender, investigar y pr!"ndi#ar $s sig"ientes te%as&

• Ley de Darcy• Ecuación de Bernoulli y sus efectos o consideraciones, alicación en suelos!• "iltros de rotección, criterios, o#$eti%os y utili&ación, e$e'los!• "uer&as de flu$o o de recolación, efectos, condiciones o consideraciones rinciales,

descri#ir!• (radiente )idr*ulico y (radiente Cr+tico, co'arar!• "lu$os unidireccional, #idi'ensional, tridi'ensional, casos, consideraciones, efectos, otros!• Condición isotróica e anisotróica de flu$os, consideraciones, efectos, otros!• Licuefacción, tu#ificación, desli&a'iento, efectos de arena 'o%edi&a!• Diues y-o .resas/ rotección costera, retención o contención, consolidación, otros!• Esta#ilidad de taludes o de 'uros, fines y o#$eti%os, usos o alicación en o#ras!• E'u$es de suelos, acti%o, asi%o, reoso!• Altura critica en suelos finos y 'i0tos!• Auscultación, instru'entación, 'onitoreo de taludes f1esta#ilidad, a2ua, otros factores3!• Ele'entos o factores ue inter%ienen en un roceso de flu$o en suelos, resonsa#les or la

 4rdida de car2a 5idr*ulica o 'e$or, ele'entos resonsa#les or la 4rdida de car2a5idr*ulica en un flu$o en suelos!

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DESARROLLO'( Ley de Dar)y(

?lu3o en medios 0orosos: Ley de DarcyEl ingeniero Fenry Darcy fue encargado del es'udio de la red de

aue 'amue u'ilizo Darcy, y >ue se denominan 0ermeme'ros de carga cons'an'e(

sicamen'e un 0ermeme'ro es un reci0ien'e de sección cons'an'e 0orel >ue se &ace circular agua conec'ando a uno de sus ex'remos un de0ósi'oele6ado de ni6el cons'an'e( En el o'ro ex'remo se regula el caudal de salidamedian'e un grifo >ue en cada ex0erimen'o man'iene el caudal 'amue el caudal >ue a'ra6esaue u'ilizando o'ra arena 8ms gruesa o /na, o mezclade gruesa y /na, e'c9 y 3ugando de nue6o con 'odas las 6ariaue esa cons'an'e era 0ro0ia ycarac'er2s'ica de cada arena y la llamo 0ermeaue exis'euna diferencia de 0resiones o de ele6ación( La energ2a 0o'encial, >ue deri6a dela diferencia de 0resiones se re0resen'a 0or 05P, en la >ue 0 es la 0resión 0orunidad de su0er/cie y P es el 0eso de la unidad de 6olumen( Bn Ng de ;uidocuya energ2a 0o'encial sea deue y ex0resa la co'a so

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En el caso de ;u3o a 'ra6s del suelo se 0ude &acer inmedia'amen'e unaim0or'an'e sim0li/cación 0ues'o >ue la 6elocidad a 'ra6s del suelo es muy0e>ueGa, la energ2a cin'ica 0or unidad de 0eso es 'oda62a menor a 86M*5*g9 y0uede des0reciarse( or 'an'o, la ecuación de ernoulli, a0licada al mo6imien'odel agua en suelo, >ueda como sigue:&J05PQy

Es'e 6alor 0uede ser medido en los suelos sa'urados 0or un sim0le0iezóme'ro y en los no sa'urados 0or el 'ensióme'ro( El 0iezóme'ro se u'iliza0ara medir la dirección del mo6imien'o y la magni'ud de la energ2a( El l2>uido;uye siem0re en la dirección de las al'uras 0iezome'ricas decrecien'es(

( Fi$trs de prte))i+n, )riteris, -.etivs y "ti$i#a)i+n,e.e%p$s(

Los ma'eriales encargados de la doue se u'ilizan &oy 0ara 'al misión la 'ela, el

0a0el, la /ue se &a &ec&o referencia a un /l'ro de ms de una ca0a, en el>ue cada una 6a 'eniendo mayor 0ermeauedando ms le3osdel suelo 0or 0ro'eger(

+u uso deuier ;uido o0ro0iedad >ue 0ueda mo6erse a 'ra6s de un medio( El medio, donde selle6a al ;uido, 0uede ser el es0acio 0oroso de una roca, un suelo, unarreglo de r

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?uerzas Ca0ilares, en zonas de sa'uración?uerzas Ca0ilares, en zonas de no sa'uración?uerzas =ra6i'a'oriasBno de los efec'os de la 0ercolación en el 0er/l del suelo, es la 0rdidade nu'rien'es de s'e(

1( Gradiente 2idr3"$i) y Gradiente Cr4ti), )%parar(

El agua suue si se man'ienen cons'an'es 'odos losdems fac'ores, la cuan'2a del mo6imien'o de a>ulla en el seno de la zonasa'urada de0ende del gradien'e &idrulico(

El gradien'e &idrulico 8i9 se de/ne como la 0rdida de energ2aex0erimen'ada 0or unidad de longi'ud recorrida 0or el agua es decir,re0resen'a la 0rdida o camue el agua 'ransmi'e a las 0ar'2culas delsuelo( En los 0un'os donde 0redomina el ;u3o ascenden'e, es'as fuerzas de/l'ración 'ienden a disminuir el esfuerzo efec'i6o en're las 0ar'2culas del suelo,y 0or 'an'o, 'ienden a reducir la resis'encia al esfuerzo cor'an'e de la masa desuelo( En el siguien'e es>uema, 0uede >uedar eso demos'rado, donde A es unreci0ien'e cil2ndrico >ue con'iene una ca0a de arena densa colocada en're0iedras 0orosas( La ca0a de arena 'iene un es0esor F y la

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Com0arando los dos conce0'os, se 'iene >ue: El =radien'e &idrulico es

la Ragni'ud 6ec'orial de'erminada 0or el incremen'o de 0o'encial del agua 0orunidad de dis'ancia mien'ras >ue el gradien'e &idrulico cr2'ico es el >ue, deser su0erado, &ace >ue em0iece a eue se &a denominado coe/cien'e de0ermeauien demos'ró >ue la funcióncarga &idrulica >ue goue sa'isface la ecuación de La0lace( ?orc&&eimer

desarrolló a 0rinci0ios del siglo SS, las ue sigue siendo elarma ms sencilla y 0oderosa de >ue el ingeniero dis0one 0ara la resolución0rc'ica de los 0roue in6olucren el ;u3o de agua en suelos( El m'odode las redes de ;u3o, >ue es una solución gr/ca de la ecuación de La0lace, fue0o0ularizado a 0ar'ir de 1$" y desde en'onces se &a 'ransformado en el0rocedimien'o normal de 'ra

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 A con'inuación se 0resen'a un 'ra'amien'o ma'em'ico >ue 0ermi'ir llegar enforma sencilla a las ecuaciones ue se u'ilizan 0ara 0lan'ear'eóricamen'e el 0roue ;uye el agua, de dimensiones dx, dy y dz , 'al como se mues'ra en la/gura:

 +u0óngase >ue la 6elocidad V   con la >ueel agua 0asa 0or el elemen'o 0osee 'rescom0onen'es Vx, Vy y Vz  y >ue es'as son solofunción de x, y y z res0ec'i6amen'e 0ero no del'iem0o 8su0oniendo >ue se 'ra'a de un ;uido0ermanen'e9 ni de ninguna o'ra6ariaue

admi'en cual>uier orden de deri6ación necesario al razonamien'o ex0ues'o(Dadas las condiciones, si en las caras I las com0onen'es de la 6elocidadson Vx, Vy y Vz, en las caras II las com0onen'es de la 6elocidad sern,res0ec'i6amen'e:

x Q 8 x5 x 9 dxy Q 8 y5 y9  dyz Q 8 z5 z9  dz+u0óngase a&ora >ue la 0orción de suelo a 'ra6s de la >ue ;uye el agua 'ienesus 6ac2os sa'urados y >ue adems las 0ar'2culas >ue la conforman sonincom0resiue en'ra al elemen'o 'iene>ue ser igual a la >ue sale( or lo 'an'o, 'eniendo en cuen'a >ue el caudal >ue0asa 0or una sección 0uede ex0resarse como el 0roduc'o del rea de lasección 0or la 6elocidad del ;u3o, 0odr escriue en'ra y el del lado

derec&o el >ue sale(+im0li/cndola se oue la 6elocidad de ;u3o de agua a 'ra6s del elemen'o es:x J Hx&5 xy J Hy &5 y z J Hz &5 z En es'as ecuaciones el elemen'o de suelo se considera anisó'ro0o en loreferen'e a su 0ermea

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Ecuación >ue 0ara ser a0licada re>uiere:• +uelo isó'ro0o, en lo rela'i6o a su 0ermeaue in'eresa es'udiar el ;u3o se cons'ruyen com0ac'ando 0or ca0as,0rocedimien'o >ue conduce a 0ermeaue 0ueden ser re0resen'ados den'ro de la zona de ;u3o en es'udiocomo dos familias de cur6as or'ogonales en're s2( La solución general >uesa'isfaga las condiciones de fron'era de una región de ;u3o es0ec2/cacons'i'uir la solución 0ar'icular de la ecuación de La0lace 0ara es'a regiónes0ec2/ca(

Es con6enien'e, a 0ar'ir de la gr/ca, una ex0resión >ue 0ro0orcione elcaudal >ue 0asa a 'ra6s del elemen'o en el 'iem0o d'(d> J x &5 x dydz Q y   &5 y dxdz Q z   &5 z dxdy +i el suelo es isó'ro0o en lo referen'e a la 0ermea J 8 &5 x dydz Q   &5 y dxdz Q   &5 z dxdy9 En ;u3o J 8&5 x  dy Q &5 y  dx9+olucion de la ecuación de La0laceCen'rndose en el caso de ;u3o

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ydx xdy J )Lo >ue 0uede ser ex0resado como: dx5 x Q   dy5 y J ) La an'erior ex0resión es 0recisamen'e la diferencia 'o'al de la función  demanera >ue se cum0le a lo largo de la 'rayec'oria del agua >ue:d J )

 U 0or lo 'an'o: J cons'an'eLa familia de cur6as J cons'an'e es' cons'i'uida 0or las 'rayec'orias f2sicasy reales del agua a 'ra6s de la región de ;u3o(

 Teoria de la sección 'ransformadaLa 'eor2a de la sección 'ransformada 0ermi'e reducir la si'uación de un sueloanisó'ro0o al caso de un suelo isó'ro0o( Con es'a reducción se logra >ue laecuación de La0lace y sus soluciones sean a0licaui0o'enciales se0aradas igualmen'e en  y 0orl2neas de corrien'e igualmen'e se0aradas en ( Es'a se0aración se conocecomo canal de ;u3o o canal de corrien'e( Todas las in'ersecciones de la red sonor'ogonales(ro0iedades de las redes de ;u3o:  El caudal >ue ;uye en're dos l2neas consecu'i6as es el mismo 0orunidad de anc&o(  7i las l2neas e>ui0o'enciales 0ueden cor'arse en're s2, den'ro del medio;uido, ni las l2neas de corrien'e 0ueden cor'arse en're s2 den'ro del medio;uido(+e 'ra'a en'onces de de/nir en cada caso las condiciones de fron'eraes0ec2/cas del 0rouier red de ;u3o se diui0o'enciales de 'al manera>ue la & sea la misma y >ue el   > en're dos l2neas de corrien'e sea elmismo(

+e 'endr en'onces >ue:> J a &5ue:>5nf  J a &5nc

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> J 8nf 5nc9 8a5ue la & sea la misma y >ue el   > en're dos l2neas decorrien'e sea el mismo9(El 'rmino nf 5nc de0ende Onicamen'e de la forma de la región de ;u3o, se le

conoce como fac'or de forma y se re0resen'a:?f  J nf5ncEl clculo de las 0resiones &idrodinmicas en el agua >ue se in/l'ra a 'ra6s dela región de ;u3o, es una de las a0licaciones ms O'iles de una red de ;u3o(

7( Cndi)i+n istr+pi)a e anistr+pi)a de 0".s,)nsidera)ines, e!e)ts, trs(

La 0ermeaue cuando es'e suelo es' com0ac'ado 8&Omedo9, dis0osicióndis0ersa 8es'ruc'ura ordenada9, mismo >ue es'os suelos 0resen'en el mismo2ndice de 6ac2os “e”( E3em0lo: en un mismo suelo com0ac'ado, 0ar'e de un'erra0ln de la 0resa de l&a +ol'eira + rasil, se &a com0roue las0ermea

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en la fran3a se alcanza la 'ensión 'angencial mxima en 'odos sus 0un'os(Es'os 'i0os de ines'aue se encuen'ra

a'ra0ada en el ue de arena no 0uede esca0ar, se licOa el suelo y 0ierde laca0acidad de so0or'ar 0esos( La arena mo6ediza se 0uede formar 0or un ;u3oen ascenso de aguas su

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'ue encier'a medida garan'icen una mayor seguridad, a'endiendo el as0ec'oeconómico(

''( E%p".es de s"e$s a)tiv, pasiv, en reps

El coe/cien'e de em0u3e al re0oso o, es decir, con des0lazamien'o nulo,se 0uede calcular ue se encuen'ra den'ro deuna masa semi in/ni'a(

Las condiciones de

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en're amue 0odemos inser'ar en s'a masasemi in/ni'a, una 0an'alla r2gida, de 'al forma >ue si noso'ros re'iramos elsuelo >ue se encuen'ra a la iz>uierda de la 0an'alla, no camuiliue en el es'ado l2mi'ede .anNine 'oca la cur6a de resis'enciain'r2nseca y se 0roduce el es'ado l2mi'e de

ro'ura(En la /gura 4 se indican 0ara el mismo diagrama las inclinaciones 0ara lascuales se 0roducen los es'ados l2mi'es( En el es'ado ac'i6o, la l2nea de ro'uraforma un ngulo de 84#\ Q] 5*9 con la &orizon'al( En el es'ado 0asi6o, las l2neasde ro'ura en 'oda la masa >ue se encuen'ra en es'ado de e>uili

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la 0ar'e nega'i6a y la 0osi'i6a, y en la /gura se indica su ex0resión en funciónde * oz, >ue es la al'ura a la cual se anula el em0u3e ac'i6o(

Es necesario des'acar >ue a la0rofundidad * oz se com0ensael rea nega'i6a del diagramade em0u3es ac'i6os, con o'ra

rea similar 0osi'i6a, lo >ue&ace >ue a esa 0rofundidad elem0u3e ac'i6o resul'an'e seanulo(

ara el o'ro es'ado l2mi'e, deem0u3es 0asi6os, la es'ruc'ura em0u3a con'ra el suelo, y la 0resión &orizon'alcrece &as'a llegar al es'ado de e>uiliue, es'a sim0li/cación conduce a cier'o error en la de'erminación del em0u3e(

 Tamuili F a J ) si >J)J` Fc J 4 c 5 γ  a J 4 c 7f 5 γ   0ero >u J * c 7for lo 'an'o, Fc J * >u 5 γ  8lida sólo 0ara 6ariaciones 6er'icales de muy cor'a duración con la a0ariciónde grie'as de 'racción 80rofundidad J bc9 se de

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'( A"s)"$ta)i+n, instr"%enta)i+n, %nitre de ta$"des!>esta-i$idad, ag"a, trs !a)tres?(

La auscul'ación es el 0rocedimien'o 0or el cual se e6alOa en >ucondiciones se encuen'ra una infraes'ruc'ura, cuando es' en uso o encondiciones de es'arlo, y sin in'erferir demasiado con los usuarios normales de

la infraes'ruc'ura(1

 Es un 0rocedimien'o &aui0os ins'alados en sondeos >ue 0ermi'en

de/nir la 0rofundidad de la zona afec'ada(• Ro6imien'os de a0er'ura de grie'as y mo6imien'os en're uees de macizos rocosos,

a0oyan la in'er0re'ación de los da'os a0or'ados 0or o'ros con'roles(• resiones in'ers'iciales con'rol de sus 6ariaciones 8ni6eles fre'icos y 0iezome'ricos9• ?uerzas de ancla3e• Rodi/cacion de 0resiones in'ers'iciales 0ro6ocadas 0or la ins'alación de su

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HCali

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CONCLUSION

Darcy encon'ró >ue el caudal >ue a'ra6esaue u'ilizando o'raarena 8ms gruesa o /na, o mezcla de gruesa y /na, e'c9 y 3ugando denue6o con 'odas las 6ariaue esa cons'an'e era 0ro0ia y carac'er2s'ica decada arena y la llamo 0ermea

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BIBLIOGRAFIA

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•  Tema agua en el suelo 8ma'erial 0ro6e2do 0or el 0rofesor9

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