4. Identificación y Ensayos en Suelos Dispersivos

5/26/2018 4. Identificacin y Ensayos en Suelos Dispersivos

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IDENTIFICACIIDENTIFICACINN Y ENSAYOS ENY ENSAYOS ENSUELOS DISPERSIVOSSUELOS DISPERSIVOS

Facultad de Ingeniera CivilUniversidad Nacional de Ingenieria

Hilda Garay Porteros

Jorge E. Alva Hurtado

Autores:


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Introduccin

Descripcin de Suelos Dispersivos

Identificacin de Suelos DispersivosEnsayos de Laboratorio

Casos Estudiados

Conclusiones

ContenidoContenido


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IntroducciIntroduccinn

En la naturaleza existen ciertos suelos finos queson altamente erosionables y son conocidoscomo suelos dispersivos.

La importancia del tema en la prctica de la

Ingeniera Civil fue reconocida en 1940.

Se profundiz los estudios a partir de 1960.

En el Per en 1985 se iniciaron los estudios deestos suelos en el laboratorio (PUCP).


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DescripciDescripcinn dede SuelosSuelosDispersivosDispersivos

Son aquellos suelos que por la naturaleza de sumineraloga y la qumica del agua en ellos, sonsusceptibles a la separacin de las partculas

individuales y a la posterior erosin a travs degrietas en el suelo bajo la infiltracin de agua.

Son suelos altamente erosivos a bajos gradienteshidralicos de flujo de agua. Incluso en algunoscasos con el agua en reposo.


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La presencia de quebradas profundas y fallas portubificacin en pequeas presas.

La erosin en grietas de los caminos.

La erosin tipo tnel a lo largo de las quebradaso las arcillas unidas en roca.

La presencia de agua nublada en presaspequeas y charcos de agua luego de la lluvia.

IdentificaciIdentificacinn dede SuelosSuelosDispersivosDispersivos


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Ejemplo de falla por tubif icacin en una presa debido ala presencia de suelos dispersivos


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Erosin profunda por tubificacin en suelos

dispersivos


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En esta foto la funcin de los rboles es interceptar el paso del agua ala superficie que ocasiona el entubamiento y el derrumbamiento de

la pared del gully


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La erosin tipo gully se puede controlar a veces con una extensavegetacin, tal como se muestra en esta foto en Holanda


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Falla provocada por la filtracin del agua de una laguna ensuelos dispersivos en Orlando, Florida


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IdentificaciIdentificacinn dede SuelosSuelosDispersivosDispersivos

Los suelos dispersivos no pueden seridentificados con una clasificacin visual delsuelo o con un ensayo ndice de laboratorio.

Existen ensayos qumicos y fsicos.

Ensayos qumicos: Proporcin de Absorcin de

Sodio (SAR) y el Porcentaje Intercambiable deSodio (ESP), determinados por el anlisisqumico del agua de poros del suelo


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EnsayosEnsayos dede LaboratorioLaboratorio

Ensayo de Crumb (USBR 5400-89)

Ensayo del Doble Hidrmetro (ASTM D 4221-90,USBR 5405-89)

Ensayo de Pinhole Test ( ASTM D 4647-93, USBR5410-89)

ASTM: American Standard for Testing and Materials

USBR: United States Bureau of Reclamation


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EnsayoEnsayo de Crumbde Crumb

El ensayo consiste en colocar un trozo de suelo enel agua observando la dispersin como el grado denubosidad del agua.

Grado 1:Ninguna Reaccin

Grado 2:Reaccin Ligera

Grado 3:Reaccin Moderada

Grado 4:Reaccin Fuerte


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Obsrvese los flculos formados en la superficiedel agua. Esto es tpico en un suelo dispersivo. Elresultado del ensayo es un indicio de lascaractersticas dispersivas del suelo


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En la foto se aprecian dos tipos de resultados engrados de dispersin, el suelo de la derecha esligeramente dispersivo (Grado 3) y el de la

izquierda no dispersivo (Grado 1)


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Obsrvese los diferentes resultados en elEnsayo de Crumb


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EnsayoEnsayo deldel DobleDoble HidrHidrmetrometro

Este ensayo implica la ejecucin de dos ensayos deHidrmetro. Los ensayos de Hidrmetro sonconducidos con y sin dispersante.

La interpretacin del porcentaje de dispersin es el

siguiente:

Menor que 30% es no dispersivo

Entre 30 a 50% es intermedio Mayor que 50% es dispersivo


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PORCENTAJE

DE

FIN

OS

PORCENTAJE

DE

FIN

OS


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Equipo uti lizado en el Ensayo del Doble Hidrmetro


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Ensayo del Doble Hidrmetro; los recipientes dellado derecho son los ensayados sin el defloculantey sin agitacin mecnica


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EnsayoEnsayo de Pinholede Pinhole

Ensayo desarrollado por Sherard (1976). Un orificio

de 1.0 mm de dimetro es perforado en el suelo a

ser ensayado y a travs del agujero se pasa agua

bajo diferentes cargas y duraciones variables. Lascondiciones a simular en el ensayo son las de un

terrapln con una fisura en el suelo.


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Piezas del molde donde es colocado el espcimenpara realizar el Ensayo de Pinhole


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Ensayo de Pinhole, piezas del equipo a utilizar en elensayo listo para compactar


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Equipo de Pinhole


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0.4" 38.1 mm (1.5")

1.0" Mallas de Alambre (dos)Malla de Alambre (uno)

1.00 mmagujero

Agua Destilada

desde un tanquecon carga constante.

Compactado

Cilindro1.3" I.D., 4" long

Gravas (N10-1/4") Agujero de Ventilacinen la tapa de la cmarao en el fondo del plato.

Especmen de Suelo

Gua centrada de Plsticocon 0.06" de dimetro

y 0.5" de longitud


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Ensayo de Pinhole, obsrvese el espcimencompactado. Luego de transcurridas 24 y 48 horas seproceder a iniciar el ensayo


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Ensayo de Pinhole, compactandoel espcimen en el cilindro delequipo de Pinhole a travs de 05capas y 16 golpes por capa


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Luego de compactar, se procede a insertar la aguja. Esimportante pasar la aguja dos a tres veces. Ensayo de

Pinhole


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Ensayo de Pinhole,

aplicacin de la primeracarga


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Ensayo de Pinhole, obsrveseel color del efluente a travsde los cilindros y la carga a lacual est sometida; esto es

tpico en un suelo ligeramentedispersivo


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Ensayo de Pinhole,aplicacin de la lt imacarga


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Ensayo de Pinhole, resultado de algunosde los especmenes ensayados


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Ensayo de Pinhole, obsrvese la diferencia en losresultados de un espcimen de suelo dispersivo(lado izq.) y otro no dispersivo (lado der.)


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CasosCasos EstudiadosEstudiadosLagunas de Oxidacin de San Jos

Las canteras uti lizadas provienen de la Ciudad de Dios,provincia de Lambayeque.

En la Laguna ya construida se observ la presencia de suelossdicos, realizndose ensayos de dispersin.

Ensayos de DispersinCantera ClasificacinSUCS Crumb Doble H. Pinhole

ND31

ND421 SC Grado 2 Dispersivo

ND13

2 SC Grado 1 NoDispersivo

ND11

1 Ensayo realizado sin ningn tiempo de curado

2 Ensayo realizado a 24 horas de curado

3 Ensayo realizado a 07 das de curado.


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Laguna de San Jos en Chiclayo, de aqu se obtuvo dos de las

muestras analizadas


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Presa Cuchoquesera

Ubicada en Ayacucho, prov. de Huamanga, en la cuencadel ro Carhuamayo. Se consider necesario realizarensayos de dispersin.

CasosCasos EstudiadosEstudiados

Ensayo s de DispersinC an tera C lasificaci nSUCS C rum b D o b le H. P inh o le

C C L G rado 2 N oDispersivo

N D 4

I M L G rado 2 LigeraDispersin

N D 3

J M H G rado 1 LigeraDispersin

N D 3


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CasosCasos EstudiadosEstudiadosPresa TinajonesUbicada en el distrito de Chongoyape. Es una presa de

tierra zonificada que provee el cierre principal a lasaguas embalsadas. Construda entre los aos de 1965 y1968. La presa ha presentado varias fisuras endiferentes aos, realizndose varias reparaciones. El

material investigado fue de la corona de la presaprincipal en la progresiva Km 2+100.

Ensayos de DispersinMuestra ClasificacinSUCS Crumb Doble H. Pinhole

ND31

ND12Ncleo

PresaTinajones

CL Grado 1IntermediaDispersin

ND13

1 Ensayo realizado sin ningn tiempo de curado

2 Ensayo realizado a 24 horas de curado

3 Ensayo realizado a 07 das de curado.


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Presa de Tinajones, de esta Presa se analiz una

de la muestras


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ConclusionesConclusiones

El propsito principal es la identificacin confiablede los suelos dispersivos.

De los tres ensayos presentados, se comprueba queno necesariamente los resultados van a coincidir.

Existe una buena correlacin entre los ensayos deCrumb y de Pinhole.

El ensayo de Pinhole es el ms usado actualmentepor la confiabilidad en sus resultados.


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Es recomendable utilizar ms de un ensayo paracomprobar la dispersividad de un suelo.

Las arcillas dispersivas son altamentesusceptibles a la tubificacin por los procesos deerosin coloidal.

El ensayo de Pinhole se sugiere para situacionesdonde el agua est fluyendo y el ensayo deCrumb para el agua en condiciones quietas.


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Es importante que el ingeniero sea capaz deidentificar las arcillas dispersivas en un proyecto

dado, teniendo especial cuidado y atencin

durante el diseo y construccin en las reas

crticas en el que estos materiales van a ser

usados.

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