U N I V E R S I D A DA U T O N O M A D ES I N A L O AE S C U E L AD E I N G E N I E R I A M O C H I SA R E A D EG E O T E C N I AYV I A STE R R E S T R E SAPUNTES DE GEOTECNIA IELABORO:MI.JOSE DE JESUS ARMENTA BOJORQUEZAGOSTO DE 2005PROGRAMA DE LA MATERIA:I.- APLICACIONES DE LA MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA CIVIL 1.1 Definicin de suelo1.2 Definicin de Mecnica de suelos1.3 Aplicaciones de la Mecnica de suelos II. COMPOSICIN MINERALOGICA DE LOS SUELOS2.1 Minerales constitutivos de los suelos2.2 Intercambio catinico2.3 Identificacin de los minerales de arcillaIII.- RELACIONES VOLUMTRICAS Y GRAVIMTRICAS DE LOS SUELOS3.1-Fases del suelo. Smbolos ydefiniciones3.2- Relaciones de pesos y volmenes3.3- Relaciones fundamentales 3.4 Correlacin entre la relacin de vacos y porosidad3.5 Formulas ms tiles de los suelos saturados3.6 Formulas ms tiles de los suelos parcialmente saturados3.7 Peso especifico seco y saturado3.8 Suelos sumergidos 3.9 Interpretacin y uso de las relaciones volumtricas y gravimetricasIV.- CARACTERSTICAS Y ESTRUCTURACIN DE LOS SUELOS 4.1 Forma y tamao4.2 Estructuracin de los suelosV.- GRANULOMETRA EN LOS SUELOS5.1 Introduccin 5.2 Anlisis mecnico 5.3 Representacin de la distribucin granulometrica5.4 Criterios de interpretacin de la grfica de granulometraVI.- PLASTICIDAD6.1 Generalidades6.2 Estados de consistencia de los suelos6.3 Determinacinactual del lmite lquido 6.4 Determinacin actual del lmite plstico6.5 Consideraciones sobre los lmites de plasticidad6.6 Indice de tenacidad6.7 Determinacin del lmite de contraccin6.8 Interpretacin y uso de los lmites de plasticidadVII.- CLASIFICACIN E IDENTIFICACIN DE SUELOS.7.1 Generalidades 7.2 Fundamentos del sistema de clasificacin de aeropuertos 7.3 Sistema unificado de clasificacin de suelos 7.4 Identificacin de suelos en el campo7.5 La Carta de plasticidad y propiedades del suelo.7.6 Criterios de identificacin de suelos expansivos y colapsables VIII.- FENOMENO CAPILAR Y PROCESO DE CONTRACCION 8.1 Generalidades, Tensin superficial8.2 Angulo de contacto8.3 Ascensin capilar 8.4 Factores que influyen en la permeabilidad de los suelos 8.5 Angulo de contacto8.6 Tensin capilar8.7 Ascencin capilar.8.8- Proceso de contraccin en suelos finos.IX.- PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS9.1 Flujo laminar y turbulento9.2 Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad9.3 Velocidad de descarga y velocidad de filtracin9.4 Mtodos para medir el coeficiente de permeabilidad de los suelos9.5 Factores que influyen en la permeabilidad de los suelos9.6 Nociones de flujo de agua en suelosX.- EL FENOMENO DE LA CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS 10.1 Generalidades10.2 Consolidacin de los suelos 10.3 Caractersticas de consolidacin de suelos relativamente gruesos10.4 Analoga mecnica de Terzaghi10.5 Ecuacin diferencial de la consolidacin unidimensional y su solucin10.6 Factores que influyen en el tiempo de consolidacin.10.7 Comparacin entre las curvas reales obtenidas en el laboratorio y la curva de consolidacin terica10.8 Determinacin del coeficiente de permeabilidad a partir de los datos obtenidos en la prueba.10.9 Asentamiento primario de un estrato arcilloso sujeto a consolidacin evolucin del mismo 10.10 Consolidacin secundaria10.11 Carga de Preconsolidacin1.- APLICACIONES DE LA MECANICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA CIVIL Definicin de Suelo:Es de comn creencia que el suelo es un agregado de partculas orgnicas e inorgnicas, no sujetas a ninguna organizacin. Pero en realidad se trata de un conjunto con organizacin definida ypropiedadesque varan vectorialmente. En la direccin vertical generalmente sus propiedades cambian mucho ms rpidamente que en la horizontal. El suelo tiene perfil, y este es un hecho del que se tiene abundante aplicacin. Suelo, es un trmino del que se hacen uso diferentes profesantes. La interpretacinvara de acuerdo con sus respectivos intereses.Suelo.- Es todo material terroso desde relleno de desperdicios hasta areniscos parcialmente cementados o lutitas suaves. Definicin de Mecnica de SuelosMecnica de Suelos(Karl V. Terzaghi)Es la aplicacin de las leyes de la mecnica e hidrulica a los problema de ingeniera que tratan con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partculas slidas producidas por la desintegracin mecnica o descomposicin qumica de las rocas, independientemente que tengan o no contenido de materia orgnica.La mecnica de suelos incluye:a) Teora sobre el comportamiento de los suelos basados en simplificaciones necesarias.b) Investigacin de las propiedades fsicas del suelo.c) Aplicacin del conocimiento terico y emprico a los problemas prcticos.Problemas que resuelve la mecnica de Suelos Desplazamientosdel suelo(consolidacin).-Asentamientostotalesydiferenciales, expansiones. Estabilidad delasobras (resistencia al esfuerzo cortante).- Capacidad de carga del suelo, Oposicin al deslizamiento.Segn Terzaghi la teora va despus y no antes que la investigacin de las propiedades reales delsuelopormediodelaexhaustiva investigacinde laboratorio y queporlomenos es aceptada o rechazada en funcin de los resultados observados en las obras de ingeniera en que se aplique. *ROCA > 3 < SUELO Suelo Grava ( > 4.70 mm) Arena ( > 0.07 mm) Limo Arcilla * Exploracin a cielo abierto o perforacin.Muestreo Alterados InalteradosProblema planteados de ingeniera. Geologa(perfil estratigrfico) Mecnica de suelos (teora de deformacin) Experiencia (solucin de problemas) Economa + Criterio =Solucin al problema planteadoSuelo residual Perfil de meteorizacin Conjunto de estructuras heredadasAgentes generales del suelo La corteza terrestre es atacada principalmente por el aire y las aguas siendo los medios de accindeestassustanciassumamentevariadas.Sinembargoenltimoanlisis todoslos mecanismos de ataques pueden incluirse en dos grupos: desintegracin mecnica y descomposicin qumica. 1) Descomposicin mecnica.- Es la intemperizacin de las rocas por agentes fsicos. Cambios peridicos de temperatura Congelacin del agua en las juntas y grietas de las rocas (gravas, arenas y limos). Efectos de organismos y plantas2) Descomposicin qumica.- Es la accin de agentes que atacan las rocas modificando suconstitucin mineralgica o qumica. El principal agente es el agua ylos mecanismos de ataque mas frecuentes son: Oxidacin Hidratacin Carbonatacin VegetalesComposicin mineralgica de los suelos gruesosMineral.- Es una sustancia inorgnica y natural que tiene una estructura interna caracterstica determinada por un cierto arreglo especifico de sus tomos e iones. Su composicin qumica y sus propiedades fsicas casi no varan. Silicatos (feldespatos, micas, olivino) Sulfatos (anhidita, yesos) Carbonatos (calcita, dolomita) Propiedades fsicas Color Lustre Dureza Tonalidad de sus raspaduras Densidad relativaEl comportamiento mecnico e hidrulico de los suelos gruesos depende de su compacidad y orientacin de sus partculas slidas.Compacidad.- Grado de acomodo que tienen las partculas slidas en una masa de suelo.Composicin mineralgica de los suelos finos El comportamiento mecnico e hidrulico de los suelos finos es decisivamente influenciado por su estructura en general y su composicin mineralgica en general.Lasarcillasestnconstituidasporsilicatosdealuminiohidratados, silicatosdemagnesio hidratados. Estos minerales tienen una estructura cristalina definida en forma de LAMINAS.Existen dos tipos de lminas Silicicas.- Estn constituidas por 1 tomo de silicio por 4 de oxigeno.

Aluminicas.- Estn constituidas por 1 tomo de aluminio por 6 de oxigeno.

La unin de estas da origen a tres grandes grupos de arcillas.1. Arcillas caolinitas (O H SiO O Al2 2 3 22) .- Es la unin de una lamina silcica y otra aluminica superponindose indefinidamente.

* La unin entre lminas, es la superficie firme para no permitir la penetracin de molculas de agua entre ellas, por lo que es estable en presencia del agua. La carga elctrica negativa jala a los cationes (+) de la molcula del agua. La fuerza gravitacional es la que predomina en las gravas. 2. Arcillas montmorilonitas (O H O Al Si OH2 2 4 3 4) ().- Es la unin de una lamina aluminica entre dos silicicas superponindose indefinidamente.

* En este caso la unin entre las retculas del mineral es dbil, por lo que las molculas del agua pueden penetrar fcilmente en la estructura. Lo anterior procede en incremento de volumen de los cristales macrofisicamente en una expansin. 3. Arcillas ilitas(15 ) )( ( ) (20 6 4 4 4 4 8 4 y con O Mg Mg Fe Al Al y Si Kg OH) .- Es la unin de una lamina aluminica entre dos silicicas superponindose indefinidamente. *Laconstitucininternadeestetipodearcillatienelatendenciadeformargrumosde materia evitando que las molculas de agua se introduzcan fcilmente. Son ms estables que las arcillas montmorilonitas.Estructura interna de las arcillas En el caso de los suelos finos (arcillas principalmente) las fuerzas electromagnticas son las que predominan debido a la alta tensin rea/volumen que las partculas slidas [2 micras (0.002 mm)]. Las magnitudes de las presiones de absorcin existentes en la pelcula de agua que rodea el cristal de arcilla fueron reportadas por Winterroin y Baver quienes dan un valor de 20,000 2/ cm Kg . Bridgman estudio lavariacin del punto de congelacin del agua llevando esta sujetaagrandespresiones, encontrqueaunapresinde10002/ cm Kg el puntode congelacin del agua es de +C30 . Capa slida (partcula slida, agua absorbida) Capa viscosa Agua libre gravitacionalIntercambio catinico Las propiedades mecnicas de una arcilla pueden variar al considerar los cationes contenidos ensuscomplejosdeabsorcin, puesadiferentescationesligadoscorrespondendistintos espesores de la pelcula absorbida, lo que se refleja sobretodo en las propiedades de plasticidadyresistenciadel suelo. Porestaraznel intercambiocatinicoforzadoseha usado y se usa para tratar suelos con fines de mejorar su comportamiento mecnico.Engeneral los cationes pueden disponerse segn suefecto benficodecreciente enla resistencia de las arcillas de acuerdo con la siguiente vista:Intercambio catinico + + + + + + + + +A Fe K H NHa , , , , ) (+ ++ + + + + + +L Na Ca Ba Mg,, , ,Identificacin de minerales de arcilla: Anlisis qumico Microscopio elctrico Difraccin de rayos X Balance trmico de las arcillas (altas temperaturas)III.- Relaciones volumtricas y gravimetrcasDonde:Vs = Volumen del slidoVw = Volumen del aguaVa = Volumen del aireVv = Volumen de vacos Vm = Volumen de la muestraWs = Peso del slidoWw = Peso del aguaWm = Peso de la muestraWa = Peso del aireConvencionalmente en mecnica de suelos se considera que el suelo esta seco cuando este se somete a un proceso de secado (horno) a una temperatura deC105 aC110 durante un tiempo de 18 hrs. a 24 hrs.Relaciones entre pesos y volmenesVwWwlacion m Kg cm gr de ValorC de a temperatur una a destilada agua del especifico PesoRe , / 1000 , / 1 ,43 3 VwWwlacion reales s condicione las en agua del especifico PesoWRe . VmWw Wsterial tricodelma pesovolumeVwWwlacion masa muestra la de especifico PesoM+ ) ( Re ). ( VsWslacion solida fase la de especifico PesoSRe . VsWslacion solidos los de relativa DensidadSS Re . MM mmVWlacion masa la de relativa Densidad Re .Relaciones fundamentalesLas relaciones que se dan a continuacin son importantsimos para el manejo comprensible delaspropiedadesmecnicasdelossuelosyuncompletodominiodesusignificadoy sentido fsico, es imprescindible para poder expresar en forma adecuada los datos y conclusiones de la mecnica de suelos.a) Relacin de vacos (e).- Es la relacin que existe entre el volumen de slidos.VsVve Los valores de evaran de 0 a 1Los mas comunes de15 . 0 epara arenas finas compactas b) Porosidad(n%).- Eslarelacinentreel volumendevacosyel volumendela muestra expresada en porcentaje.100 * (%)MVVvn Los valores de nvaran de 0% a 100% Los valores mas comunes varan del 20% al 95%c) Grado de saturacin (Gw %).- Es la relacin entre el volumen del agua y el volumen vacos expresado en porcentaje.100 * (%)VvVwGw Los valores de Gwvaran del 0% al 100%d) Contenido de agua (humedad)(w %) .- Es la relacin entre el peso del agua y el peso de los slidos expresado en porcentaje.100 * (%)WsWww Los valores de wpueden variar de 0% a Correlacin entre la relacin de vacos y porosidade n e nnne e e nn e neenVVvnVsVveM + + 1) 1 () 1 (1

Vv Vs Vn VvVVvnn Vs Vv V VsMMM+ ) 1 (1Forma ms tiles referente a suelos saturadosS MoMoo SMoo SoSw e Vv VWwVWVwVWwV WwVsWwwVs w WwVsWs

So SMoo S MMMMwweWsVv VsWw WsVW ++++ ++1) 1 (1Formas ms tiles referentes a suelos parcialmente saturadosWs Ww WWsWs WwWsWwwM+

SSMSo SM SoSMS MwSw wwww eVsWsW W WsWs ++++ +1) 1 (1) 1 (Va Vw VvewVvWwVwewewewe wewVWVsWseVv VvVsVveSo S o So S o SMoMo S o S o SMMMoS+ ++ +++++++++ ) 1 () )( 1 (11) 1 () 1 (1) 1 (1

1) 1 () 1 () 1 () 1 () 1 ( ) 1 () , , (1) 1 (1) 1 (++ + + + +++++ Mo SMMMo SMM o SM o S Mo S MM S oSoo SoMMwewewew ew ew f eewe w Peso especifico seco y saturadoCuando % 0 GwSi % 100 GwMddVWso especifico Peso sec MsustsustV Ww Wssaturado especifico Peso+..Suelos sumergidosAtencin especial debe darse al clculo de pesos especficos de suelos situados bajo el nivel fretico. En tal caso, el empuje hidrosttico ejerce influencia en los pesos, tanto especficos como relativos.

N.A.F.W'mWm(N.A.F.), Nivel de aguas freticaso M MM o MMMMM oMMM M o MM oM MVWVVVWV V WV EW E W + + + +''''0

o S So M Mo S S '''PROBLEMASEn un suelo saturado se conoce el peso especfico hmedo y su contenido de agua. Encontrar el Sde dicho suelo.0.6170.383 38316672050 1Datos: % 100% 232050GwwkgM70 . 2) 1000 )( 617 . 0 (1667, ,617 . 0 383 . 0 1383 . 01000383,1383 1667 20501667) 23 . 0 1 (2050) 23 . 0 1 (), 23 . 0 1 (23 . 0) 2 ( ) 1 () 2 () 1 ( 23 . 023 . 0 ,2050) 2050 )( 1 (133333 3333 + ++ + + + mkgSoS SoSSMmkgooMMMMMMMMmkgM M MMmkgVsWsVsWsm m m Vw V Vsmkg WwVwVwWwwWWskg kg kg WwWs W WwkgkgWsW de valor el SustituirWWs Ws WWs Ws Wen SustiruirWs Ww WWs WwWsWwWsWwwkg Wm V Wm V Si Una muestra de arcilla saturada pesa 1526 gr. Despus de secar al horno pasa a ser 1053 gr. Si el 70 . 2 S calcule d M y w n e , , ,.Datos:70 . 210531526SMgr Wsgr WW (gr) V (cm3)863 15261053473 473390Solucin:333322 . 1863105377 . 18631526% 92 . 44 ) 100 (1053473) 100 (% 80 . 54 ) 100 (863473) 100 (21 . 1390473390) 1 )( 70 . 2 (1053,4731473,473 1053 152633333333cmgrMdcmgrMMMMcmgro S oScmgroMcmgrVWscmgrVWgrgrWsWwwcmcmVVvncmcmVsVvecmgr WsVsVsWscmgrVvVwWwgr gr gr Ws W Ww El volumendeunamuestrairregular desueloparcialmentesaturadosehadeterminado cubriendo la muestra con cera y pesndola al aire y bajo el agua, se conocen: Peso total de la muestra al aire, contenido de agua de la muestra, peso de la muestra envuelta en cera en el aire, peso de la muestra envuelta en cera sumergida, peso especifico relativo de slidos del suelo, peso especifico relativo de la cera.Datos:Cera21.62158.9818.70 20.3358.6621.62 191.39180.90V (cm3) W(gr)92 . 071 . 239 . 78 '39 . 199? ?, % 60 . 1360 . 180 ++CSC MC MdMgr Wgr WGw wIncognitas gr Wmente AproximadacmgrVvVwGwsaturacion de GradocmgrVWso especifico Pesocm cm cm V V Vvcm cm cm Vv Vw V Vcm cm cm V V V VcmgrV V Egr gr gr W W Egrgr WwVwVwWwcmgrVsWsVsVsWsgr gr Wwgrgr WWs Ww Ws WWs WwWsWwwcmgr WVVWgr gr gr WW W W W W WcmkgcmgrMda MM aM C C M McmgrC M C M oM C Mcmgroocmgro S oSMMcmgro CCCo CCCCM C M C C M C M* % 52 ) 100 (01 . 4262 . 21) 100 (1580 58 . 167 . 10098 . 158sec01 . 42 39 . 20 62 . 2139 . 20 28 . 80 67 . 10067 . 100 33 . 20 121121190 . 121121 30 . 78 30 . 199 '62 . 21162 . 21,66 . 58) 1 )( 71 . 2 (98 . 158, ,62 . 21 ) 98 . 158 )( 136 . 0 (98 . 158) 136 . 0 1 (60 . 180) 136 . 0 1 (,136 . 0 , 136 . 033 . 20) 1 )( 92 (.75 . 18,75 . 18 60 . 180 30 . 199333 3 33 3 33 3 3,3,33,3 33333 + + ++ + + ++ +++ + Unainvestigacinrealizadaenunsitioespecficopasenevidencialaexistenciadeun depsito de arena sobre el lecho rocoso. Una muestra de la arena tomada por encima del nivel fretico tuvo un peso de 2205 gr. Y se encontr que ocupaba en su estado natural un volumen de 1125 cm3. Luego de sacarla del horno la muestra peso 1970 gr. Adems encontr que la gravedad especfica de las partculas es de 2.65.a) Para la arena por encima del nivel fretico calcule peso especifico natural, contenido de humedad, relacin de vacos y grado de saturacin. b) Para la arena por debajo del nivel fretico calcule: contenidode agua ypeso especfico saturado.NS, Nivel de superficie NAF, Nivel de aguas freticoDatos:N.S.Deposito de arenaN.A.F.Lecho rocoso743.40235 23519702205181.60146.601125V (cm3) W(gr)? ?, ?, ?,65 . 21125197022053 Gw e wcm Vgr Wgr WSMMSMHa) Arena por encima del NAF% 60 . 61 ) 100 (60 . 381235) 100 (% 12 ) 100 (1970235) 100 (51 . 040 . 74360 . 3811961125220560 . 381 60 . 146 23560 . 146 ) 235 40 . 743 ( 1125) ( ,, 140 . 743) 1 )( 65 . 2 (1970,235 1970 220533333 3 33 3 3 33333 + + + + + + + cmgrVvVwGwgrgrWsWwwcmcmVsVvecmgrVWcm cm cm V Vw Vvcm cm cm cm VVw Vs V V V Vw Vs VWwVwVwWwcmgr WsVsVsWsgr gr gr Ws W WwWw Ws WcmgrMMMaaM a a Mcmgrcmgro S oSMM c) Arena por debajo del NAFN.A.F.N.S.Gw=61.60 %Gw=100 %W (gr) V (cm3)11251970381.60 381.60743.403 33209 09 . 2112569 . 235160 . 381 ) 1 )( 60 . 381 ( ,% 37 . 19 ) 100 (197060 . 381) 100 (.3.3mkgcmgrSUSTMMSUSTcmgro ocmgrVWgr cm Vw WwVwWwgrgrWsWww Una muestra parcialmente saturada se someti a ensayes de laboratorio, determinndose:S M y w ,, en funcin de estos valores.Obtenga dy Gw n e , ,.) 1 () 1 () 1 () 1 () 1 (1) 1 () 1 () 1 (1) 1 () 1 (1) 1 (11 ) 1 (, 1) 1 (, ,.,) 1 () 1 (,1 ,,wwVWswwwwVvVwGww wwwwVVvnw w wVsVvewVvVs V Vv Vv Vs V wwVwWwVwVwWw w WVw w Ww Ws Ww wWs Ww WsVs SuponiendoVsWsVWWsWwwMMo So SMdM o SM SMM o SSo SMo SM o SMo SMo SMMM o SMo SMo SMo SM M Soo SooMo SMMMo S o S o S Mo S o SoSMMM++ + + + + +++ + + + + + + + + + CONTENIDO DE AGUAcapsula mas a muestra la de Peso c Wscapsula mas humeda muestra la de Peso c Wmcapsula la de Peso Wcsec + +) 100 () 100 (Wc WW WwWsWwwWs W WwWc W WsWc W WC SC S C MMC SC M M ++ +++

97 . 097 . 0 ,'PPP P P M MoP M P MP MMMMWVS V V VW WVVW ++ ++Caractersticas y estructuracin de las partculas minerales Formas:Suelos Gruesos (equidimencionales) Suelos finos (aplastada) Redondeada LaminarSubredondeadaCircular AngulosaSubngulosaLa forma juega un papel importante en el aspecto de la compresibilidad. Escama de micas d=80%Arena de ro o mar d=0%La proporcindepartculas contenidas en el suelo es la causa fundamental de la variacintangrandeobservadaenel comportamiento de los mismos, en lo referente a la compresibilidadPeso especifico relativo del suelo (densidad de slidos).oSVsWs S, sus valores oscilan entre 2.60 2.90 MineralSCuarzo 2.67Feldespato2.60Hierro 3.00Materia orgnica (pt) 1.50 Los materiales de arcillas que constituyen la friccin de un suelo tienen valores que oscilan entre 2.80 2.90.Como se determina el S en laboratorio.Marca de aforo del matraz WmWi =t11 3 1 31 2 1 2W W W W t tW W W W t tM MM M< >< >Matraz con agua en dos fases WmWFrasco

WsWmWsFrascoPeso del aguadesalojadodesalojado agua de Peso Ws WmV Ws Wm

Ws W w W WsWsWs W w W WsWsWsWs w W Ws WWsVsVsWsVs desalojada agua del Peso WwM MSM MSSM MSooSo + + ,Estructuracin de los suelos En suelos formados por partculas relativamente grandes (gravas y arenas) las fuerzas que intervengan para formar la estructura son bastante bien conocidas y sus efectos son relativamentesimplesdecalificar; por ello, prcticamentenohaydiscusinrespectoala mecanismodeestructuracin que, por otra parte, es verificable a simplevista. Por el contrario, en los suelos formados por partculas muy pequeas (limos y arcillas), las fuerzas que intervienen en los procesos de estructuracin son de un carcter mucho ms complejo y las estructuras resultantes son slo parcialmente verificables por mtodos indirectos, relativamentecomplicados yaunenplenaetapadedesarrollo. Todoellohacequelos mecanismos de estructuracin y aun las mismas estructuras resultantes sean, de estos suelos, materia de hiptesis. Suelos gruesos / Fuerzas gravitacionales / Estructura simple Valores de n y een su estado ms suelto son: % 60 . 17 91 . 0 n y eEstructura simple en estado suelto y estructura simple en estado mas compactoValores de n y een su estado ms compacto son: % 26 35 . 0 n y e% 60 . 47 ) 100 (91 . 191 . 01% 60 . 47616 6) 100 (91 . 0 1 91 . 1 1616 6666,) ( ,,33333333333333332448 3432 343343 + eenDDDDDDDVVvnDDDDDVsVveDD Vs V VvDD Vs Vsr Vs Vs esfera la de Volumen VcD V V cubo del Volumen VcMMDDM MS Compacidad.- Grado de acomodo del las partculas slidas en la masa del suelo.* Karl Therzaghi expresa la compacidad relativa con la siguiente ecuacin.compacto mas estado su en vacios de lacion enatural estado su en vacios de lacion enatsuelto mas estado su en vacios de lacion erelativaen Compacidad Crdondee eenat eCrRe minReRe max%. ) 100 (min maxmax

Deposito de arenaN.S.wWWswWs Ws WwWs WwWsWww Ww Ws WWs Ws eWsVsVs V Vv Ws WVsVvesolidos de DensidadMhMhMho SM MS++ + > 1, ,max min min, , max PROBLEMASUna muestra de arena se tomo de un depsito natural usando un muestreador cilndrico con los siguientes datos:62 . 2 , 493 , 334664 , 707 , 3823 33 S Msuelta MCOMPMSEC MNATcm V cm Vgr W gr W cm VcSe pide que se evalu, Cr la y emax W(gr) V (cm3)38385.57128.5766443 43253.43707% 97 . 68507 . 043 . 25357 . 128945 . 043 . 25357 . 23957 . 239 43 . 253 49331 . 043 . 25357 . 8057 . 80 43 . 253 33457 . 85 43 . 253 43 382 , 4314343 664 70743 . 253) 1 ( ) 62 . 2 (64333 3333 MIN MAXNAT MAXNATSUELTAMAXSUELTA SUELTAcompMINCOMP compcmgrMcmgrSe ee eCrVsVveVsVvecm Vs Vm VvVsVvecm Vs Vm Vvcm Vs Vw Vm Va cmgr WwVwgr Ws W Wwcmgr WsVs Una arena tiene97 . 0 max e y45 . 0 min e , tiene un % 40 Cry su 68 . 2 S, calcule:a) El M (saturada) y dpara esa rea, tal como se encuentra.b) Si un estrato de la arena en cuestin es de 3 m de espesor inicial se compacta hasta llegar a una % 65 Cr. Cual ser el espesor final al que llague ?.c) Cuales sern los nuevos valores de M y dcon las condiciones de b).Datos:? , ?% 4097 . 0 max45 . 0 min68 . 2 d MSCree 0.700.533 0.6791.8762.555 1.233V (cm3) W (gr)a)52 . 1233 . 1876 . 12233 . 1555 . 2555 . 2 , 0790 . 0 ) 1 )( 679 . 0 ( ,762 . 0 )] 45 . 0 97 . 0 ( 40 . 0 [ 97 . 0 min)] ( max[min)] max ( [ max ,min maxmax876 . 1 ) 1 )( 70 . 0 )( 68 . 2 (, 70 . 03 MdcmgrMMMM w wo SoSVWsVWgr W Vw WwVwWwe emaz Cr e enate e Cr enat ee eenat eCrgr Vs WsVsWsVs Suponiendo N.S.H=30 mN.S.68 . 2762 . 0% 400SeCr

68 . 2?% 65SeCrb)meeH He Ae AHH e AH e AHe AH e AHe enatenat e e e Cre eenat eCrfO ff Of f Of f Of78 . 2762 . 0 1632 . 0 10 . 311) 1 () 1 )( (, ) 1 )( ( ) 1 )( (1 , 1 ) (632 . 0 ) 45 . 0 97 . 0 ( 65 . 0 97 . 0max min) max ( ,min maxmax000 ,_

++++++ + ++ + c)3303 . 2632 . 1632 . 0 68 . 264 . 1632 . 168 . 233cmgrMcmgrdcmgr grcmgr+ En un suelo totalmente seco, ponga la compacidad relativa en funcin de los pesos especficos secos correspondientes a los estados natural mas compacto y mas suelto posible.) (df Cr 33395 . 176 . 148 . 1cmgrdcompactocmgrdnaturalescmgrdsuelto

do SdMMdVsVveWsVVWs max, 11 11 1) 100 (1 11 1+ +

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Co SSo Sno SSo SCo So Sno SSo SCo SSo Sno SSo Sd dd dCrdd dCrd dd dCr Compacidad) 1 () 1 (1) , , ( , min) 100 (wwCw C compacidad la ar DeterVVsCo SMMo SS MM++ Datos:% 04 . 60) 217 . 0 1 )( 1000 )( 60 . 2 (100060 . 21900% 17 . 23+CCwSmkgMDiagrama CAS(compacidad agua-saturacin)) , , ( Gw w f CS GwwCCC CAVSif i+11,Granulometra en suelos Enloscomienzosdelainvestigacindelaspropiedadesdelossuelossecreyquelas propiedades mecnicas dependan directamente de la distribucin de las partculas constituyentessegnsustamaosporelloerapreocupacinespecial delosingenierosla bsqueda de mtodos adecuados para obtener tal distribucin.Solamente en suelos gruesos cuya granulometra puede determinarse por mayas, la distribucin por tamaos puede revelar algo referente a las propiedades fsicas del material, en efecto la experiencia indica que los suelos gruesos bien graduados sea con amplia gama de tamaos tienen comportamiento ingenieril mas favorables que los suelos que tienen una granulometra uniforme.Enunapruebadegranulometraseobtuvieronlos siguientes resultados, pesototal del material que se va a ensayar igual a 32.810 kg.Malla No. Retenido kg Malla No. Retenido gr. 1.5''0.99710 43.100 1''2.58020 35.300 3/4''1.44540 33.900 1/2''1.75960 20.100 3/8''1.520100 28.500 1/4''1.645200 15.600 4, pasa22.680pasa 18.500195.000De la fraccin que pasa la No. 4 Se tomaran 200 gr. Y se sometern A anlisis mecnico, con los Siguientes resultados.Dibujelacurvagranulomtricadel material, calculesucoeficientedeuniformidadyde curvatura y diga si es bien graduado o mal graduado el suelo. Suelo grueso bien graduadoGrava (G).- 3 1 , 4 > Cu Cu

Arena (S) .- 3 1 , 6 > Cu Cu60 102301060) (,D DDCcDDCu Plasticidad (forma de las partculas)Definicin.- Propiedad por la cual el material es capas de soportar deformaciones rpidas sin rebote elstico, sin cambios volumtricos apreciables, sin desmoronarse ni agrietarse.Atterberg, establece los estados de consistencia del suelo - Estado liquido (suspensin) - Estado semilquido (viscoso) --- Limite liquido - Estado plstico (plasticidad) --- limite plstico - Estado semislido (volumen constante - Estado slido --- limite de contraccin % ) (w humedadMenor% ) (w humedadMayorIp = ndice de plasticidadIp = Limite liquido Limite plsticoLP LL w w IpP L Determinacin actual del lmite liquido Material --- broncePeso --- 200 gr.t20 gr.R---54 mm. Espesor --- e = 2 mm.Base --- micarta = 221Altura de cada --- 10 mm. t1mm.2 golpes por segundo Preparacin del material Saturar el suelo a ensayar (24 horas) Pasarlo por la malla No. 40 Dejarlo que se sedimente Determinacin actual del lmite plstico.18'' 3 mmEl contenido de agua de los rollitos que presentan agrietamiento y/o desmoronamiento sea el correspondiente al lmite plstico.Consideraciones sobre los lmites de plasticidad. ndice de tenacidad. material del tenacidad la de indicador sera valor SuLP el en te cor esfuerzo al sistencia SCS Nte cor esfuerzo al sistencia SCS NLL para golpes de No NC N fw LPC N fw LLC N fw w*tan Retan Re.logloglog22 211 1121+ + + ndice plstico4 1 , , loglog , loglog) log log () log ( log121212121 22 1

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+ + TwfwIPTwSSTwtenacidad de Indice TwSSfwIPSSfw IPCSCSfw IPCS CS fw fw IPC CS fw C CS fw IPLP LL IPDeterminacin del lmite de contraccin Limite de contraccin (%).- Es el contenido de agua en el cual el suelo a pesar de sumergirse, secando su volumen ya no disminuye.a) Mtodo de Therzaghi ) 100 (1) 100 () 100 (1 1,So Moo SMS MMo MMMWsVLCWsWsVLCLCW WsVW

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HgHgHgHgHgV VmSwVS ,56 . 13b) Mtodo de la P.R.A. (Public Road Administration)Therzaghi) 100 (1So MWsVLC humeda muestra la de Volumen Vhumeda muestra la de Peso WVc W WhDV VcC M MM

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+1124a muestra la de Volumen Va muestra la de total Peso Wssecsec2 WsV V Ws WLCWsALCo ) () 100 (2 1 1 122 11 22 1NNLogw wN Log N Logw wFwConsideraciones de los lmites de plasticidadBaja Low LAlta High HOrganico Organic OLimo Mjala MArcilla Clay C Clasificacin e identificacin de suelos Sistema de clasificacin de Aeropuertos Sistema unificado de clasificacin de suelos (S.U.C.S.)Suelo ) (mtWSuelos gruesos.- Ms del 50 % de la muestra se retiene en la malla No. 200 Gravas (G).- Ms del 50 % de los gruesos se retienen en la malla No. 4. Arenas (S).- Ms del 50 % de los gruesos pasa la malla No. 4.Suelos finos.- Mas del 50 % del total de la muestra pasa la malla No. 200 Arcillas Limos Orgnicos Ejemplo para la clasificacin de un suelo.Clasifique el siguiente suelo Pasa la malla No. 200 el 8 % Pasa la malla No. 4el 60%de la fraccin gruesa, de la curva granulomtrica % 5 7 Cc y Cu, de la fraccin fina % 40 % 60 LP y LL.Malla No. 4, 36.80 %, malla No. 200, 55.20 %, charola, 8.0 %Como mas del 50 % se retuvo el la malla No. 200, el suelo grueso, del cual el material que predomina es arena, teniendo por lo tanto el suelo el smbolo S (arena). El porcentaje de finos se encuentra entre 5 % y 12 % por lo tanto, el suelo tendr smbolo doble (granulometra y plasticidad).No cumple el criterio de granulometra 3 1 , 6 > Cu CuPara saberquetipo desuelo fino acompaa al suelo grueso,ubicamos este en base a los valores de plasticidad en la carta de plasticidad. % 20 40 60 LP LL LP, el suelo fino se clasifica como MH.Finalmenteel smboloqueleasignael S.U.C.S., esSP-SM(arenalimosamalgraduada) (GW-GC).* Resultados obtenidos del anexo VII-A S.U.C.S. Caracterstica que debe de cumplir un suelo cuyo smbolo asignado por el S.U.C.S. sea GW-GC. Nombre tpico, grava arcillosa bien graduada. El porcentaje de la fraccin gruesa, es mayor del 50 % total del suelo. Ms del 50 % de la fraccin gruesa se retiene en la malla No. 4. El porcentajes de finos se encuentra entre el 5 % y 12 % (smbolo doble). Delagranulometradecoeficientesdelauniformidadydecurvaturaestnenel rango especificado para ser un suelo bien graduado 3 1 , 4 > Cu Cu. El suelo que pasa la malla No. 200, se ubica en la carta de plasticidad por encima de la lnea A Ip =7.De la granulometramm D y mm D mm D 50 . 1 80 . 0 , 01 . 060 3 10 , de la fraccin fina 28 50 LP y LL de pruebas de campo se encontr que la resistencia en estado seco es de ligera a media, dilatanca de lenta a nula, tenacidad ligera a media, no presenta contenido de materia orgnica. Clasificar el suelo segn S.U.C.S.Malla No. 4, 10 %, malla No. 200, 80 %, charola, 10 %El suelo que predomina es arena(S), suelo grueso.Elporcentajedefinosestaentreel 5%y12%, tendrsmbolodoble(granulometray plasticidad).SP Cu =150 yCc = 42.67, no cumple con el criterio de granulometra.}22 28 50 LP LL IP(MH, SM).* SP-SM, arena limosa mal graduada.Clasificar el suelo segn S.U.C.S. Malla No. 4, 30 %, malla No. 8, 80 %, charola, 62 %Cu = 8, Cc = 1.5, LL =70, LP = 26% 4426 70 IPLP LL IP* CH, arcilla inorgnica de alta compresibilidad.Clasificar el suelo segn S.U.C.S. Malla No. 4, 8 %, malla No. 20 %, charola, 72 %Cu = 4, Cc = 2.5, LL =80, LP = 50, no hay contenido de materia inorgnica.% 3050 80 IPLP LL IP* MH, limo orgnico de alta compresibilidad.Identificacin de suelos expansivos y colpsables.mm que menores particulas deIPActividad002 . 0 %Actividad CategoraMenor que 0.75 Suelo inactivoDe 0.75 - 1.25 Suelo normalMayor de 1.25 Suelo activoinicial Volumen Vagua agregar de despues Volumen VDondeV V VL E libre Expansinooo : ) 100 ( ..) . (AguaSuelo secoV=20 mlVAguaL.C.(%) IP (%) E.L. (%) Potencial de expansin Mayor que 10 Mayor que 32 Mayor que 100 Muy altaEntre 6 - 12 Entre 23 - 45 Mayor que 100 AltaEntre 8 - 18 Entre 12 - 34 Entre 50 - 100 Media Mayor que 13 Menor que 20 Menor que 50 BajaPrueba de expansinFenmeno capilar y proceso de contraccin Tensin SuperficialCuando se altera la forma de la superficie de un lquido, de manera que el rea aumente, es preciso realizar para ello un trabajo; ste se recupera cuando la superficie se retrae a su forma primitiva, de modo que la superficie en cuestin resulta capaz de almacenar energa potencial.El trabajo necesario para aumentar el rea de una superficie lquida resulta ser, experimentalmente, proporcional al aumento, definindose como coeficiente de tensin superficial en relacin entre ambos conceptos. dAdwTserficial tension de e Coeficient TsdA Ts dwdw dA Area dATrabajo dw sup) 1 (,Radio del menisco ) 2 ( 4422 dR R Ts dwdR R dAR A

RTsP PRTsP P R P P TsdR R P P dR R Tsy IgualandodR R P P dwdR En dw ds P P En222, ) ( 22 ) ( 4) 3 ( ) 2 () 3 ( 2 ) (, ) (1 22 1 2 122 122 12 1 Lapresinenel ladoconvexoesmayor alaquesepresentaenel ladocncavoysu diferencia es RTs 2.Angulo de contacto Considreseenunlquidoabiertoal airelapareddecontactoconlaparedslidadel recipiente. Considrese las molculas superficiales del lquido en la inmediata vecindad con la pared del slido.Unadeesasmolculasestasolicitada porfuerzas sedostipos:cohesin y adhesin. Las primerasson debidas ala accin de las restantes molculas del lquido; los segundas son ejercidas por las molculas de las paredes del recipiente.H2O y slido FA Fcatraccion de Fuerza FAcohesion de Fuerza Fc, 0, 0max2 , max30 . 0, max maxR RrCosTs U U UDhc UW> < D1 D2U1 U2U1=U2El menisco se desarrolla primero en el tubo de mayor dimetro 2 1R R