Cap- 2- Propiedades de los Sedimentos - José Luna.pdf

7/24/2019 Cap- 2- Propiedades de los Sedimentos - Jos Luna.pdf

1/18

12/09/20

Propiedades de los Sedimentos

Universidad Mayor de San Andrs

Carrera de Ingeniera Civil

Puertos y Vas Navegables

CIV336

Jos Antonio Luna Vera

Introduccin

Las propiedades de los sedimentos son tratadasindividualmente o como una mezcla.

Las mezclas de sedimentos estn compuestas pordiferentes clases de partculas variando en tamao,gradacin y peso especfico.


2/18

12/09/20

Introduccin

En la hidrulica fluvial es importante conocer laspropiedades de los sedimentos, como ser:

Distribucin de tamao de los sedimentos.

Velocidad de cada de las partculas.

Peso especfico

Forma y otras

caractersticas de lossedimentos de un ro.

IntroduccinLas propiedades de lossedimentos se utilizan paracalcular:- La estabilidad de lecho.- Estabilidad de taludes.- Transporte de sedimentos.- La vida til de presas.

- El diseo de modelos fsico- hidrulicos (laboratorio).- Estimacin de profundidad

de socavacin general ylocal.

- Colmatacin y erosin en unlecho.


3/18

12/09/20

Origen de los sedimentos

Origen de los sedimentos

LA SUPERFICIE DE LA TIERRA ES ATACADA PRINCIPALMENTEPOR DOS AGENTES, EL AIRE Y EL AGUA. DICHOS AGENTES SON EL DETONANTE DE

LOS DIVERSOS PROCESOS FISICOS Y QUIMICOS QUEDESTRUYEN Y TRANSFORMAN LAS ROCAS.

CUANDO ESTO OCURRE SE DICE QUE LA ROCA HAQUEDADO INTEMPERIZADA.

CLASIFICACION DE LOS PROCESOS DE INTEMPERIZACION Los que causan la desintegracin fsicao mecnica de las rocas y Los que originan descomposicin qumica (reduccin,

hidratacin, carbonatacin y los efectos qumicos producidospor la vegetacin).


4/18

12/09/20

Evolucin de

los sedimentosZONA DE

EROSIN Torrente deMontaa

ZONA DEDEPOSICIN LOCAL

(Sedimento grueso)AbanicoAluvial

RoTrenzado

ZONA DE TRANSPORTE(Sedimento Grueso a Fino)

Meandros delRo Aluvial

ZONA DEDEPOSICIN

(Sedimento Fino)

Delta

CLASIFICACIN DE LOS SEDIMENTOS

COHESIVOS NO COHESIVOS

(Arcillas) (Arenas, gravas ycantos rodados)


5/18

12/09/20

CARACTERISTICAS DE LOS

SEDIMENTOS NO-COHESIVOS

Densidad y peso volumtrico

Tamao

Forma

Velocidad de cada

Dimensiones

triaxiales


6/18

12/09/20

Clasificacin segn el Tamao (AGU)

Escala oparmetro

f Clase f

(mm) (mm)9 0.002 Arcilla 0.004 88 0.004 Limo 0.008 77 0.008 Limo 0.016 66 0.016 Limo 0.031 55 0.032 Limo 0.064 44 0.064 Arena muy fina 0.125 33 0.125 Arena fina 0.25 22 0.25 Arena mediana 0.5 11 0.5 Arena gruesa 1 00 1 Arena muy gruesa 2 -1-1 2 Grava muy fina 4 -2-2 4 Grava fina 8 -3-3 8 Grava mediana 16 -4-4 16 Grava gresa 32 -5-5 32 Grava muy gruesa 64 -6-6 64 Cantos pequeos 128 -7-7 128 Cantos grandes 256 -8-8 256 Boleos pequeos 512 -9-9 512 Boleos medianos 1024 -10

-10 1024 Boleos grandes 2048 -11-11 2048 Boleos muy grandes 4096 -12

= 2 = log2


7/18

12/09/20

Formas

REDONDEZ

Forma


8/18

12/09/20

FORMA

Segn Fowler

Esfericidad

0.3 1.27

0.5 1.13

0.7 1.05

0.9 1.00

= 1/3

= 61/3

=

=

Muy angular

Moderadamente

angular

Ligeramente

angular

Ligeramente

redondeada

Moderadamente

redondeadaMuy redondeada

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

1 10 100

ngulo

de

reposo

(gra

dos)

Dimetro de las partculas (mm )

ngulo dereposo

Es la mxima pendientedel ngulo que unmaterial puede lograr encondicin suelta.

El ngulo de reposo

depende del tamao delas partculas, de laforma y redondez.

Valores tpicos de lasarenas son de 32; de lasgravas 38 y para limosalrededor de 30.


9/18

12/09/20

DISTRIBUCIN DE TAMAOS

En un Sedimento deMaterial Aluvial interesaconocer la distribucin detamaos de las partculas.

La distribucin de tamaosse obtiene a partir de unaanlisis granulomtrico, elcual caracteriza la variedadde tamaos del conjunto de

partculas que conformanlos sedimentos del lecho deun tramo de ro.

Construccin de una CurvaGranulomtrica

Por peso

Por conteo aleatorio (Wolman, 1954)

Por imgenes

Por malla


10/18

12/09/20

Construccin de una Curva

Granulomtrica

Por peso

Por conteo aleatorio

Por imgenes

Por malla

Tami z Abertura Pe so Retenido Por Cie nto Por Ciento Por CientoNro. (mm) (gr) Retenido Retenido Acum. Que Pasa

2 50 0 0.00 0.00 100.00

1 25 273 17.61 17.61 82.39

3/4 19 98.3 6.34 23.95 76.05

4 4.75 386.6 24.93 48.88 51.12

8 2.36 132.3 8.53 57.41 42.5916 1.18 184 11.87 69.28 30.72

50 0.3 278.4 17.96 87.24 12.76

80 0.18 74.5 4.80 92.04 7.96

100 0.15 55.8 3.60 95.64 4.36

200 0.075 49.2 3.17 98.81 1.19

Pasa 18.4 1.19 100.00 0.00

Total 1550.5 100.00

Construccin de unaCurva Granulomtrica

Por peso


Por imgenes

Por malla

Muestreo Mtodo por Conteo:

Se toman N partculas desedimentos sobre el lecho del ro(N 200) situados a distanciasregulares (se toma la partcula quetoca la punta del zapato) y semiden las tres dimensionestriaxiales (a, by c).

Con base en las dimensiones b se construye una curva defrecuencias por rangos. Los ramgos se establecen de tal forma quese tenga por lo menos 5 puntos que definan la curva granulomtricao con base a la clasificacin del American Geophysical Union. Eldimetro medio de cada rango se define como:

.sup.inf DDDm


11/18

12/09/20

Construccin de una Curva

Granulomtrica

Por peso


Por imgenes

Por malla

Muestreo por

malla

Se construye una malla uniforme, se coloca en la superficie dellecho de sedimentos.Se toma una fotografa vertical de la superficie del lecho.Las partculas que se hallan en los puntos de interseccin de lamalla son la muestra de sedimentos.Se mide y registra las dimensiones medias de las partculas yestas se analizan por su frecuencia y nmero.

Construccin de

una Curva

Granulomtrica


12/18

12/09/20

Construccin de una Curva Granulomtrica

Por peso


Por imgenes

Por malla

Muestreo por transectos

La tcnica de Wolman (1954), conocida como mtodo de transectos, generamuestreos aleatorios. Consiste en caminar el cauce (en lnea recta, en zigzag, etc.)

y a intervalos determinados (10 pasos por ej.) tomar la partcula del lecho ubicadoen la punta del zapato y medir el eje bdel material granular. El mtodo requiere100 partculas. Los datos se agrupan con el tamao de clase de la partcula y seconstruye el grfico de su distribucin. La metodologa discrimina las partculas


13/18

12/09/20

Distribucin Normal

ValoresEstndar de la

Distribucin

de

Probabilidad

Normal

FUNCIN DE PROBABILIDAD NORMAL

qi 0 .00 0 0 .00 1 0 .00 2 0 .00 3 0. 004 0. 005 0 .00 6 0 .0 07 0 .0 08 0. 009 0 .0 10

0.00 3 .0 90 2 2 .8 78 2 2 .7 47 8 2 .6 52 1 2 .5 75 8 2 .5 12 1 2 .4 57 3 2 .4 08 9 2 .3 65 6 2 .3 26 3 0.990.01 2 .3 26 3 2 .2 90 4 2 .2 57 1 2 .2 26 2 2 .1 97 3 2 .1 70 1 2 .1 44 4 2 .1 20 1 2 .0 96 9 2 .0 74 9 2 .0 53 7 0.98

0.02 2 .0 53 7 2 .0 33 5 2 .0 14 1 1 .9 95 4 1 .9 77 4 1 .9 60 0 1 .9 43 1 1 .9 26 8 1 .9 11 0 1 .8 95 7 1 .8 80 8 0.97

0.03 1 .8 80 8 1 .8 66 3 1 .8 52 2 1 .8 38 4 1 .8 25 0 1 .8 11 9 1 .7 99 1 1 .7 86 6 1 .7 74 4 1 .7 62 4 1 .7 50 7 0.96

0.04 1 .7 50 7 1 .7 39 2 1 .7 27 9 1 .7 16 9 1 .7 06 0 1 .6 95 4 1 .6 84 9 1 .6 74 7 1 .6 64 6 1 .6 54 6 1 .6 44 9 0.95

0.05 1 .6 44 9 1 .6 35 2 1 .6 25 8 1 .6 16 4 1 .6 07 2 1 .5 98 2 1 .5 89 3 1 .5 80 5 1 .5 71 8 1 .5 63 2 1 .5 54 8 0.94

0.06 1 .5 54 8 1 .5 46 4 1 .5 38 2 1 .5 30 1 1 .5 22 0 1 .5 14 1 1 .5 06 3 1 .4 98 5 1 .4 90 9 1 .4 83 3 1 .4 75 8 0.93

0.07 1 .4 75 8 1 .4 68 4 1 .4 61 1 1 .4 53 8 1 .4 46 6 1 .4 39 5 1 .4 32 5 1 .4 25 5 1 .4 18 7 1 .4 11 8 1 .4 05 1 0.92

0.08 1 .4 05 1 1 .3 98 4 1 .3 91 7 1 .3 85 2 1 .3 78 7 1 .3 72 2 1 .3 65 8 1 .3 59 5 1 .3 53 2 1 .3 46 9 1 .3 40 8 0.91

0.09 1 .3 40 8 1 .3 34 6 1 .3 28 5 1 .3 22 5 1 .3 16 5 1 .3 10 6 1 .3 04 7 1 .2 98 8 1 .2 93 0 1 .2 87 3 1 .2 81 6 0.90

0.10 1 .2 81 6 1 .2 75 9 1 .2 70 2 1 .2 64 6 1 .2 59 1 1 .2 53 6 1 .2 48 1 1 .2 42 6 1 .2 37 2 1 .2 31 9 1 .2 26 5 0.89

0.11 1 .2 26 5 1 .2 21 2 1 .2 16 0 1 .2 10 7 1 .2 05 5 1 .2 00 4 1 .1 95 2 1 .1 90 1 1 .1 85 0 1 .1 80 0 1 .1 75 0 0.88

0.12 1 .1 75 0 1 .1 70 0 1 .1 65 0 1 .1 60 1 1 .1 55 2 1 .1 50 3 1 .1 45 5 1 .1 40 7 1 .1 35 9 1 .1 31 1 1 .1 26 4 0.87

0.13 1 .1 26 4 1 .1 21 7 1 .1 17 0 1 .1 12 3 1 .1 07 7 1 .1 03 1 1 .0 98 5 1 .0 93 9 1 .0 89 3 1 .0 84 8 1 .0 80 3 0.86

0.14 1 .0 80 3 1 .0 75 8 1 .0 71 4 1 .0 66 9 1 .0 62 5 1 .0 58 1 1 .0 53 7 1 .0 49 4 1 .0 45 0 1 .0 40 7 1 .0 36 4 0.85

0.15 1 .0 36 4 1 .0 32 2 1 .0 27 9 1 .0 23 7 1 .0 19 4 1 .0 15 2 1 .0 11 0 1 .0 06 9 1 .0 02 7 0 .9 98 6 0 .9 94 5 0.84

0.16 0 .9 94 5 0 .9 90 4 0 .9 86 3 0 .9 82 2 0 .9 78 2 0 .9 74 1 0 .9 70 1 0 .9 66 1 0 .9 62 1 0 .9 58 1 0 .9 54 2 0.83

0.17 0 .9 54 2 0 .9 50 2 0 .9 46 3 0 .9 42 4 0 .9 38 5 0 .9 34 6 0 .9 30 7 0 .9 26 9 0 .9 23 0 0 .9 19 2 0 .9 15 4 0.82

0.18 0 .9 15 4 0 .9 11 6 0 .9 07 8 0 .9 04 0 0 .9 00 2 0 .8 96 5 0 .8 92 7 0 .8 89 0 0 .8 85 3 0 .8 81 6 0 .8 77 9 0.81

0.19 0 .8 77 9 0 .8 74 2 0 .8 70 5 0 .8 66 9 0 .8 63 3 0 .8 59 6 0 .8 56 0 0 .8 52 4 0 .8 48 8 0 .8 45 2 0 .8 41 6 0.80

0.20 0 .8 41 6 0 .8 38 1 0 .8 34 5 0 .8 31 0 0 .8 27 4 0 .8 23 9 0 .8 20 4 0 .8 16 9 0 .8 13 4 0 .8 09 9 0 .8 06 4 0.79

0.21 0 .8 06 4 0 .8 03 0 0 .7 99 5 0 .7 96 1 0 .7 92 6 0 .7 89 2 0 .7 85 8 0 .7 82 4 0 .7 79 0 0 .7 75 6 0 .7 72 2 0.78

0.22 0 .7 72 2 0 .7 68 8 0 .7 65 5 0 .7 62 1 0 .7 58 8 0 .7 55 4 0 .7 52 1 0 .7 48 8 0 .7 45 4 0 .7 42 1 0 .7 38 8 0.77

0.23 0 .7 38 8 0 .7 35 6 0 .7 32 3 0 .7 29 0 0 .7 25 7 0 .7 22 5 0 .7 19 2 0 .7 16 0 0 .7 12 8 0 .7 09 5 0 .7 06 3 0.76

0.24 0 .7 06 3 0 .7 03 1 0 .6 99 9 0 .6 96 7 0 .6 93 5 0 .6 90 3 0 .6 87 1 0 .6 84 0 0 .6 80 8 0 .6 77 6 0 .6 74 5 0.75

0.25 0 .6 74 5 0 .6 71 3 0 .6 68 2 0 .6 65 1 0 .6 62 0 0 .6 58 8 0 .6 55 7 0 .6 52 6 0 .6 49 5 0 .6 46 4 0 .6 43 3 0.74

0.26 0 .6 43 3 0 .6 40 3 0 .6 37 2 0 .6 34 1 0 .6 31 1 0 .6 28 0 0 .6 25 0 0 .6 21 9 0 .6 18 9 0 .6 15 8 0 .6 12 8 0.73

0.27 0 .6 12 8 0 .6 09 8 0 .6 06 8 0 .6 03 8 0 .6 00 8 0 .5 97 8 0 .5 94 8 0 .5 91 8 0 .5 88 8 0 .5 85 8 0 .5 82 8 0.72

0.28 0 .5 82 8 0 .5 79 9 0 .5 76 9 0 .5 74 0 0 .5 71 0 0 .5 68 1 0 .5 65 1 0 .5 62 2 0 .5 59 2 0 .5 56 3 0 .5 53 4 0.71

0.29 0 .5 53 4 0 .5 50 5 0 .5 47 6 0 .5 44 6 0 .5 41 7 0 .5 38 8 0 .5 35 9 0 .5 33 0 0 .5 30 2 0 .5 27 3 0 .5 24 4 0.70

0.30 0 .5 24 4 0 .5 21 5 0 .5 18 7 0 .5 15 8 0 .5 12 9 0 .5 10 1 0 .5 07 2 0 .5 04 4 0 .5 01 5 0 .4 98 7 0 .4 95 9 0.69

0.31 0 .4 95 9 0 .4 93 0 0 .4 90 2 0 .4 87 4 0 .4 84 5 0 .4 81 7 0 .4 78 9 0 .4 76 1 0 .4 73 3 0 .4 70 5 0 .4 67 7 0.68

0.32 0 .4 67 7 0 .4 64 9 0 .4 62 1 0 .4 59 3 0 .4 56 5 0 .4 53 8 0 .4 51 0 0 .4 48 2 0 .4 45 4 0 .4 42 7 0 .4 39 9 0.67

0.33 0 .4 39 9 0 .4 37 2 0 .4 34 4 0 .4 31 6 0 .4 28 9 0 .4 26 1 0 .4 23 4 0 .4 20 7 0 .4 17 9 0 .4 15 2 0 .4 12 5 0.66

0.34 0 .4 12 5 0 .4 09 7 0 .4 07 0 0 .4 04 3 0 .4 01 6 0 .3 98 9 0 .3 96 1 0 .3 93 4 0 .3 90 7 0 .3 88 0 0 .3 85 3 0.65

0.35 0 .3 85 3 0 .3 82 6 0 .3 79 9 0 .3 77 2 0 .3 74 5 0 .3 71 9 0 .3 69 2 0 .3 66 5 0 .3 63 8 0 .3 61 1 0 .3 58 5 0.64

0.36 0 .3 58 5 0 .3 55 8 0 .3 53 1 0 .3 50 5 0 .3 47 8 0 .3 45 1 0 .3 42 5 0 .3 39 8 0 .3 37 2 0 .3 34 5 0 .3 31 9 0.63

0.37 0 .3 31 9 0 .3 29 2 0 .3 26 6 0 .3 23 9 0 .3 21 3 0 .3 18 6 0 .3 16 0 0 .3 13 4 0 .3 10 7 0 .3 08 1 0 .3 05 5 0.62

0.38 0 .3 05 5 0 .3 02 9 0 .3 00 2 0 .2 97 6 0 .2 95 0 0 .2 92 4 0 .2 89 8 0 .2 87 1 0 .2 84 5 0 .2 81 9 0 .2 79 3 0.61

0.39 0 .2 79 3 0 .2 76 7 0 .2 74 1 0 .2 71 5 0 .2 68 9 0 .2 66 3 0 .2 63 7 0 .2 61 1 0 .2 58 5 0 .2 55 9 0 .2 53 3 0.60

0.40 0 .2 53 3 0 .2 50 8 0 .2 48 2 0 .2 45 6 0 .2 43 0 0 .2 40 4 0 .2 37 8 0 .2 35 3 0 .2 32 7 0 .2 30 1 0 .2 27 5 0.59

0.41 0 .2 27 5 0 .2 25 0 0 .2 22 4 0 .2 19 8 0 .2 17 3 0 .2 14 7 0 .2 12 1 0 .2 09 6 0 .2 07 0 0 .2 04 5 0 .2 01 9 0.58

0.42 0 .2 01 9 0 .1 99 3 0 .1 96 8 0 .1 94 2 0 .1 91 7 0 .1 89 1 0 .1 86 6 0 .1 84 0 0 .1 81 5 0 .1 78 9 0 .1 76 4 0.57

0.43 0 .1 76 4 0 .1 73 8 0 .1 71 3 0 .1 68 7 0 .1 66 2 0 .1 63 7 0 .1 61 1 0 .1 58 6 0 .1 56 0 0 .1 53 5 0 .1 51 0 0.56

0.44 0 .1 51 0 0 .1 48 4 0 .1 45 9 0 .1 43 4 0 .1 40 8 0 .1 38 3 0 .1 35 8 0 .1 33 2 0 .1 30 7 0 .1 28 2 0 .1 25 7 0.55

0.45 0 .1 25 7 0 .1 23 1 0 .1 20 6 0 .1 18 1 0 .1 15 6 0 .1 13 0 0 .1 10 5 0 .1 08 0 0 .1 05 5 0 .1 03 0 0 .1 00 4 0.54

0.46 0 .1 00 4 0 .0 97 9 0 .0 95 4 0 .0 92 9 0 .0 90 4 0 .0 87 8 0 .0 85 3 0 .0 82 8 0 .0 80 3 0 .0 77 8 0 .0 75 3 0.53

0.47 0 .0 75 3 0 .0 72 8 0 .0 70 2 0 .0 67 7 0 .0 65 2 0 .0 62 7 0 .0 60 2 0 .0 57 7 0 .0 55 2 0 .0 52 7 0 .0 50 2 0.52

0.48 0 .0 50 2 0 .0 47 6 0 .0 45 1 0 .0 42 6 0 .0 40 1 0 .0 37 6 0 .0 35 1 0 .0 32 6 0 .0 30 1 0 .0 27 6 0 .0 25 1 0.51

0.49 0 .0 25 1 0 .0 22 6 0 .0 20 1 0 .0 17 5 0 .0 15 0 0 .0 12 5 0 .0 10 0 0 .0 07 5 0 .0 05 0 0 .0 02 5 0 .0 00 0 0.50

0 .01 0 0 .00 9 0 .00 8 0 .00 7 0. 006 0. 005 0 .00 4 0 .0 03 0 .0 02 0. 001 0 .0 00

Ejemplo: si z = ( x i- xm) / Sx= -0.8345; entonces z es negativa y se busca el valor en la tabla, luego se obtiene q en la columna izquierda, qi= 0.202

si z = ( xi- xm) / Sx= 1.4325; entonces z es positiva y se busca el valor en la tabla, luego se obtiene q en la columna derecha, qi= 0.924

Nota: La precisin del tercer decimal se obtiene como sigue: para z negativa; la primera fila, y para z positiva en la ltima fila.

10

z

z

qi=Pi>0.5

P

Zn

0

Zn

P

0

qi=Pi


14/18

12/09/20

Papel de Probabilidad Normal

99.99

99.9599.9

99.599

98

95

90

80

70

605040

30

20

10

5

10.5

0.1

0.01

Porcientoquepasa

Dimetro de las partculas, D (mm)

Distribucin Log-normal


15/18

12/09/20

Papel de Probabilidad Log-Normal

1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1

99.99

99.9599.9

99.5

99

98

95

90

80

70

60

50

40

30

20

10

5

1

0.5

0.1

0.01

Porcientoquepasa

Dimetro de las par tculas, D (mm)

Distribucin Semilogaritmica


16/18

12/09/20

Papel Semilogartmico

2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Porciento

quepasa


Distribucin Logaritmica


17/18

12/09/20

Papel Logartmico

1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 1

1

2

3

4

5

6

8

10

20

30

40

50

60

80

100

Porcientoquepasa


Distribucin Circular


18/18

12/09/20

Papel de Distribucin Circular

100 %

99

98

97

96

97

9493929190

88

84

80

76

72

68

64

60

50

40

302015

10 0

Porciento

quepasa

DmxDimetro de las partculas, D (mm)

AJUSTE DE UNA FUNCINPor ciento que pasa

%

Error Cuadrtico

2

5 _5 _5 _5 _52

15 _15 _15 _15 _152

25 _25 _25 _25 _252

35 _35 _35 _35 _352

45 _45

_45

_45

_45

2

55 _55 _55 _55 _552

65 _65 _65 _65 _652

75 _75 _75 _75 _752

85 _85 _85 _85 _852

95 _95 _95 _95 _952

2 Suma

Cap- 2- Propiedades de los Sedimentos - José Luna.pdf

Documents

Transcript of Cap- 2- Propiedades de los Sedimentos - José Luna.pdf