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INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE LA MONTAAMateria: MECNICA DE SUELOS

2.3. Frmulas para determinar relaciones volumtricas y gravimtricas de suelos saturados y parcialmente saturadosDocente: ING. MARCO AURELIO GOMEZ ROMEROEQUIPO:MIGUEL RODRIGUEZ MARTINEZLUIS GERMAN DIAZ MONTALVOHERIBERTO ORTEGA MARTINEZ

RELACIONES GRANULOMTRICAS Y DE VOLUMEN EN UN SUELO

En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la slida, la lquida y la gaseosa. La fase slida est formada por las partculas minerales del suelo (incluyendo la capa slida adsorbida); la lquida por el agua (libre, especficamente), aunque en el suelo pueden existir otros lquidos de menor significacin; la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, pero pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhdrido carbnico, etc).Las fases lquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacos (Vv), mientras que la fase slida constituye el volumen de slidos (Vs).

Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacos estn ocupados por agua.

Fase slida: Fragmentos de roca, minerales individuales, materiales orgnicos.Fase lquida: Agua, sales, bases y cidos disueltos, incluso hielo. Fase gaseosa: Aire, gases,AIRE

AGUA

SOLIDAGASAEODA

LIQUIDA

SOLIDAESQUEMA DE UNA MUESTRA DE SUELO Y EL MODELO DE SUS 3 FASES.FASES, VOLMENES Y PESOSEn el modelo de fases, se separan volmenes V y pesos W as: Volumen total VT, volumen de vacos VV (espacio no ocupado por slidos), volumen de slidos VS, volumen de aire VA y volumen de agua VW. Luego

VT = VV +VS (2.1) y VV = VA +VW.

En pesos (que es diferente a masas), el del aire se desprecia, por lo que WA = 0. El peso total del espcimen o muestra WT es igual a la suma del peso de los slidos WS ms el peso del agua WW; esto es

WT = WS + WW. POROSIDAD

RELACIN DE VACOS eLa proporcin de vacos en un elemento de suelo se expresa en funcin de la Relacin de Vacos, Razn de vacos o ndice de Poros, denotada con e, o en funcin de la Porosidad, denotada con n .

Es la relacin entre el volumen de vacos y el de los slidos. Su valor puede ser e > 1 y alcanzar valores muy altos. En teora 0 < e .DENSIDAD RELATIVA DR.Este parmetro nos informa si un suelo est cerca o lejos de los valores mximo y mnimo de densidad, que se pueden alcanzar. Adems 0 DR 1, siendo ms resistente el suelo cuando el suelo est compacto y DR 1 y menor cuando est suelto y DR 0.GRADO DE SATURACIN S.CONTENIDO DE AIRE CA.Probabilidad de encontrar aire en los vacos del suelo. 0 CA 100%. En el suelo saturado, los vacos estn ocupados por agua CA = 0 y en el suelo seco, por aire CA = 100%. Naturalmente, S + CA = 100%.CONTENIDO DE HUMEDAD: wEs la relacin, en %, del peso del agua del espcimen, al peso de los slidos. El problema es cul es el peso del agua?. Para tal efecto debemos sealar que existen varias formas de agua en el suelo, y unas requieren ms temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminadas.PESO UNITARIO DE REFERENCIAEl peso PU de referencia es g0, que es el valor del PU para el agua destilada y a 4 C. g0 = 9,81 KN/m3 1,00 Ton/m3 = 62,4 lb/ft3 = 1,0 gr/cc (para g = 1m/seg 2). Este es el resultado de multiplicar la densidad del agua por la gravedad, dado que densidad es masa sobre volumen y que peso es el producto de la masa por la gravedad.

WvVs W SWw WSPESO UNITARIO DEL SUELO.Es el producto de su densidad por la gravedad. El valor depende, entre otros, del contenido de agua del suelo. Este puede variar del estado seco.PESO UNITARIO SUMERGIDO Y

Esto supone cPeso unitario sumergido Y. considerar el suelo saturado y sumergido. Al sumergirse, segn Arqumedes, el suelo experimenta un empuje, hacia arriba, igual al peso del agua desalojada.UNA MUESTRA DE SUELO SEPARADA EN SUS TRES FASESVa

Vw

VSAIRE

AGUA

SUELOWa

Ww

WsVvVtWwEL SIGNIFICADO DE LOS SMBOLOS ES EL SIGUIENTEVt : volumen total de la muestra del suelo. ( volumen da la masa)Vs: volumen de la fase slida de la muestra ( volumen de slidos)V: volumen de la fase lquida ( volumen de agua)Va: volumen de la fase gaseosa ( volumen de aire)Vv: volumen de vacos de la muestra de suelo ( volumen de vacos).Vv = V + VaVt = Vv + VsVt = V + Va + VsWt : Peso Total de la muestra de suelo. (Peso de la Masa).Ws : Peso de la fase slida de la muestra.W: Peso de la fase lquida (peso del agua).Wa :Peso de la fase gaseosa, convencionalmente considerado como nulo enGeotecnia.Ejercicio 2.1

Un espcimen, en estado natural, pesa 62.1 gr y seco al horno, 49.8 gr. Determinado el peso unitario seco y la gravedad especfica correspondientes, los valores son 86.5 lb/ft3 y 2.68, encuentre e y S.