Formulario umss
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.Propiedades ndice de los suelos
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PROPIEDADES NDICE DE LOS SUELOS
1. Relaciones peso volumen de las fases del suelo.
a. Para el peso especfico hmedo,
e
Gwws
1
)1( e
eSGws
1
)(
S
Gw
Gw
s
ws
1)1(
)1()1( wnG ws wws SnnG )1(
b. Para el peso especfico seco, d
wd
1
e
Gws
d
1
)1( nG
wsd
S
Gw
G
S
WS
d
1
we
Sew
d
)1(
e
ew
satd
1
wsatd n )1(
)(
s
swsat
dG
G
c. Para el peso especfico saturado, sat
e
eGws
sat
1
)( wssat nGn )1( ws
ssat
sat
sat GGw
w
1
1
w
sat
sat
sate
w
w
e
1
1 w
sat
sat
satw
wn
1
wdsate
e
1
wdSat n wds
satG
1
1 )1( satdsat w
d.
Para la densidad relativa, Dr
)1()(
)()1(
minmax
maxmin
nnn
nnnD
r
d
d
dd
dd
rD
(max)
(min)(max)
(min)
e. Otras
n
ne
1 SewGs
2. Parmetros de la curva de distribucin del tamao de partculas.
60
10
U
DCD
230
10 60
C
DCD D
25
75
D
DSo
3. Lmites de consistencia
tan
25
NwLL
N
LL= Lmite lquido.wN= Contenido de humedad natural.
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.Propiedades ndice de los suelos
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N= Nmero de golpes.tan = Pendiente de la lnea de flujo (0.121 es una buena aproximacin).
=12(21)
IF= ndice de flujo.w1= Contenido de humedad del suelo correspondiente aN1golpes.w2= Contenido de humedad del suelo correspondiente aN2golpes.N1, 2= Nmero de golpes correspondientes a cada ensayo.
= IL= ndice de liquidez.w= Contenido de humedad del suelo ensitu.LL= Lmite lquido del suelo.LP= Lmite plstico del suelo.
LneaA: IP= 0.73 (LL20)
LneaU
:IP
= 0.9 (LL
8)
Fraccin de arcilla (%)
IPA
LC = w0w
LC= Lmite de contraccin del suelo.w0= Contenido de humedad del suelo en consistencia lquida.w= Cambio del contenido de humedad durante la contraccin.
1 100S
I
LCL
L
CL= Contraccin lineal del suelo.LS= Longitud despus del secado.LI= Longitud inicial.
s
F
MIC
V
IC= ndice de contraccin del suelo.Ms= Peso del suelo seco.VF= Volumen final del suelo luego de ser secado.
P
LL wCI
LL I
CI= ndice de consistencia del suelo.w = Contenido de humedad actual del suelo.LL= Lmite lquido.IP= ndice de plasticidad.
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.Clasif icacin de suelos
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CLASIFICACIN DE LOS SUELOS
1. Sistema de clasificacin Unificado.
Tabla B.1.Smbolos de grupo para la clasificacin de suelos segn el Sistema UnificadoDivisin Principal Criterios Smbolo de Grupo
Suelo de grano grueso, R200> 50Suelo gravosoR4> 0.5 R200
Suelo arenoso,R4 0.5 R200
F200< 5, CU 4 , 1 CZ 3F200< 5, CU < 4 y/o CZno entre 1 y 3.F200> 12, IP < 4 , o Limites de Atterbergdebajo de la lnea A (Figura B.1)
F200> 12, IP > 7 , yLimites de Atterbergen o arriba de la lnea A (Figura B.1)
F200> 12, LL < 50 , 4 IP 7yLimites de Atterbergen o arriba de la lnea A (Figura B.1)5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de GWy los criteriosde plasticidad de GM.5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de GWy los criteriosde plasticidad de GC.5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de GP y los criteriosde plasticidad de GM.
5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de GP y los criteriosde plasticidad de GC.
F200< 5, CU 6 , 1 CZ 3
F200< 5, CU 6 y/o CZ no entre 1 y 3.F200> 12, IP < 4 , o Limites de Atterbergdebajo de la lnea A (Figura B.1)
F200> 12, IP > 7 , yLimites de Atterbergen o arriba de la lnea A (Figura B.1)
F200> 12, LL < 50 , 4 IP 7yLimites de Atterbergen o arriba de la lnea A.5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de SWy los criteriosde plasticidad de SM.5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de SWy los criteriosde plasticidad de SC.
5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de SPy los criteriosde plasticidad de SM.5 F200 12 ; cumple los criterios de gradacin de SPy los criteriosde plasticidad de SC.
GWGP
GM
GC
GC-GMa
GW-GMa
GW-GCa
GP-GMa
GP-GCa
SW
SPSM
SC
SC-SMa
SW-SMa
SW-SCa
SP-SMa
SP-SCa
Suelo de grano fino (inorgnico), R200 50Suelo limoso yarcilloso, LL < 50
Suelo limoso yarcilloso, LL 50
IP < 4 , o Limites de Atterberg debajo de la lnea A (Figura B.1)IP > 7 , yLimites de Atterberg en o arriba de la lnea A (Figura B.1)4 IP 7yLimites de Atterberg arriba de la lnea A (Figura B.1)Lmites de Atterberg debajo de la lnea A (Figura B.1)Lmites de Atterberg en o arriba de la lnea A (Figura B.1)
MLCLCL-MLa
MH
CH
Suelo de grano fino (orgnico)
Limo orgnico yarcilla, LL < 50Limo orgnico yarcilla, LL 50
_______________
75.0LL
LL
hornoensecado
hornoensecadono
75.0LL
LL
hornoensecado
hornoensecadono
Turba, loes y otros suelos altamente orgnicos.
OL
OH
Pt
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.Clasif icacin de los suelos
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Tabla B.2.Nombres de grupo para suelos gravosos
Smbolo de grupo CriterioSF(%) Nombre de grupo
GW < 15 Grava bien gradada 15 Grava bien gradada con arena
GP < 15 Grava pobremente gradada
15 Grava pobremente gradada con arena
GM < 15 Grava limosa 15 Grava limosa con arena
GC < 15 Grava arcillosa 15 Grava arcillosa con arena
GC-GM < 15 Grava limo arcillosa
15 Grava limo arcillosa con arena
GW-GM < 15 Grava bien gradada con limo
15 Grava bien gradada con limo y arena
GW-GC < 15 Grava bien gradada con arcilla 15 Grava bien gradada con arcilla y arena
GP-GM < 15 Grava pobremente gradada con limo
15 Grava pobremente gradada con limo y arenaGP-GC < 15 Grava pobremente gradada con arcilla
15 Grava pobremente gradada con arcilla y arenaNota: Fraccin de arena (SF) = porcentaje del suelo que pasa el tamiz No. 4 pero es retenido por el tamiz N 200 = R200R4;Fraccin de grava (GF) = porcentaje de suelo que pasa el tamiz de 3 [in]. Pero es retenido por el tamiz No. 4 = R4.
Tabla B.3.Nombres de grupo para suelos arenosos
Smbolo de grupo Criterio GF (%) Nombre de grupo
SW < 15 Arena bien gradada 15 Arena bien gradada con grava
SP < 15 Arena pobremente gradada
15 Arena pobremente gradada con gravaSM < 15 Arena limosa
15 Arena limosa con gravaSC < 15 Arena arcillosa
15 Arena arcillosa con gravaSM-SC < 15 Arena limosa arcillosa
15 Arena limosa arcillosa con gravaSW-SM < 15 Arena bien gradada con limo
15 Arena bien gradada con limo y gravaSW-SC < 15 Arena bien gradada con arcilla
15 Arena bien gradada con arcilla y grava
SP-SM < 15 Arena pobremente gradada con limo 15 Arena pobremente gradada con limo y grava
SP-SC < 15 Arena pobremente gradada con arcilla
15 Arena pobremente gradada con arcilla y grava
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.Clasif icacin de suelos
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Tabla B.4.Nombres de grupo para suelos finos inorgnicos
Smbolo de Grupo R200 SF/GF GF SF Nombre de Grupo
CL Arcilla magra
15 a 29 1 Arcilla magra con arena
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.Clasif icacin de los suelos
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Tabla B.5.Nombres de grupo para suelos finos orgnicos
Smbolode grupo
Plasticidad R200 SF / GFGF
(%)
SF
(%)Nombre de Grupo
OL IPNOD4
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15. Clasificacin de suelos
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Figura B.1. Carta de plasticidad (Norma ASTM, 2003)
Clasificacin para suelos de grano fino ysuelos de grano grueso con fracciones degrano fino.
Indice
de
Plsticidad
(IP)
Lmite Lquido (LL)
IP=
0.9(LL
-8)
IP=0.7
3(LL
-20)
o
o
OH
CH
OL
o
ML-OLo
CL
CLML
OHMH
60
50
40
30
20
10
7
4
01009080706050403020160 10
Lne
a"U" L
nea"
A"
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.Clasif icacin de los suelos
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2. Sistema de clasificacin AASHTO.
Tabla B.6.aClasificacin de suelos sistema AASHTO,Material granular
Clasificacin generalMateriales Granulares35% o menos del total de la muestra pasa el tamiz N 200
Clasificacin de grupoA-1 A-2
A-1-a A-1-b A-3 A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
Anlisis por tamices (Porcentaje que pasa por los tamices):N 10 (2.00 mm.) 50 max
N 40 (0.425 mm.) 30 max 50 max 51 minN 200 (0.075 mm.) 15 max 25 max 10 max 35 max 35 max 35 max 35 maxCaractersticas de la fraccin que pasa por el tamiz N 40Lmite lquido 40 max 41 min 40 max 41 minndice de plasticidad 6 max 6 max NP 10 max 10 max 11 min 11 min
Tabla B.6.bClasificacin de suelos sistema AASHTO, Material fino
Clasificacin generalMateriales limo - arcillaMas del 35% del total de la muestra pasa por el tamiz N 200
Clasificacin de grupo A-4 A-5 A-6A - 7A - 7 - 5A - 7- 6b
Anlisis por tamices (porcentaje que pasa por el tamiz N 200 (0.075 mm.)) 36 min. 36 min. 36 min. 36 min.Caractersticas de fraccin que pasa por N 40 (0.425 mm.)Lmite lquido 40 mx. 41 min. 40 mx. 41 min.
ndice de plasticidad 10 mx. 10 mx. 11 min 11 min.Tipos de materiales constituyentes significativos Suelos limoso Suelo arcilloRelacin general como subgrado Regular a pobre
Para A-7-5, IPLL- 30bPara A-7-6, IP> LL- 30
)10)(15(01.040005.02.0)35( 200200 IPFLLFIG
El primer trmino de la ecuacin: 40005.02.0)35( 200 LLFIG es el ndice parcial de grupo determinado con el lmite lquido.
El segundo trmino: )10)(15(01.0 200 ILF es el ndice parcial de grupo determinado con el ndice de plasticidad.
El ndice de grupo de los suelos A-2-6 y A-2-7 debe calcularse utilizando solo el ndice parcial de grupo del lmite plstico, IP:
)10)(15(01.0 200 IPFIG
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.F luj o de agua
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FLUJO DE AGUA
Ecuaciones empricas para determinar el coeficiente de conductividad hidrulica
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.F luj o de agua
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Mtodo de Masch and Denny.
= 3.322log10D]
Donde:= Tamao de la partcula en unidades .D= Tamao de la partcula expresado en mm.
16 84 5 95
4 6.6I
D D D D
Donde:I= Desviacin inclusiva estndar.D16= Tamao de partcula en unidades que corresponde al 16% que pasa.D84= Tamao de partcula en unidades que corresponde al 84% que pasa.D5= Tamao de partcula en unidades que corresponde al 5% que pasa.D95= Tamao de partcula en unidades que corresponde al 95% que pasa.
Figura D.4.baco para la conductividad hidrulica (U.S. Army Corps, 1986)
Otras formas empricas de hallar la conductividad hidrulica.
k = 1.4e2k0.85 ;e
eCk
1
3
1 ;
e
eCk
n
12
Tipo de suelo Autor
Arena
Arcilla
Arena mediana a fina
Amer and awad (1974)
Shahabi, Das and Tarquin (1984)
Mesri and Olson (1971)
Taylor (1984)
Relacin
32.32 0.5
2 101
u
ek C D C
e
3
0.735 0.892 101.2
1ek C D
e
'log'log BeAk
kC
eekk
00loglog
10
1
0.1
4 3 2 1 0
FINO GRUESOD (unidades )50
k
cm/min
=
0.0
I
=0.5
I
=1.0
I
=2.0
=1.5
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Figura D.5.baco para la conductividad hidrulica en suelos granulares (Das, 1998)
Figura D.6.Variacin de Ck en funcin a e0(Das, 1998)
Ck= 0.5e0
0.01
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.2
0.4
0.6
0.8
1
2
4
6
8
10
0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 4 6 8 10
D10mm
Conductividadhidrulica,k
ft/min
ndic
edevacios,
e
=0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
D10
D5< 1.4
Cu= 2 a 12
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Ck
e0
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Formulario Primer Examen Parcial de Mecnica de Suelos I 02/15.F luj o de agua
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Determinacin del caudal mediante redes de flujo.
21 hhN
Nkq
d
F
Superficie fretica en presas de tierra.
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Formulario Primer Examen Parcial Mecnica de Suelos I 02/15.F luj o de agua
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Mtodo de los fragmentos.
FLUJO CONFINADO
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FLUJO NO CONFINADO
n
i
i
Hkq
1
Donde:q= Caudal total que circula por el sistema.k= Conductividad hidrulica del suelo.H = Perdida total de carga del sistema.i= Factor de forma de cada fragmento.
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Formulario Primer Examen Parcial Mecnica de Suelos I 02/15.F luj o de agua
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Figura D.15.baco para los fragmentos del tipo II y III (Holtz & Kovacs, 1981)
S
T
kh
=
q
1
0.5
0.3
0.2
0.10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.4 0.5 0.6 0.7
0.8
0.6
0.7
0.9
1.0
1.1
1.00.8 0.9
1.3
1.2
1.4
1.5
T
S
b
T
b
0=
b
T0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
iF
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Tabla D.10. Tabla para los fragmentos tipos II y III (Holtz & Kovacs, 1981)
0.000 1.571 0.000 0.51 1.863 1.846 1.009
0.001 1.571 4.841 0.325 0.52 1.871 1.837 1.019
0.002 1.572 4.495 0.350 0.53 1.880 1.829 1.028
0.003 1.572 4.293 0.366 0.54 1.890 1.822 1.037
0.004 1.572 4.150 0.379 0.55 1.899 1.814 1.047
0.005 1.573 4.039 0.389 0.56 1.909 1.806 1.057
0.006 1.573 3.949 0.398 0.57 1.918 1.799 1.066
0.007 1.574 3.872 0.407 0.58 1.929 1.792 1.076
0.008 1.574 3.806 0.414 0.59 1.939 1.785 1.086
0.009 1.574 3.748 0.420 0.60 1.950 1.778 1.097
0.01 1.575 3.696 0.426 0.61 1.961 1.771 1.107
0.02 1.579 3.354 0.471 0.62 1.972 1.764 1.118
0.03 1.583 3.156 0.502 0.63 1.983 1.757 1.129
0.04 1.587 3.016 0.526 0.64 1.995 1.751 1.139
0.05 1.591 2.908 0.547 0.65 2.008 1.744 1.151
0.06 1.595 2.821 0.565 0.66 2.020 1.738 1.162
0.07 1.599 2.747 0.582 0.67 2.033 1.732 1.174
0.08 1.604 2.684 0.598 0.68 2.047 1.726 1.186
0.09 1.608 2.628 0.612 0.69 2.061 1.720 1.198
0.10 1.612 2.578 0.625 0.70 2.075 1.714 1.211
0.11 1.617 2.533 0.638 0.71 2.090 1.708 1.224
0.12 1.621 2.493 0.650 0.72 2.106 1.702 1.237
0.13 1.626 2.455 0.662 0.73 2.122 1.697 1.250
0.14 1.631 2.421 0.674 0.74 2.139 1.691 1.265
0.15 1.635 2.389 0.684 0.75 2.157 1.686 1.279
0.16 1.640 2.359 0.695 0.76 2.175 1.680 1.295
0.17 1.645 2.331 0.706 0.77 2.194 1.675 1.310
0.18 1.650 2.305 0.716 0.78 2.214 1.670 1.326
0.19 1.655 2.281 0.726 0.79 2.235 1.665 1.342
0.20 1.660 2.257 0.735 0.80 2.257 1.660 1.360
0.21 1.665 2.235 0.745 0.81 2.281 1.655 1.378
0.22 1.670 2.214 0.754 0.82 2.305 1.650 1.397
0.23 1.675 2.194 0.763 0.83 2.331 1.645 1.417
0.24 1.680 2.175 0.772 0.84 2.359 1.640 1.438
0.25 1.686 2.157 0.782 0.85 2.389 1.635 1.461
0.26 1.691 2.139 0.791 0.86 2.421 1.631 1.484
0.27 1.697 2.122 0.800 0.87 2.455 1.626 1.510
0.28 1.702 2.106 0.808 0.88 2.493 1.621 1.538
0.29 1.708 2.090 0.817 0.89 2.533 1.617 1.566
0.30 1.714 2.075 0.826 0.90 2.578 1.612 1.599
0.31 1.720 2.061 0.835 0.91 2.628 1.608 1.634
0.32 1.726 2.047 0.843 0.92 2.684 1.604 1.673
0.33 1.732 2.033 0.852 0.93 2.747 1.599 1.718
0.34 1.738 2.020 0.860 0.94 2.821 1.595 1.769
0.35 1.744 2.008 0.869 0.95 2.908 1.591 1.828
0.36 1.751 1.995 0.878 0.96 3.016 1.587 1.900
0.37 1.757 1.983 0.886 0.97 3.156 1.583 1.994
0.38 1.764 1.972 0.895 0.98 3.354 1.579 2.124
0.39 1.771 1.961 0.903 0.99 3.696 1.575 2.347
0.40 1.778 1.950 0.912 0.991 3.748 1.574 2.381
0.41 1.785 1.939 0.921 0.992 3.806 1.574 2.418
0.42 1.792 1.929 0.929 0.993 3.872 1.574 2.460
0.43 1.799 1.918 0.938 0.994 3.949 1.573 2.510
0.44 1.806 1.909 0.946 0.995 4.039 1.573 2.568
0.45 1.814 1.899 0.955 0.996 4.150 1.572 2.640
0.46 1.822 1.890 0.964 0.997 4.293 1.572 2.731
0.47 1.829 1.880 0.973 0.998 4.495 1.572 2.859
0.48 1.837 1.871 0.982 0.999 4.841 1.571 3.081
0.49 1.846 1.863 0.991 1.000 1.571 0.000
0.50 1.854 1.854 1.000
m2
K K'm2
K K''K
K
'K
K
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Figura D.16. baco para el fragmentos del tipo II (Griffiths, 1984)
S S
T
0.40.2
S/T
0.6 0.8
T
8
1.0
0.5
0.6
0.4
0.35
0.3
0.1
LR
T0.15
0.2
0.25
0.5
0
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0.8
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Figura D.18.baco para el fragmento del tipo IV (Griffiths, 1984)Gradiente hidrulico de salida (ie).
2.6
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.8
-0.6-0.8-1.0-1.2-1.4
0.2
C
0.4 0.6
-0.2-0.4
0.8 1.0
0.0
0.2
0.4
0.6
1.0
1.2
1.4
1.6
2.0
2.4
1.8
2.2
4.5
3.0
3.5
4.0
5.0
2.8
C
S'
a'
T
a''
L
S''
2
1
TS
TSC ''1'11
T
SSRLC
'''2
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Gradiente hidrulico de salida mediante el mtodo de los fragmentos.
Figura D.20 baco para el gradiente hidrulico de salida (Holtz & Kovacs, 1981)
n
i
i
iFi
Hh
1
mTK
hi
Fi
e
2
Donde:ie= Gradiente hidrulico de salida.
Fih = Perdida de carga del fragmento.
K= Constante que est en funcin al mdulo m.T = Espesor del fragmento.m= Mdulo para los fragmento del tipo II y III.hi= Perdida de carga para el punto de contacto.
Mtodo de Lane para la presin ascendente de flujo.
HL
Lh ii
'
HV LLL3
1'
h
is
T
b
S S
b
T
e
i
F
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
T
S
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Formulario Primer Examen Parcial Mecnica de Suelos I 02/15.F luj o de agua
Red de flujo en suelo anisotrpico.
Si kz< kx, entonces:
xk
kx
x
z ' z' = z
Si kz> kx, entonces:
zk
kz
z
x ' x' =x
21' hhN
Nkq
d
F
zx kkk '
Mtodo de los fragmentos en suelo anisotrpico.
x
z
k
kR
Mtodo de los fragmentos en suelo estratificado.
1
2tank
k
Donde:k1= Conductividad hidrulica del estrato superior.k2= Conductividad hidrulica del estrato inferior.
CASO 1. Para = 0 entonces k2= 0. El problema queda reducido a un problema de un solo estrato con una
regin de flujo de espesor igual al del estrato superior. CASO 2. Para = entonces k1= k2. El problema queda reducido a un problema de un solo estrato, conuna regin de flujo de espesor de ambos estratos.
CASO 3. Para = entonces k2es infinito. Este caso representa un flujo de agua que no tiene resistencia
al circular en el estrato inferior. Por lo cual Fi
hkq 1 la inversa de esta expresin es igual a cero.