Pruebas de Laboratorio - Suelos y Rocas

8/16/2019 Pruebas de Laboratorio - Suelos y Rocas

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Universidad Autónoma de Campeche

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Civil y Administración

Alumno:

• Alejandro Esparza Uribe

ateria:!eotecnia en Edi"icación

#ro"esor:Ing$ %oe Alberto ontalvo Chi

&emestre y !rupo:'( )A*

Ciclo Escolar:+,-. / +,-0 Fase II

&an Francisco de Campeche1 Camp$1 +. de Enero de +,-0

TRABAJO DE

INVESTIGACIÓN –

ENSAYOS PARA CLASIFICA

SUELOS Y ROCAS Y

DETERMINAR SU CALIDAD



ÍNDICE

I$ Introducción22222$$2222222222$22222222$$$$$$$$$$$$$$ 3

II$ Clasi"icación !eot4cnica de &uelos y 5ocas2222222222$222 6

III$ #ruebas de 7aboratorio en &uelos y 5ocas2222222$$$222222 8

I9$ 5e"erencias ibliogr;"icas2222222222222222$$$$$$$$$$$$$$ -<



I. INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo de investigación tiene como objetivo describir las

rinciales ruebas de laboratorio ! ensa!os "ue ermiten clasi#car a los

distintos tios de suelos ! rocas de un terreno natural sobre el cual se uede

construir alg$n edi#cio o cual"uier tio de obra de Ingenier%a Civil.&ara eme'ar( arece conveniente de#nir lo "ue es un estudio geotécnico.

Un estudio de esta %ndole es el conjunto de actividades "ue ermiten obtener

la in)ormación geológica ! geot*cnica del terreno( necesaria ara la

ejecución de un ro!ecto de construcción. El estudio geot*cnico se reali'a

reviamente al ro!ecto de un edi#cio ! tiene como objetivo determinar la

naturale'a ! roiedades del terreno( necesarios ara de#nir el tio !

condiciones de cimentación. Todo esto( a su ve'( inclu!e los estudios !

e+erimentos "ue se tengan "ue reali'ar al suelo ! las rocas de las "ue est,comuesto donde estar, asentada dic-a edi#cación.

&ara estudiar los di)erentes )actores "ue entran en juego ! ara rever !

evitar situaciones "ue se uedan dar( -a! "ue tener en cuenta una serie de

actividades

• Estudio del er#l geológico de la arcela ! ao!o toogr,#co.

• De#nición ! reali'ación de cama/a geot*cnica ara la evaluación de

terrenos( mediante er)oración de sondeos( ensa!os de enetracióndin,mica( ensa!os in situ en el interior de sondeos( comlet,ndola con

la toma de muestras ara su ensa!o en laboratorio( as% como la

utili'ación de t*cnicas geo)%sicas.

• Caracteri'ación del medio geológico "ue ermita a)rontar con garant%as

! econom%a el tio ! caracter%sticas de la cimentación ! sistemas de

contención.

• Estudio de osibles suelos contaminados( catación de aguassubterr,neas( vertederos( etc.

• Dise/o ! c,lculo de cimentaciones suer#ciales( ilotes( microilotes(

o'os( etc.



• Dise/o de elementos de contención muros ! antallas continuas ! de

ilotes

• Dise/o de tratamientos eseciales in!ecciones de comensación(

recargas( estabili'ación de suelo con cal ! cemento( columnas de

grava( etc.

0 continuación( se reali'ara una descrición ingenieril acerca de la

clasi#cación geot*cnica de los suelos ! las rocas( adem,s de los distintos

ensa!os ! ruebas de laboratorio "ue se -acen ara determinar la calidad de

las mismas junto con los m*todos de e+loración de los suelos.

1

II. C203I4IC0CIÓN 5EOT6CNIC0 DE 3UE2O3 7 ROC03

2as caracter%sticas geot*cnicas esenciales de los suelos ! de las rocas siguenuna serie de recomendaciones basadas en los trabajos reali'ados or la

Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas ! la Sociedad

Geológica de Londres( a trav*s de su gruo de trabajo de ingenier%a.

2a clasifcación de los suelos toma en cuenta el criterio

granulométrico( los límites de Atterberg ! e l Sistema Unifcado de

Clasifcación de Suelos (SUCS( mientras "ue la clasifcación de las

rocas se divide en 1 artes descri!ción del material rocoso( del maci"o

rocoso ! n#cleos de roca$• Clasi#cación 5eot*cnica de los 3uelos.8

El ar,metro m,s ),cil de medir o determinar las caracter%sticas de un suelo

es la granulometría. 3e denomina clasifcación

granulométrica o granulometr%a( a la

medición ! graduación "ue se lleva a cabo

de los granos de una )ormación

sedimentaria( de los materiales

sedimentarios( as% como de los suelos( con#nes de an,lisis( tanto de su origen como

de sus roiedades mec,nicas( ! el c,lculo

de la abundancia de los corresondientes a

cada uno de los tama/os revistos or

una escala granulométrica.

https://es.wikipedia.org/wiki/Polvo

https://es.wikipedia.org/wiki/Suelos

https://es.wikipedia.org/wiki/Suelos

https://es.wikipedia.org/wiki/Polvo



Esta clasi#cación es acetable ara suelos gruesos. &ero a artir de "ue un

suelo tiene una cierta roorción de material #no 9limo ! arcillas: sus

roiedades deenden de la comosición "u%mica ! mineralógica de la arte

#na. 2os límites de Atterberg son a"uellos de conocimiento universal

relativos a roiedades %ndices de los suelos "ue corresonden a < di)erentes

estados ! "ue toman en cuenta el contenido de agua ara asar de unestado a otro estado sólido sin contracción & con contracción= estado

!lástico ! estado lí)uido. Estos l%mites son

*$ Límite lí)uido (LI corresonde al contenido de agua "ue ermiteuna searación de las art%culas cuando el suelo asa de un estadol,stico a un estado l%"uido. &ara la determinación de este l%mite seutili'a la cuc+ara de Art+ur Casagrande$

>. Límite !lástico (L! corresonde al contenido de agua su#ciente "ueermite una cierta libertad de desla'amiento de las art%culas erodemasiado d*bil ara alejarlas. 3e da cuando el suelo asa de unestado semisólido a un estado l,stico.

1. Límite de retracción o contracción (Lc, Cuando el suelo asa deun estado semisólido a un estado sólido ! se contrae al erder-umedad.

En las siguientes tablas( se resume el sistema uni#cado de clasi#cación de

suelos 93UC3: ! los criterios de clasi#cación en el laboratorio.

?

https://es.wikipedia.org/wiki/Cuchara_de_Casagrande

https://es.wikipedia.org/wiki/Cuchara_de_Casagrande



@



• Clasi#cación 5eot*cnica de las Rocas.8

2as rocas son agregados naturales 9sistemas -omog*neos: "ue se resentanen nuestro laneta en masas de grandes dimensiones. Est,n )ormadas oruno o m,s minerales o mineraloides.

2os di)erentes tios de rocas se ueden dividir( seg$n su origen( en tres

grandes gruos

• -G.%AS, )ormadas a artir del en)riamiento de rocas )undidas9magmas:. 2os magmas ueden en)riar de manera r,ida en lasuer#cie de la Tierra mediante la actividad volc,nica o cristali'arlentamente en el interior( originando grandes masas de rocasllamadas lutónicas. Cuando cristali'an en grietas de la corte'a )ormanlas rocas %gneas #lonianas.

•

M%'AM/R0ICAS, )ormadas a artir de otras rocas "ue( sin llegar a)undirse( -an estado sometidas a grandes resiones ! temeraturas !se -an trans)ormado.

• S%1IM%.'ARIAS, )ormadas en 'onas suer#ciales de la corte'aterrestre a artir de materiales "ue se deositan )ormando caas oestratos. 3on detr%ticas si se originan a artir de tro'os de otrasrocas. Au%micas ! org,nicas si se )orman a artir de reciitación decomuestos "u%micos o acumulación de restos de seres vivos.



B

III.

&RUE03 DE 20OR0TORIO EN 3UE2O3 7 ROC03

• &ruebas de 2aboratorio en los 3uelos.8

2as caracter%sticas )%sicas de los suelos ueden medirse or medio de

ruebas de laboratorio con muestras e+tra%das de los sondeos o o'os deensa!o. 2os resultados de los ensa!os de resistencia a ci'alladura uedenusarse ara calcular la m,+ima caacidad de carga de los suelos o laestabilidad de laderas en e+cavaciones de cimentación ! en malecones oterralenes. 0dem,s( los ensa!os del laboratorio roorcionan datos aracalcular la cantidad de agua "ue -abr, de bombearse en las e+cavaciones( !ermiten clasi#car los suelos ara redecir su comortamiento bajodi)erentes cargas de cimentación.

0dem,s de las ruebas antes descritas como la de los l%mites de 0tterberg !

el ensa!o de tami'ado( los ensa!os de mec,nica de los suelos "ueconciernen al t*cnico en cimentaciones son

2ruebas 3isuales$

2as ruebas visuales llevadas a cabo en el laboratorio son ara areciarcolor( te+tura ! consistencia de las muestras alteradas o sin alterar( recibidasdel lugar investigado.

Contenido natural de +umedad$



Comarando los resultados ! relacion,ndoles con los l%mites l%"uido ! l,sticode los corresondientes tios de suelo( es osible organi'ar el rograma deensa!os de resistencia a ci'alladura ! asegurarse de "ue los ensa!os en lossuelos m,s blandos 9determinados or el contenido de -umedad m,selevado: no sean omitidos. 3i se deciden -acer los ensa!os de resistencia aci'alladura con todas las muestras inalteradas recibidas( entonces no -a!necesidad de e)ectuar reviamente las determinaciones del contenido de-umedad. 5eneralmente( no tiene objeto -acer ensa!os del contenido de-umedad con muestras alteradas( debido a "ue los resultados ueden no serreresentativos del estado de los suelos in situ( a causa del rocedimiento desondeo.

%nsa&o de com!resión no confnada$Es la e+resión m,s sencilla del ensa!o a ci'alladura ! en 5ran reta/a see)ect$a directamente con muestras de 1.@? cm e+tra%das de muestras del

mismo di,metro( o con robetas de 1.@? cm de di,metro e+tra%das demuestras de ma!or di,metro. En suelos "ue contengan tro'os de grava( elensa!o de comresión no con#nada uede e)ectuarse directamente conrobetas de ; cm de di,metro obtenidas de muestras de igual di,metro.

Este tio de ensa!o no uede e)ectuarse en suelos sin co-esión o en arcillas! limos demasiado blandos ara ermanecer en la ma"uina sin alastarseantes de "ue la carga sea alicada. En caso de suelos )r,giles o agrietados(los resultados son menores "ue la verdadera resistencia in situ de estossuelos.

%nsa&o de ci"alladura !or medio de as!a$Esta rueba es m,s )actible en el terreno "ue en el laboratorio( aun"ue en ellaboratorio tiene una alicación $til cuando se -an obtenido muestrasinalteradas satis)actorias de limos ! de arcillas mu! blandas.

%nsa&o de consolidación$Este ensa!o roorciona datos "ue se utili'an ara calcular la magnitud !velocidad de consolidación del suelo bajo los cimientos ! consiste en encerrar

la muestra en un anillo met,lico alic,ndole una carga en una sola dirección.El aarato utili'ado se conoce como edómetro. De los resultados se obtiene

el coefciente de consolidación ( C v¿ "ue ermite calcular la velocidad

de asentamiento de toda la estructura. 2os datos de carga8asentamientoobtenidos se usan ara dibujar curvas de la roorción resión8vac%o( a artirde los cuales se establece el coefciente de com!resibilidad de 3olumen



( mv¿ $ Dic-os resultados se emlean ara calcular la magnitud del

asentamiento bajo una carga dada.

2osensa!osde

consolidación est,n restringidos a los limos ! arcillas( debido a "ue lasteor%as en "ue se basan los c,lculos de asentamiento est,n limitadas a

suelos de granos #nos de estos tios. %nsa&o de !ermeabilidad$

2os ensa!os de ermeabilidad ueden reali'arse en el laboratorio conmuestras inalteradas de limos ! arcillas( o arenas ! gravas "ue soncomactadas en moldes cil%ndricos -asta alcan'ar una densidad igual a la"ue oseen en su estado natural. 2os > tios de ensa!o de ermeabilidad de



uso m,s corriente son;

*$ Carga constante, el erme,metro de carga constante es utili'adocada ve' "ue tenemos "ue medir ermeabilidad de los suelosgranulares 9suelos con ra'onable cantidad de arena ! grava:( los cualesresentan valores de ermeabilidad elevados.

4$ Carga 3ariable, usado ara suelos demediana a baja ermeabilidad( comolimos ! arcillas. En el ensa!o de

ermeabilidad de carga variable( semiden los valores de “h” obtenidosara diversos valores de tiemotranscurrido desde el inicio del ensa!o.2os valores de la temeratura sonanotados cuando se e)ectivi'a cada medida.

&erme,metro de carga constante



&erme,metro de carga variable

Análisis )uímicos$

2os an,lisis "u%micos del suelo ! del agua )re,tica se utili'an ara #jar laosibilidad de deterioro de estructuras de cimentaciones de +ormigón& acero. En el caso de estructuras de acero( tales como los ilotajes deacero laminado( es su#ciente determinar el pH 9medida de la acide' oalcalinidad de una disolución: ! el contenido de cloruro de cal del suelo ! delagua del terreno. &ara estructuras de +ormigón( lo $nico "ue se suelecalcular es el contenido de sul)atos= aun"ue si se sosec-a de un elevadocontenido de materias org,nicas( es aconsejable determinar tambi*n elorcentaje de materia org,nica ! el )actor F.

;;

• &ruebas de 2aboratorio en las Rocas.8

2as roiedades mec,nicas m,s imortantes de las rocas "ue son

directamente alicables dentro del dise/o ingenieril son*$ 1e5ormabilidad, cuando sometemos una muestra de roca a una

carga( esta tiende a cambiar de )orma( de volumen o las dos cosassimult,neamente. Dic-a de)ormación se roduce cuando un materialest, sujeto a un es)uer'o rovocado or )uer'as de suer#cie e+ternas(or )uer'as gravitatorias o or otras causas.

4$ Resistencia, un material rocoso uede ser sometido a 1 clases dees5uer"o de com!resión 9"ue tiende a disminuir el volumen del

material:= de tensión 9tiene a crear )racturas en el material: !cortantes 9"ue tienden a desla'ar unas artes de la roca:. 2a rocauede resentar resistencia a la comresión ! resistencia al es)uer'ocortante= la resistencia a la tensión uede desreciarse.

6$ 2ermeabilidad, roiedad de algunos materiales de ermitir el asode Guidos a trav*s de ellos sin modi#car su estructura interna.



En la siguiente tabla se -an agruado los rocedimientos ara obtener las

roiedades mec,nicas de las rocas tanto en el laboratorio como en el

camo.

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;1



Resistencia$*$Com!resión sim!le, consiste en alicar a los esec%menes de roca(

cargas a+iales sin con#namiento. 2os esec%menes son generalmentecilindros de >.? a @.? cm de di,metro ! una altura igual a dos veces eldi,metro.

4$ Com!resión tria7ial, simulan el estado de es)uer'os en "ue seencontraba la roca en el camo. El estado de es)uer'os es )actible dereresentar con los es)uer'os normales rinciales( los cuales sonortogonales entre s%. En los ensa!es tria+iales( los es)uer'os rinciales

laterales ermanecen constantes durante la rueba.6$ 'ensión directa o a7ial, los ensa!es de tensión en esec%menes de

roca se derivan de las ruebas desarrolladas ara robar cilindros deconcreto. 2a resistencia a la tensión es la roiedad mec,nica de laroca m,s sensible a la dimensión del es*cimen.

8$ 'ensión indirecta o !rueba brasile9a, esta rueba es m,s com$n"ue la de tensión a+ial. Consiste en someter a comresión diametral aun es*cimen cil%ndrico( roduci*ndose as% es)uer'os de tensión ! decomresión.

:$ 2rueba !untual, genera es)uer'os a la tensión ero no da valores deresistencia a la tensión. 2a ventaja de esta rueba es "ue no -a! "ueulir las caras del es*cimen.

;$ 0le7ión, consiste en someter a un es*cimen de roca ao!adosimlemente en sus dos e+tremos( a una cara en el unto medio delclaro. Cuando los es)uer'os son m,s altos "ue la resistencia a latensión de la roca( el es*cimen )alla. 2os valores de la resistencia a la



tensión obtenida de ruebas de Ge+ión son siemre ma!ores "ue losalcan'ados en ruebas de tensión directa.

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<$ %nsa&os de corte, la resistencia al corte es una roiedad tanto de laroca intacta como de las juntas o lanos de debilidad de los maci'osrocosos. 5eneralmente( estos ensa!os consisten en rovocar una )allaor corte a trav*s de la roca intacta en un lano seleccionadoreviamente o a trav*s de un lano de debilidad ree+istente. 2amuestra se reara con una ranura o cement,ndola en un molde.



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1e5ormabilidad$

=$Módulo de %lasticidad %stático (% & Relación de 2oisson (3,estas son dimensiones "ue se miden sobre las muestras de rocadurante las ruebas de comresión simle 9no con#nadas:. 2asde)ormaciones son medidas en la dirección de la carga ! en la direcciónerendicular a ella.Cuando se tra'a una gr,#ca es)uer'o8de)ormación en dirección aralelaa la alicación de la carga( se observa "ue la de)ormación raramentevar%a linealmente con la carga ! generalmente se describe una curvade donde es osible obtener 1 tios de módulos de de)ormabilidad elmódulo inicial (%i:( el módulo tangente (%t ! el módulo secante

(%s$ 2a relación de &oisson se obtiene dividiendo a la de)ormaciónlongitudinal entre la de)ormación transversal( cu!o valor usual variageneralmente entre .> ! .1.

>$Consolidación & e7!ansión, tienen or objetivo rincial la

determinación de los ar,metros mec,nicos( "ue rigen la magnitud !velocidad de los asentamientos roducidos or una carga= aun"ueestas ruebas se emlean )undamentalmente en suelos #nos( esosible obtener in)ormación $til en el caso de lutitas suaves.



;H

I. RE4ERENCI03 I2IO5RJ4IC03

• RUIK( L0RI0NO ! 5ONKJ2EK( 3I2I0= “Geología aplicada a la IngenieríaCivil”. L*+ico( >;. Editorial 2imusa.

• TOL2IN3ON( L.= “Cimentaciones. Diseño y Construcción”. ;H.

Editorial Trillas.

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•

-ttMM#sica.laguia>.comMcomlementos8matematicosMmecanica8de8suelos8determinacion8de8la8ermeabilidad

• -ttMMcatarina.udla.m+MudlaMtalesMdocumentosMlicMsanc-e'rseMcaitulo<.d)

http://pendientedemigracion.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/tiposderocas/principal1.html


http://fisica.laguia2000.com/complementos-matematicos/mecanica-de-suelos-determinacion-de-la-permeabilidad


http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/sanchez_r_se/capitulo4.pdf










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