Suelos Expansivos1

CARACTERIZACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS

Presentada por:

Guillermo Arellano Castillo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

SUELOS PROBLEMATICOS

Suelos Expansivos

Suelos Colapsables

Suelos Dispersivos

Suelos Orgánicos

Rellenos Sanitarios


SUELOS EXPANSIVOS

Algunos componentes de la arcilla tienen la característica de hidratarse. Al hidratarse genera que su nueva composición aumente considerablemente de volumen.

-Dependen de la estructura de los cristales.

-Dependen de su composición mineralogica.

-Depende de la capacidad de cambio de cationes.


Su comportamiento se caracteriza principalmente por:

-La contracción de la arcilla debido al secado-La expansión de la arcilla al humedecerse.-Desarrollo de presiones de expansión cuando está confinado y no puede expandirse.


Los principales investigadores:

Lambe Whitman (1959)

Fu H. Chen (1975)

Brackley (1975)

Ya son casi 90 años desde el esmerado estudio de estos suelos.


Problemas Presentados por estos Suelos

En el mundo un sin fin de infraestructuras han sufrido diversos daños ocasionados por estos suelos.


S U D A F R IC A


L A IN D IA


A U S T R A L IA


E S T A D O S U N ID O S

Fuente: Foundations on Expansive Soils – Fu Hua Chen

Fuente: www.libertaddigital.com


Canadá, Cuba, Israel, España, etc.

En Latinoamérica: Argentina, México, Venezuela, Colombia, Perú, así también en menores rangos en otros países.


Zona con mayor problema de suelos

expansivos

Piura

Paita

Talara

Chiclayo

Iquitos

Bagua

Moquegua

IDENTIFICACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS



Los suelos expansivos se pueden identificar visualmente por varias características. De su existencia, son solo probables en zonas arcillosas.Tienen alta plasticidad.Se fundan en zonas costeras, como en el norte del país. Si observamos el terreno encontraremos grietas o rajaduras, esto se debe al fenómeno de palpitación que sufre la superficie de estos suelos cuando varía su humedad.

Identificación Visual


Identificación por su Mineralogía

Existen varios métodos para la identificación mineralógica y las más utilizadas y recomendadas son:

La Difracción de rayos XEl análisis termino diferencialLa absorción de tinte, los análisis químicoLa microscopía electrónica;



Identificación por Métodos Indirectos

Este tipo de identificación se basa en los ensayos de Límite de Atterberg, la contracción lineal, el contenido coloidal, cambio de volumen potencial (PVC), etc. A continuación mostramos los más conocidos:

Tabla 1: Relación entre el potencial de hinchamiento y el índice de plasticidad – Seed, Woodward y Ludgren, 1962

Tabla 2: Potencial expansivo, Altemeyer, 1965



Identificación por Métodos Directos

Naturalmente estos métodos son quienes te dan mayor veracidad en cuanto al grado de expansión de un suelo y de acuerdo a esto lo clasificaremos a continuación:

Método de campoLa prueba de carga de expansión en el campo es la prueba más significativa donde se trata de encontrar la presión de expansión para un cierto cambio de volumen




Método de Laboratorio

Ensayo de Expansión o Asentamiento Unidimensional de Suelos CohesivosEsta basado en las Normas Técnicas ASTM D4546.

Ensayo de Expansión o Método de Índice de ExpansiónBasado en las Normas Técnicas ASTM D4829.

Ensayo de Expansión libre

Ensayo de Expansión controlada



ANALISIS DE EFICIENCIA DE LOS METODOS DESCRITOS

Identificación Visual

Identificación por su Mineralogía



Muy superficial

Identificacion relativa

Datos muy variables

Si es preciso

Es muy conocer el tipo de suelo solo observándolo. Solo te da una probabilidad.

Es posible que dos muestras te den parecidos resultados. Se necesita conocerlo mejor.

Depende que suelo se analiza para obtener estos métodos. No en todos cumple.

Es el más preciso de todos los demás. El gran problema en este caso es el tiempo.


ANALISIS DE EFICIENCIA DE LOS METODOS DESCRITOS

Identificación por Métodos Directos Si es preciso

Tiempo requerido promedio para determinar el grado de expansión simple y controlada: 2 a 3 meses.


¿CUAN IMPORTANTE ES PARA NOSOTROS TENER RESULTADOS A CORTO PLAZO?


Programación de Obras

1er Mes 2do Mes 3er Mes

Procesos de la obra

Tiempo para determinar el grado de expansión y diseñar de acuerdo a esto.


Demasiado tiempo de espera

Costos añadidos que perjudican al proyecto

Un grave problema finalmente.

PROPUESTAS DE CARACTERIZACION A NIVEL INTERNACIONAL

Conferencias Internacionales sobre Suelos expansivosInternational Conference on expansive Soils

Woodward y Lundgren (11) utilizaron Woodward y Lundgren (11) utilizaron solamente el índice plástico para predecir el solamente el índice plástico para predecir el

porcentaje de expansiónporcentaje de expansión

Ranganatham y Satyanarayana (1965)Ranganatham y Satyanarayana (1965)

Nayak y Christensen (1971)Nayak y Christensen (1971)

Esta ecuación fue derivada del análisis de los datos de Esta ecuación fue derivada del análisis de los datos de prueba a partir de 18 muestras artificiales del suelo prueba a partir de 18 muestras artificiales del suelo condensadas en el contenido de agua óptimo por el condensadas en el contenido de agua óptimo por el

método estándar de procurador y permitidas hincharse método estándar de procurador y permitidas hincharse bajo carga de la sobrecarga de 1 PSIbajo carga de la sobrecarga de 1 PSI

Ecuación de Vijayvergiya y de Ghazzaly (1973) basada en Ecuación de Vijayvergiya y de Ghazzaly (1973) basada en contenido de humedadcontenido de humedad

Hussein ElarabiBuilding and Road Research Institute, University of Khartoum, Khartoum, Sudan

Ecuacion de de Schneider y PoorEcuacion de de Schneider y Poor

Esta ecuación fue desarrollada de resultados de la Esta ecuación fue desarrollada de resultados de la prueba del endometro en la arcilla negra residual prueba del endometro en la arcilla negra residual condensada (Onderstepoort, Suráfrica). Muestras condensada (Onderstepoort, Suráfrica). Muestras

bajo sobrecarga de 1kPabajo sobrecarga de 1kPa

Ecuacion de Chen (1975)Ecuacion de Chen (1975)

Ecuacion de Weton (1980)Ecuacion de Weton (1980)

Conferencias Internacionales sobre Suelos expansivosInternational Conference on expansive Soils


COMPARAMOS ESTAS ECUACIONES CON LO OBTENIDO EN NUESTROS SUELOS

Errores de:

-10%

473% ?

Valores ilógicos que no ayudan a la comparación ni como propuesta...

(Ecuaciones aplicadas en resultados obtenidos en suelos de Moquegua - Perú)


“De las ecuaciones comparadas con los resultados obtenidos en el laboratorio, los resultados de las diversas ecuaciones predichas variaron y también en muchos casos nos daban valores muy lejanos de los reales medidos...”

“Sus valores son exageradamente incomparables y no se podrían considerar de ayuda...”

“Por eso se recomienda caracterizar cada zona con su respectiva ecuación y de acuerdo al comportamiento de su textura y expansión...”

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL TEMA DE EXPOSICION

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIACONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Recomendaciones

-Hasta ahora, no se ha encontrado tendencias generales que nos permitan trabajar con ecuaciones universales, es por eso que recomendamos trabajar por zonas de estudio, es decir, cada zona debería de tener su ecuación.

-Una de las recomendaciones mas importantes en este estudio es que si algún investigador desea caracterizar sus suelos expansivos debemos de resaltarles que se deben plantear de acuerdo a la Presión de expansión, mas no al grado de expansión. Esto se debe a que nosotros en el transcurso pudimos comprobar que existen zonas en donde el grado de expansión eran muy altos (46% aproximadamente), pero que era en nuestra zona de estudio en donde se podía observar la mayor problemática generada por estos suelos.


Gracias.Gracias.

Guillermo Arellano [email protected]

Suelos Expansivos1

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