Suelos Residuales en Ingeniería Geotécnica
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8/10/2019 Suelos Residuales en Ingeniera Geotcnica
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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN
DEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES
SUELOS RESIDUALES EN INGENIERA GEOTCNICA
T R A B A J O D E T T U L O P A R A O P T A R A L T T U L OD E I NG E N IE R O E N C O N S T R U C C I N
PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CRDENAS RAMREZINGENIERO CONSTRUCTOR
OSCAR MATAS GONZLEZ ASENCIO-JUNIO DE 2008 -
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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN
DEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES
Suelos Residuales en Ingeniera Geotcnica
T R A BA J O D E T T U L O P A R A O P TA R A L T T U L OD E I NG E N IE R O E N C O N S T R U C C I N
PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CARDENAS RAMREZINGENIERO CONSTRUCTOR
OSCAR MATAS GONZLEZ ASENCIO- JUNIODE 2008 -
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Resea.
El siguiente trabajo de titulo esta basado en la traduccin de las distintas ctedras e
investigaciones del Ingeniero CivilNeocelands Laurie Wesley, que actualmente es profesor de
la Universidad de Auckland de Nueva Zelanda. Para l mis agradecimientos, por su labor
investigativa, que me permitir entregar una herramienta bibliogrfica que ayudara a conocer,
entender y clasificar los suelos del sur de Chile.
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NDICE DE CONTENIDO
Pag.
Captulo 1. Introduccin.
1.1. Descripcin del problema ......1
1.2. Objetivos.........................2
1.2.1. Objetivo general..............2
1.2.2. Objetivos especficos...............2
Captulo 2. Procesos de Degradacin y Formacin de Suelos.
2.1. Procesos de degradacin..3
2.2. Perfiles de la degradacin5
2.3. Erosin, transporte y re-deposicin.........6
Captulo 3. Factores que Controlan las Caractersticas y el Comportamiento
de Suelos (Tres Grupos Principales).
3.1. Comentarios Generales9
3.2. Suelos Sedimentarios.........12
3.3. Suelos residuales...13
3.4. Suelo remoldeado..14
Capitulo 4. Esquemas de Agrupaciones y Clasificaciones para los Suelos.
Residuales.
4.1. Introduccin...............................15
4.2. Actuales sistemas de clasificacin.15
4.2.1. Mtodos basados en perfil de degradacin15
4.2.2. Mtodos basados en grupos pedolgicos..................18
4.2.3. Mtodos especficos destinados a uso local..............21
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4.3. Un amplio enfoque a la agrupacin o clasificacin de suelos residuales..21
4.3.1. Base...21
4.4. Discusin...29
4.4.1. General..........29
4.4.2. Lugar de clasificacin de ensayos convencionales...3Capitulo 5. Aguas Subterrneas,condiciones de filtracin y el valor del estado de tension ensuelos residuales (Ko).
5.1. Algunas observaciones generales......31
5.2. Presin de poros y condiciones de filtracin encima y debajo de la napa31
5.3. Influencia climtica sobre condiciones de filtracin y estado de presin
de poros.....35
5.4. Implicaciones del agua subterrnea y del estado de la filtracin en
situaciones practicas......35
5.5. La influencia de filtracin asumida, sobre estimaciones
de estabilidad de la pendiente....37
5.6. Ko, estado de tensin en suelos residuales39
Capitulo 6. Caractersticas Geotcnicas de Suelos Residuales.
6.1. Algunos comentarios generales sobre la mediday ladeterminacin de caractersticas...41
6.1.1. Dificultad de tomar muestras inalteradas..41
6.1.2. Ventajas del muestreo en bloque...41
6.1.3. Prueba in situ.44
6.1.4. Back anlyisis para estimar parmetros del suelo..45
6.1.5. Tratamiento previo adecuado, antes de la prueba
de laboratorio....45
6.2. Clasificacin o ndices de pruebas............46
6.2.1. Tamao de partculas 46
6.2.2. Limites de Atterberg..46
6.2.3. Indice de liquidez, estado de densidad y porosidad..48
6.3. Permeabilidad........... 49
6.4. Compresibilidad y comportamiento de la consolidacin......50
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6.4.1. Magnitudes....50
6.4.2. Tiempo promedio. 59
6.4.3. Armazn para la comprensin del comportamiento de la deformacin
de suelos residuales61
6.5. Resistencia al corte, resistencia no drenada y parmetros de la tensin efectiva..69
6.5.1. Resistencia al corte no drenado.69
6.5.2. Caractersticas de esfuerzo efectivo..71
6.6. Comportamiento de la compactacin79
Capitulo 7. Ingeniera Geotecnia en Suelos Residuales.
7.0. Algunos comentarios.82
7.1. Diseo de cimientos..82
7.1.1. Cimientos superficiales.82
7.1.2. Valor de consolidacin..83
7.1.3. Cimientos profundos.86
7.2. Estabilidad de la inclinacin..87
7.2.1. Comentarios generales...87
7.2.2. Mtodos de falla877.2.3. Limitaciones del mtodo analtico88
7.2.4. Mecnica de mtodos analticos...96
7.2.5. Rocas gneas, especialmente granito....97
7.2.6. Areniscas...97
7.2.7. Arcillas de ceniza volcnica..97
7.2.8. Mtodo back anlisis.97
7.2.9. Mtodos analtico y no analtico para determinar la estabilidad.100
7.2.10. Trabajos remediales para establecer inclinaciones..........101
7.3. Terraplenes y compactacin105
7.3.1. Suelo ms hmedo que el contenido optimo de agua.....105
7.3.2. Suelos altamente variables sin valor106
7.3.3. Suelos derivados de cenizas volcnicas..110
7.3.4. Suelos sometidos a la prdida de resistencia por remoldeo o compactacin..110
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7.3.5. La compactacin de Materiales granulados y materiales no plsticos111
7.4. Paredes de tierra reforzadas usando suelos residuales....112
7.4.1. Observaciones Generales112
7.4.2. Parmetros de la resistencia del suelo.114
7.4.3. Dificultades de compactacin.1177.4.4. Posible desarrollo de la presin de poro durante la construccin...118
7.4.5. Provisin de medidas de adecuado drenaje....122
7.4.6. Deformaciones con rellenos de arcilla124
Capitulo 8. Otros Grupos Especiales de Suelos.
8.1. Suelos parcialmente saturados.130
8.1.1. Acontecimiento....130
8.1.2. Medicin de los grados de saturacin.132
8.1.3. Mecnica para los suelos parcialmente saturados...133
8.2. Arcillas expansivas..141
8.2.1. Conceptos bsicos para funcionamiento expansivo....142
8.2.2. Estimacin de la presin y magnitud de la expansin....144
8.2.3. Estimacin de la magnitud de expansin....147
8.3. Suelos colapsados149
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NDICE DE TABLAS.
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Tabla 4.1: Grupo distintivo de suelo, tropical, residual..19
Tabla 4.2: Sistema de clasificacin para suelos residuales.....28
Tabla 4.3: Caractersticas de los grupos de los suelos residuales...29
Tabla 6.1: Coeficiente de valores de permeabilidad de varios suelos49
Tabla 6.2: Parmetros de la compresibilidad para una gama de suelos residuales.............57
Tabla 7.1: Las respuestas tpicas del piezmetro a
los cambios estacionarios y eventos de tormenta en Hong Kong.95
Tabla 7.2: Detalles de las muestras y resultados de las pruebas...115
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NDICE DE FIGURAS.
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Figura 2.1: Relacin entre la Topografa y el proceso de Degradacin........5
Figura 2.2: Perfil Degradado y clasificacin del Suelo.........5
Figura 2.3: Proceso de la formacin del suelo..6
Figura 3.1: Factores que influyen en la formacin del suelo.......10
Figura 3.2: Principales factores que controlan las caractersticas de los
Suelos residuales, sedimentarios y remoldeados...11
Figura 3.3: Ensayos de consolidacin de una arcilla blanda Normalmente
Consolidada (Estuario de Thames)..12
Figura 4.1: Categoras de degradacin de suelo de roca fresca o parental..........16
Figura 4.2: Variaciones en perfiles residuales del suelos18
Figura 5.1: La presin de poros en lo que concierne a la napa fretica...32
Figura 5.2: Presin de poros, el estado en clima seco y hmedo33
Figura 5.3: Zona, encima o debajo de la napa fretica34
Figura 5.4: Red de flujo y napa fretica en una pendiente .........34
Figura 5.5: Modelos de filtracin posibles, dependiendo de condiciones divisorias......38Figura 5.6: Niveles piezometricos...39
Figura 6.1: Ajuste y transporte de muestra en bloque 40
Figura 6.2: Resultados de las muestras en bloque y de tubos ........43
Figura 6.3: Grafico de plasticidad y suelo residual.............47
Figura 6.4: Estados de la densidad para la arcilla y la arena...48
Figura 6.5: Ensayo de consolidacin en tres muestras de arcillas tropicales......51
Figura 6.6: Resultado del ensayo de consolidacin de la
arcilla de ceniza volcnica (escala logartmica)...............52
Figura 6.7: Resultado del ensayo de consolidacin de la
arcilla de ceniza volcnica (escala lineal).............52
Figura 6.8: Resultados del ensayo de consolidacin de la arcilla de Piedmont
EEUU, escala lineal y logartmica.....54
Figura 6.9: Pruebas de las arcillas de cenizas volcnicas........55
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Figura 6.10: Placa de carga de las pruebas que demuestran la evidencia de tensin........56
Figura 6.11: Coeficiente de compresibilidad para varios suelos residuales..........57
Figura 6.12: Grafico raz de tiempo de suelo residual...........60
Figura 6.13: Influencia del remoldeado en la consolidacin.........60
Figura 6.14: Tensin-volumen, cambio de conceptos para arcillas sedimentarias............62Figura 6.15: Relacin inicial de vacos-tensin-volumen, cambio de conceptos
para arenas sedimentarias..62
Figura 6.16: Compresibilidad del suelo relacionado con los de la densidad.64
Figura 6.17: Compresibilidad de la arcilla roja tropical (diag. Logartmico)............65
Figura6.18: Compresibilidad de la arcilla roja tropical (diag. Lineal)..66
Figura 6.19: Compresibilidad de la arcilla de ceniza volcnica (diag. Logaritmico)............66
Figura 6.20: Compresibilidad de la arcilla de ceniza volcnica (diag. Lineal)..67
Figura 6.21: Compresibilidad de un suelo degradado de arenisca, Auckland...........68
Figura 6.22: Esfuerzo de corte no drenado............69
Figura 6.23: Esfuerzo de corte no drenado contra el ndice de liquidez............71
Figura 6.24: Prueba triaxial en una arcilla residual derivada de la piedra arenisca...72
Figura 6.25: Resultados de pruebas en arcillas de cenizas volcnicas...73
Figura 6.26: Angulo de friccin relacionado con la posicin respecto al grafico de
plasticidad.74
Figura 6.27: Pruebas triaxiales en muestras imperturbadas y remoldeadas...75Figura 6.28: Trayectorias de la tensin de las pruebas triaxiales...75
Figura 6.29: Pruebas triaxiales en muestras imperturbadas de limo residual........76
Figura 6.30: Trayectorias de la tensin de las pruebas triaxiales en el limo. 76
Figura 6.31: Fuerza residual contra el ndice de plasticidad..............78
Figura 6.32: El Angulo de friccin relacionado con la posicin respecto al grafico
plasticidad.....7 8
Figura 6.33: Curvas de compactacin de suelos residuales...............80
Figura 6.34: Resultado de la prueba de compactacin de un suelo volcnico...........81
Figura 7.1: Estados posible de presin de poros sobre la napa fretica.......85
Figura 7.2: Factores tiempo Tc para laconsolidacin circular 3-D.85
Figura 7.3: Factor tiempo Tspara consolidacin 2-D......85
Figura 7.4: Deslizamientos..88
Figura 7.5: Perfil asumido de la pendiente y anlisis inicial de la napa fretica.91
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Figura 7.6: Factor de seguridad despus de 7 meses de lluvia intensa....91
Figura 7.7: Factor de seguridad despus de 4 das de lluvias intensas....92
Figura 7.8: Presin en el perfil a mitad de la pendiente..92
Figura 7.9: Precipitacin y factor de seguridad...93
Figura 7.10: Valores de c y obtenidos de anlisis de unnmero de deslizamientos en arcilla de Londres..98
Figura 7.11: Ajustes decurvas a la altura/inclinacin datos
para determinar los valores dec y ...........99
Figura 7.12: Influencia de los contornos de los terrenos en la estabilidad..101
Figura 7.13: Disminucin de las fuerzas perturbadoras...102
Figura 7.14: Drenaje arriba y abajo de la pendiente103
Figura 7.15: Drenes agujereados horizontales.103
Figura 7.16: Instalacin de drenes...104
Figura 7.17: Control de la compactacin utilizando esfuerzo de corte no drenado....107
Figura 7.18: Veleta de cortemanualpara determinar el esfuerzo corte
que se mide in situ...108
Figura 7.19: Prueba de Censor Standard para compactacin mostrando
medidas de resistencia sin drenar109
Figura 7.20: El penetrometro manual que puede ser usado para controlar
la compactacin...112 Figura 7.21. Resultado tpico de un ensayo triaxial, dos muestras..115
Figura 7.22: Peak tpico, "tensin alta", y parmetros residuales del
esfuerzo de corte.116
Figura 7.23: La presin de poros versus la presin confinada para arcilla
compactada en contenidos de agua variada....118
Figura 7.24: Grficos de los parmetros Brversus la presin confinada
en los contenidos de agua variada...120
Figura 7.25: Parmetro de presin de poro para salidas de aire variadas
y fuerza de deslizamiento sin drenar..121
Figura 7.26: Filtracin yestado de presin de poro para un dique
al nivel de la tierra...123
Figura 7.27: Los requerimientos del drenaje cuando la pared
retiene la inclinacin de la ladera...124
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Figura 7.28: Influencia del mdulo del suelo con revestimientos "suaves"125
Figura 7.29: Influencia de los mdulos para un revestimiento rgido.125
Figura 7.30: La presin vertical en el revestimiento y el suelo...127
Figura 7.31: Tensin vertical en la base y la mitad de la altura de lapared128
Figura 8.1: Grados de saturacin en granito degradado132Figura 8.2: La relacin entre la presin de poros y la tensin efectiva.134
Figura 8.3: Ejemplos de las curvas del contenido de agua volumtrica136
Figura 8.4: Contenido de agua volumtrica y conductividad hidrulica versus
presin de agua...138
Figura 8.5: La falla extendida Mohr-Coulomb cubre los suelos no saturados..140
Figura 8.6: Comparacin de expresiones de resistencia al deslizamiento........141
Figura 8.7: Sistema de aguas subterrneas143
Figura 8.8: Modelo de ondulacin o expansin del suelo.....145
Figura 8.9: Relacin entre presiones de ondulaciones y presin de poros....146
Figura 8.10: Medida de la presin de ondulacin y su magnitud...........147
Figura 8.11: Funcionamiento de un suelo colapsado......151
Figura 8.12: Funcionamiento de limo arcilloso..152
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CAPTULO 1INTRODUCCIN
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1.1. Descripcin del problema
En Chile se ha formado una gran cadena montaosa de volcanes debido a que la placa de
Nazca subducta la placa continental. Estos volcanes han depositado una gran cantidad de cenizas
volcnicas que generan partculas que preceden la formacin de arcillas. Estas partculas sondenominadas alofanes e imogolitas.
Se encuentran desde Talca a Temuco paralelos a la cordillera de Los Andes, y de Temuco
a Chilo se ubican en los valles centrales paralelos a la cordillera. Incluso se han encontrado
estos suelos en la cordillera de la costa posiblemente retransportados por accin del viento
Puelche que soplan de oriente a poniente de Temuco al sur. Se puede decir de lo anterior que
estos suelos se encuentran en casi todo nuestro territorio.
Los alofanes e imogolitas producen caractersticas inusuales en estos suelos, generando un
comportamiento geomecnico diferente al convencional de la mecnica de suelos siendo esta otra
caracterstica especial de estos suelos.
Dentro de una clasificacin del punto de vista de la formacin de los suelos, los suelos del
Sur de Chile, pueden considerarse dentro del grupo de los suelos residuales, debido a su alta
degradacin qumica que lo ha formado.
Tomando en cuenta todo lo expuesto anteriormente acerca de las caractersticas especiales
que poseen estos suelos y su ubicacin en casi todo nuestro territorio, es necesario investigar ms
acerca de estos suelos y recopilar todos los antecedentes disponibles que nos permitan estudiarestos suelos y comprender su comportamiento de forma integral, este es el objetivo del presente
trabajo.
La regin de la Araucana posee tipos de suelos que en la actualidad aun se estn
estudiando, sin embargo, estudios realizados en el extranjero han analizado algunos suelos en
distintos pases que poseen caractersticas similares a los suelos del sur de Chile, estos estudios
han profundizado un poco ms en el conocimiento de este tipo de suelos, denominados suelos
residuales.
Los suelos residuales se originan cuando los productos de la meteorizacin de las rocas no
son transportados como sedimentos sino que se acumulan en el sitio en que se van formando. Si
la velocidad de descomposicin de la roca supera a la de arrastre de los productos de la
descomposicin se produce una acumulacin de suelo residual.Entre los factores que influyen en
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la velocidad de alteracin de la naturaleza de los productos de la meteorizacin estn el clima
(Temperatura y lluvia), la naturaleza de la roca original, el drenaje y la actividad bacteriana.
1.2. Objetivos
1.2.1.Objetivo General
Aportar material bibliogrfico que nos permita entender ms los suelos del Sur de Chile,
mediante la traduccin de las ctedras del Ingeniero Civil Neocelands Laurie Wesley, docente
de la Universidad de Auckland, Nueva Zelanda.
1.22. Objetivos EspecficosDetectar factores que controlan las propiedades y el comportamiento de los suelos.
Identificar las propiedades geotcnicas de suelos residuales.
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CAPTULO 2PROCESOS DE
DEGRADACINY
FORMACIN DESUELOS
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2.1. Procesos de degradacin.
Los procesos de degradacin, que convierten la roca en suelo, son generalmente una
combinacin de procesos fsicos y qumicos.
La degradacin fsica puede ser de dos tipos:
Erosin-por la accin de glaciares, agua proveniente de lluvias y fuertes vientos.
Desintegracin - causada primeramente por humedecimiento y secado o por congelacin y
deshielo de grietas en la roca.
Estos procesos producen partculas de varios tamaos, que se componen del mismo
material que la roca parental. Cuando los glaciares se muelen se produce un material de grano
muy fino conocido generalmente como polvo de roca.
Los procesos qumicos de la degradacin son mucho ms complejos e implican cambios
qumicos al contenido mineral de la roca parental, debido a la accin del agua que se infiltra,
oxigeno y dixido de carbono. El proceso ser acelerado si el agua que se infiltra contiene rastros
alcalinos o cidos, la degradacin qumica da lugar a la formacin de grupos de partculas de
tamaos y de caractersticas que varan, conocidas como minerales de la arcilla. Estas partculas
son generalmente cristalinas en su forma y de tamao coloidal de 0.002mm. Los minerales ms
comunes de la arcilla son identificados con el nombre de caolinita, ilita y montmorilonita, perolos minerales menos conocidos de la arcilla y de importancia especial en reas volcnicas son
haloisita y alofanicos/imogolita.
Los procesos qumicos son complejos y no de inters o de preocupacin directa de los
ingenieros geotcnicos, las caractersticas del producto final son las que tienen inters directo. El
mineral particular de la arcilla que se producir en cualquier situacin dada parece ser
dependiente de la roca parental y del ambiente de la degradacin, particularmente si el sitio est
bien drenado y si el agua que se infiltra es cida o alcalina. La caolinita por ejemplo es formada
del feldespato por la accin del agua y el dixido de carbono. El cuarzo es uno de los minerales
ms resistentes a la degradacin, de modo que los suelos de granito degradados tienden a tener
una proporcin substancial de partculas gruesas de cuarzo dentro de una matriz de un materia l
ms fino.
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La solucin y la lixiviacin son componentes importantes del proceso de degradacin en
la mayora de las situaciones. El proceso de degradacin, que casi convierte la roca en suelo,
significa siempre una reduccin en la densidad del material, dejando vacos que en su lugar son
ocupados por agua .Un ejemplo extremo de la solucin es la degradacin de la piedra caliza; la
piedra caliza no se degrada realmente como otras rocas se disuelve simplemente en el aguaque se infiltra a travs de ella. Con algunas rocas, especialmente las formaciones sedimentarias,
los procesos de degradacin pueden implicar simplemente la solucin y el retiro del material de
enlace entre las partculas y la conversin de un material cementado en un material no
cementado. Con algunas piedras areniscas o arcilla cementada, el retiro del material de enlace
puede tambin activar la liberacin de minerales de arcilla que ya existan en el material parental.
Es decir los minerales de la arcilla eran bloqueados en la roca por los enlaces entre las
partculas y no podan comportarse de su manera normal. El proceso de degradacin que ocurre
en los pases tropicales conocidos como lateritizacion es tambin esencialmente solucin y
lixiviacin.
La degradacin de los depsitos volcnicos de la ceniza es un caso especial que no se
conforma con la comprensin normal del proceso degradacin (es decir, como proceso que
empieza en la superficie de la roca y progresa verticalmente hacia abajo). Porque los depsitos
volcnicos de la ceniza se acumulan en capas de una serie de erupciones y se forman en reas
bien drenadas, el proceso de degradacin puede continuar ocurriendo en las grandes
profundidades. La degradacin puede ser ms avanzada en la profundidad que en la superficie,simplemente porque los depsitos ms profundos han estado experimentando la degradacin por
un perodo de tiempo ms largo que los depsitos ms frescos en la superficie.
Vale observar que el proceso de degradacin es diferente en reas montaosas bien
drenadas a las reas mal drenadas del plano. La degradacin en reas bien drenadas tiende a
producir suelos con buenas caractersticas de la ingeniera mientras que el la degradacin en reas
mal drenadas tiende a producir suelos con caractersticas indeseables de la ingeniera. Esto se
ilustra en la figura 2.1.
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Este perfil es tpico de muchas rocas gneas degradadas en un ambiente tropical,
especialmente granitos, donde la degradacin comienza y progresa a lo largo de las
discontinuidades en la roca parental. Sin embargo, es importante darse cuenta que este perfil no
se debe esperar con todas las formaciones. Con algunos tipos de roca, el lmite entre la rocaparental y la roca totalmente degradada puede ser absolutamente abrupto. Incluso con algunas
rocas gneas la zona de la transicin puede ser muy delgada; ste parece ser el caso con las rocas
bsicas, tales como flujos de lava o lahares basalticos. La cuestin de los perfiles de degradacin
ser discutida ms adelante en otra seccin que se ocupa de la descripcin y de la clasificacin de
suelos residuales.
El termino saprolita es utilizado por algunos gelogos e ingenieros geotcnicos para
describir la zona de degradacin entre la roca y el suelo; esto incluira probablemente de la zona
III a la V en la figura 2.2. Los criterios para que un suelo sea descrito como saprolita son los
siguientes:
- Corresponde aun suelo bajoel punto de vista geotcnico.
-Exhibe las caractersticas estructurales claramente heredadas que hacen posible la identificacin
de la roca paternal.
- Es autntico residual, significando que est derivado directamente de la degradacin de la rocadebajo de l. Es decir forma la parte del perfil degradado de la roca pa ternal.
Estos criterios son propuestos por el comit sobre los suelos tropicales del ISSMFE
(1985)
2.3. Erosin, transporte, y re-deposicin.
La accin de la precipitacin es erosionar la superficie de la roca degradada y transportar
el material degradado por la corriente y el ro hasta que todava alcanza regar, bajo la forma de
ocano o lago grande. Aqu decidir y formar un depsito en capas en el mar o en capas en el
lago. El proceso se ilustra en el cuadro 2.3. El suelo formado directamente por la degradacin de
la roca subyacente se llama un suelo residual, y el suelo acumulado en capas por la deposicin en
el mar o un lago se llama un suelo sedimentario o transportado.
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Figura 2.3.Procesos de la formacin del suelo.
Los suelos sedimentarios pueden experimentar la compresin o la alta consolidacin
mientras que las capas adicionales se depositan sobre ellas; pueden tambin experimentar el
levantamiento como resultado del movimiento tectnico y terminar arriba otra vez como suelo
seco, muchos metros sobre nivel del mar. Un segundo ciclo de la erosin puede ocurrir y gran
parte de las capas superiores pueden ser removidas. Como sabemos muy bien, los suelos que no
han tenido ningn retiro del material de sobrecarga se llaman normalmente consolidados,
Mientras que los que han sufrido la descarga se conocen como "suelos sobreconsolidados".
Es quizs bueno mencionar que una parte muy pequea de la degradacin qumica
contina despus de que se haya depositado el suelo; los minerales que la componen son el
resultado del proceso original de degradacin que convirti la roca paternal en suelo.
La mecnica de suelos creci en Europa y Norteamrica, y la mayora de sus conceptos en
relacin con el comportamiento del suelo han sido desarrollados en el estudio de los suelos
sedimentarios. De hecho, la mayora de los primeros conceptos vinieron de estudios de suelos
remoldeados y son parte de la investigacin de la influencia de la tensin histrica en su
comportamiento, ste simulaba la influencia de la secuencia de la tensin a la cual el suelo estabasometido durante su proceso de formacin. La mayora de los textos y de los cursos de la
universidad en mecnica de suelos ponen nfasis considerable en la tensin histrica y los suelos
se dividen en normalmente consolidados y sobre consolidados, sobre esta base y los armazones
del comportamiento, se desarrollan alrededor de este concepto de la tensin histrica.
Esto podra ser apropiado si todos los suelos fuesen sedimentarios. Claramente no es el
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caso. Las grandes reas de tierra consisten en suelos residuales, y el uso de los conceptos que
vienen de suelos sedimentarios puede o no puede ser relevante a estos suelos. Es interesante
observar que muy pocos textos, y probablemente muy pocas universidades cursan en mecnica de
suelos los suelos residuales, an menos da cuenta de sus caractersticas.
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CAPTULO 3
FACTORES QUE CONTROLAN LASCARACTERSTICA Y ELCOMPORTAMIENTO DE SUELOS (TRES
GRUPOS PRINCIPALES)
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3.1. Comentarios generales.
Los suelos se pueden dividir en diversas categoras basadas en varios criterios. Pueden por
ejemplo ser divididos en imperturbados y remoldeados, o pueden ser divididos en suelos
normalmente consolidados y suelos sobre-consolidados. Pueden tambin ser divididos en sueloscompletamente saturados y parcialmente saturados. stos son todos criterios vlidos y responden
a propsitos que varan. Esta tesis se refiere sobre todo a los suelos residuales, y por lo tanto una
divisin en suelos residuales y suelos sedimentarios ser til. Sin embargo, es til tambin incluir
una tercera divisin, denominada suelos remoldeados. Esta es una divisin til pues la
comprensin del comportamiento del suelo imperturbado se realza generalmente si tambin
sabemos como se comporta el suelo remoldeado, y parte de esta tesis considerar la
compactacin de los suelos residuales, que por su naturaleza, son esencialmente suelos
remoldeados. Por lo tanto los tres grupos que sern analizados en esta tesis sern suelos
sedimentarios, suelos residuales, y suelos remoldeados. A menos que estn indicados de otra
manera los trminos sedimentario y residual se referirn al suelo en su estado imperturbado.
La figura 3.1, ilustra los factores implicados en la formacin de suelos residuales y
sedimentarios, y que determinan en ltima instancia las caractersticas y el comportamiento del
suelo.
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Figura 3.1.Factores que influyen en la formacin del suelo.
Los suelos sedimentarios se ven para experimentar varios procesos, ms all del ladegradacin fsica y qumico inicial de la roca parental. Puede ser que aparezca de este diagrama
que los factores implicados en la formacin de suelos sedimentarios son ms complejos que sos
implicados en la formacin de suelos residuales. Hay una cierta verdad en esto, pero dos factores
importantes conducen en la prctica a un grado de homogeneidad y de la previsibilidad con los
suelos sedimentarios que est ausente en los suelos residuales. Estos factores son:
(a)El proceso de clasificacin que tiene lugar durante la erosin, el transporte y deposicin
de los suelos sedimentarios tienden a producir depsitos homogneos.
(b)La tensin histrica es un factor prominente en la determinacin de las caractersticas del
comportamiento de suelos sedimentarios y conduce a la divisin conveniente de estos
suelos en los materiales normalmente y sobre consolidados.
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La ausencia de estos factores en los suelos residuales significa que son generalmente ms
complejos y menos capaces de ser dividido en categoras o grupos ordenados.
La figura 3.2, es un intento de destacar los principales factores que controlan el
comportamiento de suelos residuales, sedimentarios imperturbados y suelos remoldeados.
Figura 3.2.Principales factores que controlan las caractersticas de suelos residuales,
sedimentarios y remoldeados.
La diferencia principal entre los dos grupos imperturbados es la ausencia de la tensin
histrica como factor que influencia el comportamiento de suelos residuales. Esto es pasado por
alto a menudo por los ingenieros geotcnicos, que aplican los conceptos desarrollados de la
influencia de la tensin histrica en suelos sedimentarios a los suelos residuales con resultados
engaosos. El punto importante a recordar es que las caractersticas del suelo pueden estar ligadas
de cerca a su composicin y a los procesos que los forman, y ser consientes de que estos procesos
son aplicables a cualquier suelo en particular.
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Los comentarios sobre cada uno de estas categoras del suelo sonlos siguientes:
3.2. Suelos sedimentarios:
Estos tipos de suelos se estudian bien en la mayora de los textos de mecnica de suelos.
Sin embargo, hay avances en la comprensin del comportamiento de estos suelos que no estndescritas en los textos. Uno de los ms importantes es que la tensin histrica, probablemente, se
ha exagerado como un factor que rige el comportamiento del suelo, ya que hay otros procesos de
igual o mayor importancia. Estos procesos se denominan "envejecimiento" o "endurecimiento",
que significan un aumento constante de la fuerza a travs del tiempo despus de la formacin
original de los suelos. La investigacin cuidadosa de arcillas normalmente consolidadas muestra
una pre-consolidacin, significativamente ms altas que la presin de la sobrecarga. Son por lo
tanto ligeramente sobre-consolidados aunque pruebas geolgicas demuestran que nunca han sido
sometidos a tensiones ms altas que las que comnmente actan en ellos. El suelo implicado es
una arcilla blanda encontrada a lo largo de la costa del norte del estuario de Thames, cerca de
Londres. Fue depositado en el mar hace unos diez mil aos atrs, en la clausura de la ltima edad
de hielo.
La presin eficaz de la sobrecarga era cerca de 27 kPa; sin embargo la forma de la curva
de la compresin demuestra una presin de pre-consolidacin cercana a 55kPa, es decir un
coeficiente de sobre-consolidacin cercano a 2.
Figura 3.3.Ensayos de consolidacin de una arcilla blanda normalmente consolidada (Estuario
de Thames).
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3.3. Suelos residuales:
Los suelos residuales son el producto de los procesos de la degradacin en su material
parental, que es normalmente roca. Debido a la variedad amplia de este material, junto con una
variedad amplia de ambientes de degradacin, la gama de los tipos de suelo que vienen dentro de
este grupo residual es muy grande y diversa. Mientras que muchos suelos residuales contienen losmismos minerales de la arcilla que suelos sedimentarios, hay algunos suelos residuales que
contienen los minerales de la arcilla no encontrados en arcillas sedimentarias. stos son suelos
derivados de la degradacin de suelos volcnicos y los minerales de la arcilla referidos son
haloisita y alofanes. Estos minerales de la arcilla tienen caractersticas (incluso extraordinarias)
inusuales y los suelos que contienen una parte elevada de estos minerales pueden comportarse de
maneras que no se encuentran en todos los suelos sedimentarios.
Adems de la influencia de los minerales inusuales de la arcilla, los suelos residuales
tienden tambin a ser influenciados fuertemente por la estructura impartida a ellos por su material
parental y la accin del proceso de degradacin.
Esta estructura tiene generalmente la forma de enlaces o de cementacin entre las
partculas que existieron en la roca parental antes del inicio de degradacin. El proceso de
degradacin continuado normalmente tiende a debilitar estos enlaces de modo que la fuerza del
suelo disminuya muy lentamente con el tiempo. Al menos hay situaciones donde el proceso de
degradacin puede implicar el efecto opuesto. La degradacin del material volcnico da lugar a
menudo al desarrollo de los enlaces que llegan a ser ms fuertes con el tiempo. Las caractersticas ms significativas de suelos residuales pueden ser resumidas de la
siguiente manera:
(a) Variabilidad y heterogeneidad
(b) Estructura -(a) de caractersticas de la roca parental (b) nueva, del proceso de
degradacin.
(c) El suelo no puede ser de partculas, es decir, no una coleccin de partculas
individuales, sinouna forma de esqueleto del suelo o marco.
(d) Ausencia de la influencia de la tensin histrica.
(e) Presencia de los minerales inusuales de la arcilla.
(f) La zona del inters para los ingenieros geotcnicos puede estar principalmente sobre la
napa fretica.
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3.4.Suelos Remoldeados:
Esta categora incluye los suelos preparados por la sedimentacin de una mezcla artificial,
as como compactada. El trmino desestructurado es con frecuencia usado para sealar tales
suelos. Las caractersticas de estos suelos no son regidas por ninguna forma de estructura, como
probablemente es con la mayora de los suelos imperturbados. Las arcillas compactadas puedenser una excepcin a esta afirmacin, pues es posible que el proceso de compactacin cree una
ciertaforma de estructura en el material compactado.
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CAPTULO 4ESQUEMAS DE AGRUPACIN YCLASIFICACIN PARA SUELOS
RESIDUALES
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4.1.Introduccin:
Varios han sido los intentos realizados a lo largo de los aos para elaborar mtodos para la
descripcin o la clasificacin de los suelos residuales. Sin embargo, a pesar de estos intentos, en
general no se aceptan los mtodos que se han establecido. Esto no es en absoluto sorprendente, envista de la muy diversa naturaleza de los suelos residuales, y es poco probable que un rgimen
universal sea una posibilidad prctica. En las siguientes secciones se da cuenta de la clasificacin
descriptiva o planes que se han utilizado hasta la fecha, y se sugiere otra agrupacin o divisin de
los suelos residuales, no con el fin de crear una clasificacin sistemtica de los suelos residuales,
sino para permitir a los ingenieros identificar los tipos de suelos residuales, que pertenecen al
mismo grupo y que se puede esperar que tengan propiedades de ingeniera similares.
4.2. Actuales sistemas de clasificacin:
Los mtodos actuales que se usan para la agrupacin de suelos residuales se clasifican en
tres grandes tipos, estos son:
4.2.1. Mtodos basados en el perfil dedegradacin.
4.2.2. Mtodos basados en la clasificacin pedolgica.
4.2.3. Mtodos destinados para uso local en tipos de suelos especficos.
Estos mtodos se consideran y analizan en las secciones siguientes:
4.2.1. Mtodos basados en perfil de degradacin:
Basndose en los trabajos de Moye (1955) y Little (1969) se presento un ejemplo tpico de
un mtodo para la clasificacin de los suelos residuales tropicales sobre la base del grado de
degradacin evidente en un perfil tpico de este tipo de suelos. El concepto y el perfil de las seis
categoras del tipo de material se muestran en la Figura 4.1. Sistemas similares han sido
propuestos por algunos autores, a veces, de manera general y a veces, relacionadas a una
determinada formacin o localidad. Fookes y Saunders (1970) examinarn y describirn algunos
de estos sistemas.
Little (1969) indic que el sistema de clasificacin que l propuso fue pensado en cubrir el
residuo que resulta de la degradacin de rocas gneas en las zonas tropicales hmedas. Esto limita
significativamente la utilidad de tales mtodos. Una limitacin ms importante en sistemas como
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estos es que miente en el hecho de que no proporcionan ninguna informacin comparativa en la
naturaleza de la capa superior, que es la verdadera capa del suelo, esto a menudo es del inters
ms grande del ingeniero. Estos sistemas son tiles sobre una base localizada, donde un ingeniero
intenta describir o clasificar las caractersticas de una formacin en particular, pero no son tiles
para comparar las caractersticas de formaciones totalmente diversas.
Figura 4.1.Categoras de degradacin de suelos de roca fresca o parental.
Estos mtodos se miran mejor como sistemas para describir perfiles degradados de la roca
que, como sistemas de clasificacin para los suelos residuales verdaderos. Los mtodos
proporcionan la informacin en el estado in situ del suelo solamente; no proporcionan ninguna
informacin en la composicin real del suelo. Se piensa que probablemente son utilizados como
suplementos a los sistemas que describen la composicin o la naturaleza del suelo tal como elsistema de clasificacin unificado del suelo.
La utilidad y las limitaciones de este tipo de sistema de clasificacin parecen haber sido
reconocido bastante bien, y el mtodo se est utilizando directamente para las situaciones locales
especficas y se est adaptando. Pender (1971) por ejemplo, describe el uso de una versin
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Con las rocas sedimentarias, el cuadro es an ms complejo, en el perfil del suelo, encima
de la roca, se refleja la secuencia de la degradacin y las diferencias en las rocas parentales.
Cuando la roca parental esta compuesta por piedra arenisca entre capas y piedra lodo (mudstone),
por ejemplo, esto se puede reflejar en el suelo que resulta, que consistir en la arena y la arcillabarro entre capas. ste es el caso de los suelos residuales en el rea de Auckland de Nueva
Zelandia, derivados de la degradacin de una formacin de la piedra arenisca y de piedra lodo
(mudstone) conocida como serie de Waitemata. La figura 4.2 muestra los tres tipos posibles de
perfil de degradacin para los materiales residuales.
4.2.2. Mtodos basados en grupos pedolgicos:
Los ingenieros geotcnicos han usado el trmino pedolgicos para sealar los varios
grupos de suelos por muchos aos. El trmino laterita o suelo lateritico fue uno del primeros que
se usaron y volvi por lo menos a Bee(1948). Ranganathan (1961) hizo una de las aplicaciones
ms tempranas del trmino arcilla black cotton. El autor (Wesley, 1974) utiliz los trminos
latosol y andosol para sealar dos grupos de suelos en Indonesia. El uso de estos trminos fue
tomado directamente del sistema de clasificacin pedolgico que era utilizado en aquel momento
por los cientficos de Indonesia (Junas Dai y Driessen, 1972, Lenvain y otros, 1972). Lohnes y
Tuncer (1977) tambin utilizaron el trmino andosol para describir suelos de cenizas volcnicas
en Hawaii.Varios trminos adicionales se han agregado desde entonces a la literatura geotcnica y
diversos trminos son utilizados para los grupos antedichos en diversos pases. Los oxisols, los
andepts y los vertisols son de uso comn en los suelos lateriticos (latosols), los andosoles y los
black cotton respectivamente. Mitchell y Sitar (1982) presentan una tabla que demuestra la
variedad de nombres usados por tres sistemas pedolgicos, a saber el francs, F.A.O. y la
taxonoma de los E.E.U.U. Uehara (1982) da cuenta til de varios grupos pedolgicos, y sus
caractersticas asociadas. Los tres tipos del suelo mencionados anteriormente, los suelos
lateriticos, andosoles y suelos black cotton, siguen siendo los tres tipos tropicales ms
distintivos del suelo, y parecen ser del inters de la mayora de los ingenieros. La tabla 4.1
resume varios de los nombres usados para estos grupos.
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Tabla 4.1.Grupos distintivos de suelo, tropicales/residuales, de inters para los ingenieros
geotcnicos.
Nombre PedolgicoNombre usado
comnmente F A O US
Taxonomade suelos
Francs
Minerales
predominantes
de la arcillas
Caractersticas
importantes
Suelo lateritico
Latosols
Cliz Rojo
Ferralsoles Oxisoles Suelo
Ferraltico
Haloisita
Caolinita
Gibsita
Goethita
Grupo muy
grande con
grandes
variaciones en
sus
caractersticas.
Arcilla Volcnica
Andosoles
Andosoles Andepts
Suelos de
ceniza
volcnica
de
regiones
tropicales
Alofanes
Haloisita
Caracterizada por
un muy alto
contenido de
agua y cambios
irreversibles
cuando se seca
Suelo Black
cottonArcillas Negras
Tropical Negro
Grumusoles
Vertisoles Vertisoles Vertisoles
Smectita
(montmorilonita)
Problema de
suelo, altaretraccin e
hinchazn, fuerza
baja
La tabla 4.1 tambin muestra los minerales predominantes de arcilla asociados a cada
grupo, y sugiere que la composicin mineralgica es una influencia fuerte en las caractersticas
de cada grupo.El uso de nombres pedolgicos no han sido hechos en general con la intencin de
establecer sistemas de clasificacin rigurosos. Los nombres se han pedido prestados simplemente
como manera de identificar los grupos particulares de suelos.
Desafortunadamente, una cierta confusin ha sido creada por el uso poco metdico de
estos trminos. Mitchell y Sitar (1982) por ejemplo incluyen los suelos rojos de Foss (1973) y los
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suelos lateriticos derivados del basalto de Tuncer y de Lohnes (1977) en los andosoles del grupo
(tabla 7 de Mitchell y de Sitar, 1982), aunque no hay sugerencia por los autores originales que los
suelos pertenecen a este grupo, y ninguna evidencia que contienen alofanes, el mineral
caracterstico de andosoles. Morin (1982) tambin incluye andosoles como parte del grupo arcilla
roja tropical. Los andosoles son un grupo distintivo y aunque en las zonas tropicales pueden serasociados a las arcillas rojas, hasta cierto punto, su composicin y las caractersticas son
diferentes y para los propsitos geotcnicos de la ingeniera no deben ser confundidas con las
arcillas rojas. Los Andosoles existen en pases como Japn, Chile, y Nueva Zelandia, que no son
pases tropicales, y no se asocia en todos a las arcillas rojas.
Se debe hacer mencin a una clasificacin y a un sistema descriptivo propuestos por la
Sociedad Geolgica Britnica (1990). Estos han intentado usar una base pedolgica para este
esquema de clasificacin. Este sistema es muy complejo y parece no haber ganado la aceptacin
de la comunidad geotcnica. Aparte de su complejidad, tambin sufre de la desventaja de que no
hay un acoplamiento claro entre los grupos de la clasificacin y las caractersticas de la
ingeniera.
4.2.3. Mtodos especficos destinados a uso local:
En vista de la complejidad de los suelos residuales, y la casi total ausencia de rasgos
comunes entre algunos grupos de suelos residuales (por ejemplo los suelos black cotton y los
suelos de granito degradado) no es de extraar que la clasificacin descriptiva o estos mtodoshan sido desarrollados para uso local, en formaciones especificas. Tuncer y Lohnes (1977) por
ejemplo, describen un sistema propuesto para los suelos lateriticos de Hawaii y de Puerto Rico.
Pender (1971, 1981) describe las correlaciones empricas para el greywacke degradado de
Wellington, Nueva Zelandia. Wirth y Zeigler (1982) describen un sistema desarrollado
especficamente para el proyecto del subterrneo de Baltimore.
4.3. Un amplio enfoque a la agrupacin o clasificacin de suelos residuales.
4.3.1. Base:
Las caractersticas especficas de los suelos residuales, que los distinguen de suelos
sedimentarios, se pueden atribuir generalmente a la presencia de una estructura particular, como
la presencia de roca no degradada o parcialmente degradada y planos de debilidad, entre los lazos
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de partculas. Estas influencias se pueden agrupar bajo ttulos generales de la composicin y de la
estructura.
La composicin incluye tamao de partcula, forma y especialmente la composicin
mineralgica.
La estructura se puede subdividir en dos categoras principales:
(a) Macroestructura o estructura perceptible: Esto incluye todas las caractersticas
perceptibles a la vista, como las capas, los planos dbiles, grietas, poros, la presencia de
estructuras no degradadas o degradadas parcialmente de la roca.
(b) Microestructura o estructura no-perceptible:Esto incluye la vinculacin de las partculas
o la cementacin, el grupode las partculas etc.
El primer mtodo de clasificacin discutido arriba (es decir, el perfil de degradacin), se
basa esencialmente en la macroestructura del suelo. Por la examinacin visual de la
macroestructura, es posible dividir el perfil degradado de arriba en una serie de capas.
El segundo mtodo de clasificacin (es decir los sistemas pedolgicos), por otra parte,
parecen estar relacionado mucho ms de cerca con la composicin mineralgica que con la
macroestructura o a la microestructura. Las caractersticas distintivas de la ingeniera de los tres
grupos del suelo se enumeraron en la tabla 4.1 surgen principalmente de su propia composicinmineralgica.
As realmente tenemos dos sistemas paralelos que describen diversas caractersticas del
suelo. Los dos sistemas vienen juntos esencialmente en la capa superior del perfil degradado, es
decir, de la capa verdadera del suelo. Sin embargo, con los tres tipos de suelos, enumerados en la
tabla 4.1, el ingeniero puede no estar interesado en cualquier material subyacente parcialmente
degradado, ya sea debido a que la capa de suelo es tan densa que el material que figura a
continuacin es irrelevante para la geotcnicos o porque la zona intermedia es demasiado fina
para ser de importancia para la ingeniera.
Los mtodos de clasificacin y de descripcin que se usan actualmente en los suelos
sedimentarios constan de dos partes. La primera parte es la clasificacin del material propiamente
tal y no hace ninguna referencia al estado imperturbado en el cual el suelo se encuentra. El
tamao de las partculas y los lmites de Atterberg forman las bases de tal clasificacin; el
sistema unificado probablemente es el ms conocido de estos mtodos. La segunda parte es la
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descripcin del suelo en su estado imperturbado, cubre los aspectos tales como dureza (para los
suelos cohesivos), densidad relativa (para los suelos granulares) y las caractersticas estructurales.
4.3.2. Una agrupacin propuesta de suelos residuales:
A consecuencia de la consideracin antedicha, un primer paso til para agrupar los suelos
residuales es dividirlos en grupos de acuerdo a su composicin solamente, sin referencia a su
estado imperturbado. Se sugieren los tres grupos siguientes:
Grupo A: Suelos sin una fuerte influencia mineralgica.
Grupo B: Suelos con una influencia mineralgica fuerte que viene de la arcilla convencional,
minerales encontrados normalmente en suelos sedimentarios.
Grupo C: Suelos con una influencia mineralgica fuerte que viene de los minerales especiales de
la arcilla no encontrado en suelos sedimentarios.
Grupo A: Suelos Residuales sin una fuerte influencia mineralgica.
Eliminando esos suelos que son influenciados fuertemente por los minerales particulares
de la arcilla, hay posibilidades de identificar a un grupo de suelos de los que se puede esperar que
tengan propiedades similares. Los suelos que entran en este grupo sern generalmente los de una
naturaleza bastante gruesa, con una fraccin relativamente baja de arcilla. Los suelos residuales
de Hong Kong parecen ser un buen ejemplo de los suelos que pertenecen a este grupo. Se derivan
de la degradacin de los granitos o riolitas y los datos del tamao de partcula dados por Lumb
(1965) demuestran que la fraccin de arcilla posee un promedio solamente cercano al 20%.
Incluso la capa totalmente degradada del suelo, clasificada como tierra roja por Lumb tiene una
fraccin mxima de arcilla de solamente 40%. Lumb y Lee (1975) demuestran que el mineral
principal de la arcilla es el haloisita pero cree que ste hace que tenga poca influencia en elcomportamiento desde el punto de vista de la ingeniera de los suelos y sugiere que el
comportamiento es controlado esencialmente por las fracciones ms gruesas del limo y de la
arena.
En general los suelos que tienen un perfil degradado del tipo ilustrado en la figura 4.1
vendrn dentro de este grupo. En casos relativamente raros, la capa superior (es decir la capa del
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suelo) quizs este lo suficientemente avanzada para convertirse en una arcilla verdadera, con
caractersticas fuertemente influenciadas por los minerales distintivos de la arcilla.
El Grupo A puede ser subdividido sobre la base de la medida y la forma en que su
comportamiento est influenciado por efectos estructurales. Es conveniente separar los efectos
estructurales en los dos amplios grupos mencionados antes, como macroestructura ymicroestructura.
Grupo A, puede dividirse en dos grandes subgrupos:
Sub-grupo (a):
stos son los suelos en los cuales la macroestructura desempea un papel importante en el
comportamiento de la ingeniera del suelo. Las capas ms bajas de los suelos que se degradan
segn el patrn demostrado en la Figura 4.1.
Sub-grupo (b):
stos son suelos sin macroestructura, pero con una influencia fuerte de la microestructura. La
forma ms importante de las microestructuras es la unin entre las partculas o cementacin y
aunque esto no se puede identificar por la inspeccin visual, se puede deducir de aspectos
bastante bsicos del comportamiento del suelo. La sensibilidad particularmente es una medida
muy buena de la microestructura, la alta sensibilidad se debe a la presencia de una estructura
distintiva (que implica una cierta forma de enlaces) que se destruye en el proceso de remoldeado.
Se debe prestar mas atencin al valor de la sensibilidad con los suelos residuales, pues lasensibilidad se relaciona de cerca con el ndice de la liquidez que alternadamente se relaciona con
los efectos estructurales tales como la vinculacin entre las partculas. Los suelos residuales que
tienen un alto ndice de la liquidez (o existir en un estado anlogo a este concepto) son tambin
los que demuestran la vinculacin pronunciada o efectos estructurales. Es la presencia de la
vinculacin especfica o de los efectos estructurales similares que permite al suelo existir en un
estado cerca del lmite lquido.
Como Vaughan (1985) ha precisado, la presencia de material grueso considerable en
muchos suelos residuales, hace que determinar los lmites de Atterberg y el ndice liquidez sea
algo problemtico. El centrarse en la sensibilidad del suelo evita esta dificultad.
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Sub-grupo (c):
Los suelos que no son influenciados de gran forma por efectos macro o microestructurales
se incluyen aqu como tercer subgrupo. Sin embargo, este subgrupo es de menor importancia,
pues muy pocos suelos residuales del grupo A caern en esta categora.
Grupo B: Suelos residuales influenciados fuertemente por los minerales convencionales de
la arcilla.
Componen este grupo los suelos que son influenciados fuertemente por los minerales
convencionales de la arcilla tales como sos encontrados normalmente en suelos sedimentarios.
El miembro ms significativo de este grupo es el suelo black cotton o vertisoles, cuyas
propiedades son de alto potencial de retraccin, de alta compresibilidad y baja resistencia. Estas
caractersticas se relacionan directamente con su componente mineralgico predominante, que es
montmorilonita o minerales similares del grupo de smectita.
La informacin en la literatura dice que no muchos otros suelos residuales pertenecen a
este grupo, aunque hay algunos suelos derivados de las rocas sedimentarias (las piedras areniscas
y los limos de roca) que tienen caractersticas que son influenciadas bastante fuertes por la
composicin mineralgica. Los suelos en el rea de Auckland de Nueva Zelandia, derivados de la
degradacin de la piedra arenisca de Waitemata, entran en esta categora. Algunos de los suelos
tienen caractersticas de alta retraccin e hinchazn debido a la presencia del montmorilonita; en
otros, sus caractersticas y la composicin mineralgica parece tener menor influencia en sucomportamiento.
Grupo C: Suelos residuales influenciados fuertemente por los minerales especiales de la
arcilla no encontrados en suelos sedimentarios.
stos son los suelos que son influenciados fuertemente por la presencia de los minerales
de la arcilla que no se encuentran en arcillas sedimentarias. Los dos minerales ms importantes
implicados aqu son el haloisita y el alofan de los minerales de la arcilla del silicato. Haloisita es
un mineral cristalino de forma tubular y se asocia normalmente al mismo grupo que la caolinita.
Alofan es un mineral extremadamente inusual en la arcilla. Fue pensado inicialmente para ser un
mineral amorfo, pero la investigacin reciente ha demostrado que consiste en partculas muy
finas con una estructura cristalina dbil. Adems de estos minerales del silicato, los suelos
tropicales no pueden contener los minerales de silicato (o los minerales del xido),
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particularmente las formas hidratadas de gibsita y de goethita, del xido de aluminio y de hierro
(los sesquioxidos).
La influencia del haloisita y del alofan en las caractersticas del suelo est bastante clara
en los estudios de casos registrados en la literatura. La influencia de los sesquixidos est menos
documentada. Es conveniente, sin embargo, subdividir a este grupo en tres subgrupos:
(a) Suelos compuestos por Haloisitas.
La influencia principal del haloisita parece ser que las caractersticas de la ingeniera del
suelo son buenas, a pesar de tener una fraccin alta de arcilla, un tamao de partcula muy
pequea y valores bastante altos del contenido natural de agua y los lmites de Atterberg. Las
buenas caractersticas de la ingeniera parecen ser el resultado directo de su composicin
mineralgica, o en algunos casos cementacin que se presenta de la presencia de los sesquixidos
(Wesley 1973). Terzaghi (1958), Matyas (1969) y Wesley (1974) han dado cuenta del buen
funcionamiento de la ingeniera de estos suelos.
(b) Suelos Alofanicos.
La influencia que el alofan tiene en el comportamiento del suelo la han descrito Lohnes y
Tuncer 1977, Wesley 1974, 1977, 2002, y ser cubierta en mayor detalle ms adelante. Es preciso
tener en cuenta no obstante que la influencia del alofan es a la vez dramtica y desconcertante, en
el sentido de que los resultados en suelos que tengan contenido de agua que van de alrededor de
80% a 250%, pero se desempean muy satisfactoriamente como materiales de la ingeniera. Amenudo es muy superior a los suelos con contenido de agua de slo una fraccin de los valores
anteriores.
(c) Suelos influenciados por la presencia de Sesquixidos.
El papel principal de los sesquixidos parece ser actuar como agentes de cementacin que
aten los otros componentes mineral en racimos. Con la suficiente concentracin de sesquixidos,
se forman los materiales duros conocidos comnmente como laterita. El cuociente de la
silicona/almina (SiO2/A12O3) y el cuociente de la silicona/sesquixido se han utilizado como
indicadores del grado de lateritizacin. Este subgrupo podra quizs ser llamado el grupo
lateritico, pero el trmino laterita se utiliza generalmente muy libremente, a veces para incluir el
haloisita y alofan y cuyo comportamiento no es influenciado significativamente por los
sesquioxidos.
De los grupos antedichos, especialmente los grupos haloisita y alofanes, pueden ser
subdivididos ms a fondo en base a su estructura. Los suelos alofanicos (que parecen ser
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asociados siempre a la ceniza volcnica como material parental) demuestran la variacin
considerable en su estructura. Los suelos Alofanicos en Indonesia son generalmente de baja a
moderada sensibilidad, mientras que en Japn es probable que sean de moderada a muy alta
sensibilidad (Kuno y otros 1978), indicando un componente estructural fuerte en su estado
imperturbado. Los suelos haloisiticos de Java, Indonesia, no parecen tener microestructura omacroestructura significativa. Son de muy baja sensibilidad y su comportamiento en el estado
remoldeado e imperturbado es, a menudo, casi similar. Esto no ocurre necesariamente en el caso
de otros suelos haloisita.
La tabla 4.2 presenta este sistema de agrupacin, e indica la informacin descriptiva
necesaria para justificar su colocacin en un grupo en particular. La tabla 4.3 da ejemplos de los
suelos que pertenecen a cada uno de estos grupos, y da algunas pautas para su identificacin. En
general la degradacin de rocas gneas, tales como el granito, y muchas formaciones
sedimentarias degradadas, producirn generalmente los suelos que pertenecen a la categora (a).
Segn lo indicado anterior los granitos degradados de Hong Kong y de Malasia no son
influenciados fuertemente por la composicin mineralgica, pero su comportamiento es
influenciado fuertemente por la estructura macro y micro, as que pertenecen claramente a la
categora (a).
Por otra parte, los suelos de ceniza volcnica (andosoles, o las arcillas alofanicas) son
influenciados muy fuertemente por el alofan, mineral inusual de la arcilla y pertenece claramente
a la categora (c). Ellos a veces no muestran pruebas de la macroestructura, pero puede ser demoderada a muy sensibles, lo que indica una fuerte influencia de la microestructura.
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Tabla 4.2.Sistema de clasificacin para Suelos Residuales.
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Tabla 4.3.Caractersticas de los Grupos de Suelos Residuales.
4.4. Discusin
4.4.1. General
Como ya se ha mencionado anteriormente, la agrupacin de los suelos residuales tiene
como objetivo proporcionar una base para la identificacin de grupos de suelos residuales, que se
puede esperar que tengan similares propiedades de la ingeniera. Al parecer, para proporcionar
una mejor base para esto, se deben usar trminos pedologicos.
Los trminos, arcilla roja, o suelo latertico, por ejemplo, se utilizan para cubrir una
amplia gama de materiales que son casi intiles para el ingeniero. Los minerales predominantesde la arcilla en algunas arcillas rojas (o suelos lateriticos) son caolinita y montmorilonita; estos
suelos estn sobre la lnea-A en el grfico de plasticidad. El mineral predominante en otras
arcillas rojas, como ya se ha mencionado, es el haloisita; estos suelos se encuentran por debajo de
la lnea-A y tienen propiedades de ingeniera muy diferentes.
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Una desventaja de usar la composicin mineralgica como base de la clasificacin es
saber que los ingenieros geotcnicos tienen raramente el acceso necesario para la identificacin
de los minerales. Sin embargo, la mayora de los pases tienen instituciones que pueden
emprender estudios mineralgicos y la cooperacin entre los ingenieros geotcnicos y estas
instituciones no debiera ser difcil y es de esperar que sea de mutuo beneficio.
4.4.2. Lugar de la Clasificacin de los ensayos convencionales
La utilidad de los sistemas convencionales de clasificacin como el Sistema Unificado de
suelos residuales ha sido discutido en varias ocasiones (por ejemplo, De injerto contra Johnson,
1969), principalmente a causa de la dependencia del tamao de las partculas y mediciones de
plasticidad en el mtodo de preparacin de muestras.
Hay algo de cierto en esos argumentos y al mismo tiempo es de inters sealar que hay
mucho ms datos sobre el tamao de las partculas y los limites de Atterberg de los suelos
residuales, tambin hay datos sobre el esfuerzo cortante, compresin y de otras propiedades de
inters directo para el ingeniero. El tamao de las partculas convencionales y limite Atterberg de
las pruebas son muy tiles en los suelos residuales. El argumento de que los resultados se ven
influenciados por los procesos de secado no es un argumento para rechazar las pruebas, ya que no
existe dificultad para evitar que el suelo se seque. Frost (1967) en llamar la atencin sobre esta
cuestin, pidi corregir los procedimientos de verificacin, en lugar de rechazar las pruebas.
Los problemas se presentan cuando se hacen las tentativas de relacionar caractersticasespecficas del suelo, o los lmites de la clasificacin a uno u otro de los lmites lquidos y
plsticos. Por ejemplo, el sistema de clasificacin britnico (BS 5903:1981) divide suelos en un
nmero de categoras basadas en el lmite lquido. Tal divisin no es muy relevante a los suelos
residuales. Es la posicin por encima o por debajo de la lnea-A que da la mayor importancia,
especialmente con los suelos residuales tropicales.
Cabe sealar que el aumento de la influencia de la mezcla de los suelos en el limite de
Atterberg es mover, en el grafico, el punto de la plasticidad paralelo a la lnea-A (Morin y Todor
1975); Por lo tanto, si utilizamos la distancia por encima o por debajo de la lnea-A.
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CAPTULO 5AGUAS SUBTERRNEAS,
CONDICIONES DE FILTRACINY EL VALOR DEL ESTADO DE
TENSIN EN SUELOSRESIDUALES (Ko)
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5.1. Algunas Observaciones Generales:
Una de las diferencias significativas entre ingeniera geotcnica en suelos residuales y
suelos sedimentarios es que con suelos residuales el mayor inters para ingenieros geotcnicos
ocurre encima de la napa fretica. Esto quiere decir que la presin de poro es negativa, y en
algunos casos el suelo ser menos que totalmente saturado. Si la filtracin ocurre, ocurrir tantoencima como debajo de la napa fretica.
5.2. Presin de Poro y Condiciones de Filtracin Encima y Debajo de la Napa fretica:
Ah con frecuencia se entiende mal entre estudiantes, y tambin entre la prctica de
ingenieros geotcnicos, sobre la naturaleza y la importancia de la napa fretica. Comnmente se
piensa que la napa fretica separa una zona donde la presin de poro es cero y bajo esta zona la
presin de poros es positiva, con un valor gobernado por la presin hidrosttica. Este slo ser el
caso en condiciones particulares, a saber que el sitio y la napa fretica son horizontales y el
material que se trata es la arena, o algn otro material grueso libre de drenaje (grava o rocas).
Con suelos de grano fino, que contiene principalmente limo y arcilla, el agua no puede drenar
libremente, y el suelo sigue siendo totalmente saturado a cierta distancia por encima de la napa
fretica. Con arcillas de granos muy finos, sobre todo aquellas de alta plasticidad, el suelo puede
permanecer totalmente saturado por muchos metros encima de la napa fretica. La figura 5.1
ilustra dos estados de presin de poro posibles en lo que concierne a la napa fretica.
Figura 5.1.La presin de poro en lo que concierne a la napa fretica.
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La figura 5.1 (a) ilustra el estado que a menudo se asume que existe, a saber que la
presin de poro es cero encima de la napa fretica e hidrosttica debajo de ella. Si el suelo es
arcilla y totalmente saturada sobre la napa fretica, esto implicara un gradiente hidrulico encima
de la napa, y el agua, por lo tanto, se filtran hacia abajo verticalmente hacia la napa fretica. Talcondicin no puede mantenerse a largo plazo, ya que la napa fretica se elevara, debido a la
afluencia de las aguas se filtran hacia abajo desde arriba.
La figura 5.1 (b) ilustra la nica condicin de presin de poro posible si el suelo consiste
en arcilla. En este caso la presin de poro es hidrosttica tanto encima como debajo de la napa
fretica; tiene un valor positivo debajo de la esta regida por la distancia debajo de la napa, y tiene
un valor negativo encima de la napa regida por la distancia encima de esta. Este concepto hace
caso omiso de los efectos en la superficie del terreno y de hecho implica que la superficie acta
como un lmite impermeable.
En la prctica, probablemente siempre hay movimiento de las aguas en el suelo o en la
superficie. Durante el calentamiento en tiempo seco habr prdida de agua por evaporacin, y
durante los perodos de lluvias, el agua fluir en el suelo. El estado de presin de poro encima de
la napa fretica por lo tanto fluctuar dependiendo de condiciones estacinales meteorolgicas.
La figura 5.2. ilustra el estado de presin de poro probable en la arcilla durante el tiempo seco y
hmedo.
Figura 5.2.Presin de poros, el estado en clima seco y hmedo.
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La figura 5.2. muestra un cambio del nivel de la napa fretica entre el verano y el
invierno. El grado de esta variacin depender de la severidad del cambio meteorolgico entre el
verano y el invierno y tambin sobre la permeabilidad del suelo.
Las figuras descritas anteriormente ignoran la probabilidad de que hay una parte de lazona saturada del suelo cerca de la superficie. La profundidad de esta zona ser regida
principalmente por la condicin climtica y el tamao de las partculas, la mineraloga y la
permeabilidad del suelo. En climas templados es poco probable que esta zona tenga un espesor
mayor a uno o dos metros. Por lo tanto, existen tres zonas, como se indica en la figura 5.3. La
existencia de esta zona saturada se debe principalmente a la prdida de agua, cerca de la
superficie, por evaporacin.
Figura 5.3.Zonas, encima y debajo de la napa fretica.
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Figura 5.4.Red de flujo y napa fretica en una pendiente donde las presiones de poro son
negativas cerca de la superficie.
Figura 5.4, se incluye aqu para acentuar el hecho que en declives de arcilla la napa
fretica no es una frontera que separa una zona de donde ocurre la filtracin de otra donde no la
hay. La filtracin ocurrir encima de la napa fretica, y ser regida segn las mismas leyes que
gobiernan su comportamiento debajo de la napa fretica. La nica diferencia es que encima de la
napa las presiones de poro sern negativas y el estado real de filtracin ms variable y menos
dciles con la definicin debido a efectos superficiales como la evaporacin o las precipitaciones.
La Figura 5.4 representa una ladera donde la precipitacin y la evaporacin intermitentes
mantienen una zona de la presin de poros negativa en la parte superior de la pendiente. Este
programa genera la red de flujo que ha sido producida por el establecimiento de una serie de
presiones de poros negativas como la condicin divisoria en la parte superior de la superficie de
la pendiente. El programa traza correctamente la napa fretica como la lnea de presin cero.
5.3. Influencia Climtica sobre Condiciones de Filtracin y Estado de Presin de Poro:
No hay mucha informacin en la literatura sobre las variaciones en la profundidad de napa
fretica y la presin de poro encima de la napa que proviene de variaciones estacionales en
condiciones meteorolgicas. Con arcillas de permeabilidad muy bajas, como la arcilla de
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Londres, parece que hay una pequea variacin debido a cambios meteorolgicos, mientras que
en muchos suelos residuales, que tienden a tener la permeabilidad ms alta, puede haber cambios
significativos entre el verano y el invierno. En Hong Kong, la Oficina de Control Geotcnico ha
tomado una gran cantidad de registros a los cambios de la presin de los poros en la pendiente de
granito degradado. Este es un material de muy alta permeabilidad y los cambios de presin deporos ocurren rpidamente. Es cierto que en la mayora de los suelos residuales la presin de poro
responde con bastante rapidez a los efectos meteorolgicos, que se cree que las fuertes lluvias son
el detonante de los deslizamientos de tierra en los suelos residuales.
5.4. Implicaciones del agua subterrnea y del estado de la filtracin en situaciones
prcticas:
Hay varias publicaciones prcticas que se derivan del hecho de que en arcillas existe una
presin de poro negativa encima de la napa fretica y est sujeta a variaciones estacionales. Los
siguientes son algunos ejemplos importantes:
Errores en la estimacin de la fundacin de asentamientos utilizando los mtodos
convencionales:
El procedimiento normal para estimar el resultado de la construccin de un edificio apoyado
sobre fundaciones superficiales que estn sobre una base de arcilla, implica dos pasos bsicos. El
primero es medir la compresibilidad caracterstica de los suelos mediante pruebas de laboratorio
o en terreno y el segundo es estimar el aumento de la tensin efectiva en el suelo usando la teora
elstica. El ltimo paso no es tan simple como parece. Si la napa fretica es profunda entonces la
presin de poro inicial sobre la napa fretica es desconocida y puede ser negativa durante el
verano y cercano a cero durante el invierno. La construccin del edificio probablemente
amortigua las variaciones, ya que esta tiende a actuar como una frontera impermeable en la
superficie del terreno. El cambio, de la tensin efectiva, estar compuesto de dos partes, la
primera ser el aumento de tensin debido a la carga de fundacin y la segunda es el cambio de la
tensin efectiva causada por el cambio de la presin de poro en el suelo. Esta ltima es, a
menudo, ignorada en la prctica. El cambio neto en la tensin efectiva puede ser positivo onegativo.
Asentamiento del terreno, resultado de la reduccin de las aguas subterrneas:
Puede ocurrir tambin que actividades humanas como la explotacin de canteras o
excavaciones profundas para carreteras (u otras estructuras subterrneas) d lugar a la
permanente disminucin de la napa fretica en la zona circundante. Esto a su vez provoca un
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aumento de la tensin efectiva del suelo y el arreglo de la superficie del terreno. Dependiendo de
la naturaleza del terreno esta solucin puede ser de poca importancia, o podra ser una de las
principales preocupaciones. Es importante tener en cuenta que la solucin dar como resultado,
no slo de la compresin del suelo debajo de la napa fretica, sino tambin la compresin de las
aguas por encima de la napa fretica. Es probable que la presin de poros se reduzca, con elconsiguiente aumento de la tensin efectiva.
Asentamiento del terreno debido a la hinchazn de la capa que cubre la superficie del
suelo:
Es posible que simplemente colocar algn tipo de barrera en la superficie del terreno puede
dar lugar a asentamiento del terreno. Esto se produce porque dicha barrera tender a cambiar la
presin de poros actual y avanzara al estado hidrosttico. La construccin de un pavimento de
alta calidad con un sello de asfalto en la superficie, es probable que acte como una barreraimpermeable.
Las Estimaciones de estabilidad de las pendientes del suelo haciendo caso omiso a la
succin:
Muchos de los suelos residuales son estables en las pendientes, debido a que gran parte de la
pendiente se encuentra por encima de la napa fretica. Esto significa que el esfuerzo cortante de
los suelos se debe a la "succin" en el agua. Este efecto no es reconocido y rara vez es tenido en
cuenta en el anlisis de la estabilidad. Veremos ms adelante que las precipitaciones puedeninfluir en la estabilidad de una pendiente, incluso si el nivel fretico est por debajo del pi del
talud.
5.5. La influencia de filtracin asumida, sobre estimaciones de estabilidad de la pendiente:
Comnmente es asumido en el anlisis de estabilidad de la pendiente que la presin de
poro puede ser determinada directamente por la profundidad de la napa fretica. Para muchas
situaciones, sobre todo aquellas que implican pendientes relativamente suaves, esta es una
aproximacin razonable. Sin embargo, para fuertes pendientes, como puede ser el caso de suelos
residuales, la aproximacin puede implicar errores significativos, sobre todo si la "recarga" son
precipitaciones que caen directamente sobre la ladera.
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(a)Fuente externa "de recarga" el agua
(b)Recarga, solo de la precipitacin.
Figura 5.5.Modelos de filtracin posibles, dependiendo condiciones divisorias (es decir, sobre l
fuente de infiltracin de agua).
La figura 5.5 muestra dos modelos de filtracin posible en una pendiente natural, uno
suponiendo recargas externas (esto es de una captacin conectada a la pendiente) y otro sobre la
precipitacin directa sobre la superficie de la pendiente. Las presiones de poros en la parte
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superior de la pendiente son bastante diferentes, e influirn en cierta medida en el factor de
seguridad obtenido del anlisis de estabilidad.
En la siguiente figura se indica la diferencia en la presin de los poros en tres lugares de
acuerdo al modelo de filtracin de la Figura 5.5 (b). La diferencia en los niveles en el mismo
lugar no debe ser asumido para indicar la napa fretica.
Figura 5.6.Niveles Piezomtricos de acuerdo con la red de flujo de la
Figura 5.5 (b).
5.6. Estado de Tensin en Suelos Residuales(Ko):
No hay mucha informacin sobre el estado de tensin Ko en suelos residuales. Es posible
hacer algunos comentarios basados en la intuicin y el entendimiento del proceso de degradacin.
Generalmente, el proceso de degradacin esta acompaado por alguna prdida de material y
alguna reduccin de la rigidez y la fuerza del material. El retiro de material tiende a revelar
algunas tensiones bloqueadas en el suelo. Las tensiones verticales probablemente no son
bloqueadas pero bien puede haber tensiones horizontales que han sido aumentadas por el proceso
de deposicin y sobreconsolidacines que sean el resultado del retiro de carga vertical. En
algunas situaciones el movimiento tectnico tambin puede haber creado altas tensiones
horizontales. Los procesos de degradacin, probablemente reducen cualquier tensin horizontal y
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los mueven hacia el valor mnimo compatible con la fuerza del suelo. En otras palabras ellos
tendern a moverse hacia el estado de presin activa de Rankine.
Porotra parte, si el proceso de degradacin en el que participan la eliminacin de material
de cementacin y la liberacin de los minerales de arcilla activa, la tendencia opuesta podra
ocurrir. Los minerales de arcilla activos pueden tomar el agua y se hinchan, causando un aumentode la tensin horizontal.
Vaughan y Kwan (1984) sugieren un mtodo de anlisis terico para investigar la posible
influencia de la degradacin sobre la tensin horizontal. Ellos postulan una disminucin en la
rigidez y la fuerza del material como progresos de la degradacin y analizan la influencia de esto
sobre el estado de tensin, aprovechando principalmente o conceptos de la teora elstica. En el
resumen esto sugiere que la influencia de la tensin horizontal inicial en la roca parental
desaparece bastante temprano en el proceso de degradacin y el estado de tensin tiende hacia "el
reposo" Ko el valor dado segn la teora elstica, es decir, de acuerdo a la siguiente relacin:
1K o donde es la relacin de Poisson.
Como la relacin de Poisson probablemente es bastante baja, sobre todo en el material
dbilmente enlazado, pueden esperar un valor bajo de tensin horizontal.
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CAPTULO 6CARACTERSTICAS GEOTCNICAS DE
SUELOS RESIDUALES
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6.1 Algunos comentarios generales sobre la medida y la determinacin de caractersticas.
6.1.1 Dificultad de tomar muestras inalteradas:
Tomar las muestras inalteradas convencionales usando tubos de paredes delgadas en
perforaciones puede ser muy sencillo, pero tambin puede ser virtualmente imposible. Los
depsitos homogneos firmes como las arcillas volcnicas se muestrean fcilmente usando lostubos en perforaciones, pero otros materiales tales como granitos degradados que contengan los
cantos rodados clasificados como grava de roca fresca pueden ser excesivamente difciles de
muestrear. Los tubos para muestrear no podrn penetrar tales materiales y se pueden daar
durante intentos de empujarlas en los materiales. El uso de barriles sofisticados en manos de los
perforadores expertos puede permitir obtener muestras de la calidad con un mnimo de
perturbacin. Sin embargo, la presencia de roca no degradada en ellas puede significar que
todava no sea posible llevar a cabo pruebas de laboratorio apropiadas para medir las
caractersticas mas representativas del suelo. Por esta razn, a menudo es necesario recurrir a
otros medios para medir las caractersticas del suelo, tales como muestreo en bloque, pruebas in
situ.
6.1.2 Ventajasdel muestreo en bloque:
Las muestras en bloque tienen ventajas enormes sobre las muestras tomadas en tubos,
aunque tambin tienen algunas limitaciones bastante severas. Sus ventajas son:
(a) Pueden ser obtenidos con un mnimo de perturbaciones.
(b) Pueden ser mucho ms grandes que las muestras de tubos.(c) Su localizacin puede ser seleccionada cuidadosamente despus de una inspeccin visual del
sitio, para asegurarse de que estn siendo obtenidas del material correcto.
Ellos tienen la desventaja de la dificultad del acceso para tomar tales muestras, excepto
cerca de la superficie. Solamente cuando un excavador mecnico est disponible o una
excavacin ha sido hecha para una carretera o un emplazamiento de la obra, es posible conseguir
el acceso a las capas profundas del suelo. Sin embargo, es frecuente que el suelo mas cercano a la
superficie sea el de mayor inters. Entonces el difcil acceso puede no ser un problema.
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Figura 6.1.Ajuste y Transporte de muestras en bloque.
En el muestreo en bloque de suelos residuales se hace normalmente un ajuste a mano en el
suelo para formar un bloque cbico de dimensiones laterales lo mas cercano a los 30cm. Un
bloque de este tamao pesar cerca de 40 kilogramos as que es importante tener algn medio
para llevarlo, desde el sitio de donde se obtiene la muestra, al vehculo que lo transportar. La
figura 6.1 explica una muestra en bloque lista para ser extrada y un tabln de madera adecuado
para transportarla.
Para evitar que el suelo se seque fuera, es muy importante tener listo un plstico o pao
que envuelva en forma hermtica la muestra, esto ayudar a evitar que se caiga y tambinpreviene que se seque. Es buena prctica colocar la muestra en una caja correctamente preparada,
poner el material de embalaje alrededor de ella para protegerla y sostenerla. Una vez que la
muestra est de vuelta en el laboratorio debera estar mas protegida de secarse afuera
envolvindola en trapos hmedos sobre la punta de la envoltura plstica y luego aplicarla adems
de una capa de papel plstico.
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Figura 6.2.Resultados de las muestras en bloque y de tubo, mostrando la influencia de la
perturbacin de la muestra.
La figura 6.2 ilustra la diferencia del comportamiento en pruebas de laboratorio entre lasmuestras en bloque ajustadas a mano y las tomadas en tubos. La Figura 6.2 (a) arroja resultados
de pruebas triaxiales en una arcilla noruega sensible, mientras que en la figura 6.2 (b) se
muestran resultados de pruebas de edmetro de un suelo residual de Auckland derivado de la
degradacin de una formacin de arenisca/barro. Es evidente que las muestras de tubo se vuelven
ms "plsticas" como consecuencia del procedimiento de muestreo. Con algunos suelos es
conveniente tomar muestras en bloques cilndricos de acero o de cobre grandes. stos se pueden
hacer con un filo agudo en un extremo y empujar en el suelo mientras que el suelo se corta amano delante del filo del cilindro.
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6.1.3 Prueba In Situ:
Las pruebas in situ generalmente son parte de las investigaciones de cualquier suelo,
incluyendo suelos residuales. Los siguientes puntos se deben tener presente al llevar a cabo las
pruebas in situ, especialmente la prueba del cono de penetracin en suelos residuales.
1) La presencia de los pedazos de reliquia de la roca parental dentro del perfil del suelo puedesignificar que los dispositivos tales como el penetrmetro estndar del cono (CPT) pueden no
poder penetrar ms all de estas obstrucciones.
2) La permeabilidad relativamente alta de algunos suelos residuales puede significar que suponer
un comportamiento no drenado durante el ensayo no sea siempre vlido. En particular, las
cenizas volcnicas son arcillas de alta permeabilidad en su estado no imperturbado de manera que
el drenaje puede ocurrir mientras que el ensayo se realiza.
3) Algunos "suelos residuales" se componen de una proporcin grande de partculas gruesas; sin
embargo estas partculas pueden ser altamente degradadas y relativamente dbiles. En algunos
casos se analizan fcilmente a mano. La extremidad de un penetrmetro puede moler estas
partculas cuando penetra, dando valores relativamente bajos de la resistencia del cono.
4) Un ejemplo especial de un material granuloso suave es la arena de la piedra pmez (no
realmente un suelo residual), que consiste en granos comprimibles, con el resultado de que los
valores de la resistencia de cono son bastante bajos y no indican la verdadera densidad de la
arena.
5) La tensin histrica y el coefici