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UNIVERSIDAD RICARDO PALMA ESCUELA DE POSGRADO Maestría en Ingeniería Vial con Mención en Carreteras, Puentes y Túneles

Curso: Geotecnia Vial y Estabilización de Taludes

Primer Trabajo de Investigación

Alumno: -

Jorge Alberto Ramos Hernández

Lima, 29 de octubre de 2014 Primer trabajo de investigación

1. Se solicita clasificar las 10 muestra de suelos (ver anexo) por los sistemas de clasificación SUCS y AASHTO, desarrollando los ensayos de control de calidad de análisis granulométrico por tamizado, índices de consistencia y materia orgánica, explique detalladamente el procedimiento y los resultados parciales que va obteniendo hasta llegar a la clasificación. Asimismo acompañar un comentario sobre su utilización como material para subrasante y base granular. Contrastarlo contra las especificaciones impartidas en el EG-2013 (Especificaciones Técnicas Generales para la construcción de carreteras) por cada material, mostrando un comparativo e indicando si cumple.

a.- Se inicia con la confección del cuadro solicitado.

Hay que hacer correcciones a partir de la malla N° 10.

b.- Para el cálculo del fondo tenemos:

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DATO:=Fracc.< N°4= 1,083.50 gr. Entonces el Fondo = 1,083.50 - ∑(tamiz N10+……..+tamiz N° 200) Fondo= 1,083.50-904.20 ==

Fondo= 179.30 gr.

c.- Calculando el peso de Grava: ∑(tamiz 2.1/2”+……..+tamiz N° 04) Peso de Grava=435+473+588+946+524 == Peso de Grava= 4,219.00 gr. == Peso de la Arena= Peso total-Peso de grava Peso de la Arena = 12,788.00- 4,219.00 Peso de la Arena = 8,569.00 gr. d.- Calculo de los % Retenido Parcial: %Retenido Parcial = (Peso Retenido/Peso Total Muestra Seca)*100 %Retenido Parcial Tamiz 1.1/2”=(435/12,788)*100 %Retenido Parcial Tamiz 1.1/2”=3.40

A partir de la Malla N° 04 Tenemos: [100-∑(%Retenido tamiz 2.1/2”+……..+tamiz N° 04)]*Peso Retenido

%Ret.Parcial= (∑(tamiz N10+……..+tamiz N° 200+Fondo) %Ret.ParcialTamizN°10=(100-(3.4+3.7+4.6+7.4+4.1+9.8))*1253.00/(904.20)

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%Retenido Parcial Tamiz N° 10=9.80 e.- Calculo del % Retenido Acumulado y % Que Pasa.

f.- VERIFICANDO LA GRADACION DEL MATERIAL Del cuadro adjunto observamos que está cumpliendo con la GRADACION.

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Calculando el LL, LP y el IP del material de base granular.

Peso del Agua= (Peso tara + suelo húmedo)-(Peso tara+suelo seco) Peso del Agua= 790-747 Peso del Agua= 43 gr. Peso del suelo Seco = (Peso tara + suelo seco)-(Peso tara) Peso del Suelo seco = 747-422 Peso del Suelo seco = 325 gr. Contenido de Humedad = (Peso de Agua/Peso del suelo seco)*100 Contenido de Humedad = 43/747*100 Contenido de Humedad = 5.76%

LIMITES DE CONSISTENCIA:

Calculo de LP: LP=Promedio de los Contenidos de Humedad LP=(17.50+17.10)/2 LP= 17.30

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Calculo del LL:

Utilizando la primera Formula, tenemos N=14, W=H= 24.60 ==>

LL = 22.88

N=24, W= 22.70

==>

LL = 22.59

N=34, W = 21.30

==>

LL = 22.20 DETERMINACION DE LIMITE LIQUIDO

25

24

% de Humedad

23

22

21 10

100 Numero de golpes

Resultados Límite Líquido Límite Plástico Ind. Plástico

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22.5 17.3 5.2

Clasificando los suelos por SUCS y AASHTO. Si usa ábacos, tablas, etc. Colóquelas y muestre como llega al resultado.

Porcentaje que pasa: N° 10 : 55.30 > 50MAX no puede ser A-1-a N° 40 : 29.70 < 50MAX N°200 : 11.10 < 15 MAX IP:

5.20% < 6 MAX

Por lo tanto es una : A-1-b y el INDICE DE GRUPO ES (0) por lo tanto es : A-1-B(0) QUE SON FRAGMENTOS DE ROCA , GRAVA Y ARENA

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Calculando los coeficientes de curvatura(CC) y coeficiente de uniformidad(CU)

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Finalmente para la clasificación por el método SUCS: - De la granulometría, más del 50 % del material es retenido en la malla N° 200, por lo que se llega a clasificar como SUELO DE PARTÍCULAS GRUESAS. - Más del 50 % de la fracción gruesa pasa por la malla N° 4, por lo tanto se trata de una ARENA (S). - El material pasante la malla N° 200 es de 11.10 %, llegando a la condición entre 5 y 12%, lo que nos deja en un suelo de doble símbolo, caso de frontera. - El Cu > 6, Cc < 1, por lo tanto no cumple los criterios de buena gradación, entonces se trata de una ARENA MAL GRADUADA (SP). - De los límites de Atterberg, tenemos que el IP está comprendido entre 4 y 7, por lo que se trata de un suelo de doble símbolo SC – SM. - Finalmente, el suelo resultante es un suelo con triple simbología SP – SC –SC, pero las recomendaciones nos indican que para éstos casos, predomina el comportamiento arcilloso, por tanto la clasificación por SUCS de ésta muestra de suelos es: ARENA ARCILLOSA MAL GRADUADA:

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SP – SC.

MUESTRA. M-2

CURVA GRANULOM ETRICA 100 90 80 70 60 50

% QUE PASA EN PESO

40 30 20 10 0

100.000

10.000

1.000 ABERTURA (m m )

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0.100

0.010

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DESPUES DE LA IGNICION

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CLASIFICACION DEL SUELO POR AASHTO

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MUESTRA :M-03

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MUESTRA N° M-04

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MUESTRA N° M-05

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MUESTRA N° 06

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MUESTRA N° 07

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MUESTRA N° M-08

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MUESTRA N° M-09

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MUESTRA N° 10:

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Se realizaron los ensayos de control de calidad de análisis granulométrico por tamizado, índices de consistencia y contenido de materia orgánica, los que se presentan anexo al presente informe, se tiene los siguientes resultados:

Para el caso de las muestras M-2 y M-10, se considera material orgánico pues el LL secado al horno es menor al 75% del LL secado al aire. Según las EG-2013, para que un material sea empleado como subrasante debe cumplir básicamente las siguientes características: - No contener materia orgánica. - IP < 10% - Desgaste Los Angeles < 60% - Tipo de material: A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-6 y A-3 De este criterio se concluye que las muestras que cumplen dicha característica son la M-1 y la M-7, pudiendo sin embargo bajo un tratamiento de estabilización ser empleado los suelos analizados bajo las muestras M-4 y M-9. Para el empleo de estos suelos como material de Base Granular, debería cumplir los siguientes requisitos básicos: - IP < 4 (3000msnm) - CBR (no se realizaron ensayos). - Granulometría (husos)

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De lo que se desprende que ningún material por si solo cumple los requisitos establecidos en las EG-2013, se recomendaría buscar un material que adiconando a os encontrados pueda cumplir las especificaciones para dicha capa de base granular. 2. Defina ampliamente el concepto de suelos tropicales, adicionando a los conceptos

vertidos

en

clase

sobre

peculiaridades

y

relaciones

pedogeneticas. Acompañe con esquemas y gráficos.

Suelos Tropicales: El suelo, especialmente tropical, presenta una amplia gama de variaciones en sus propiedades geológico-geotécnicas por estar influenciados, entre otros, por factores climáticos, geológicos, hidrológicos y por la biodiversidad. Estas características pueden no ser previsibles por los procedimientos tradicionales de clasificación geotécnica establecidos para suelos de regiones de clima templado (Delgado, 2002). Adicionalmente, como los materiales que atienden las especificaciones tradicionales no son fácilmente encontrados en todas las regiones de clima tropical, se tornan esenciales los estudios en suelos tropicales y el uso de diferentes técnicas de mejoramiento de estos suelos. Alternativas innovadoras como la biotecnología Son suelos que se encuentran en el trópico, que están expuestos a un clima caracterizado por altas temperaturas, con muy pocas variaciones durante el año, y abundantes precipitaciones durante casi seis meses. Los suelos de las zonas tropicales están altamente influenciados por factores que favorecen el proceso de meteorización, generando materiales con propiedades ingenieriles particulares, que difieren de las características de los suelos de regiones templadas. Al situarse el Perú en una región tropical, sus suelos requieren

de

estudios

complementarios

que

permitan

caracterizar

esas

particularidades con una mayor aproximación; por esta razón, se debe realizar una caracterización geotécnica de un suelo tropical para la selva peruana. Figura 1: Zona de suelos tropicales

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Factores pedogenéticos y características de los tipos de suelo tropical Existen numerosos sistemas de clasificación disponibles para el estudio de suelos tropicales pero ninguno es aún aceptado y usado universalmente. En este Informe se sigue la propuesta de Duchaufour (1982); la Tabla 1.1 da los equivalentes aproximados en otros sistemas utilizados frecuentemente; las subdivisiones más detalladas. Este sistema, basado completamente en la comprensión de la meteorización y de otros procesos pedogenéticos, establecidos mediante el trabajo analítico y experimental, destaca las características de composición del suelo, como su composición mineralógica, que influyen en su comportamiento geotécnico. Este sistema es en consecuencia más relevante para la ingeniería de geología que los basados en otros criterios, frecuentemente efímeros de más valor en la agricultura.

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Tabla 1.1. Equivalentes aproximados de varias clasificaciones de suelos residuales tropicales Duchaufour (1982) Suelos fersialíticos

FAO-UNESCO (1988)

USA Soil Survey Staff 1975, 1992 Cambisoles, calcisoles, Alfisoles, inceptisoles luvisoles, alisoles

Andosoles

Andosoles

Suelos ferruginosos

Luvisoles, alisoles, Alfisoles, ultisoles lixisoles, plintosoles

Ferrisoles

Nitisoles, lixisoles, plintosoles

Suelos ferralíticos

Ferralsoles, plintosoles

Oxisoles

Vertisoles

Vertisoles

Vertisoles

Podzoles

Podzoles

Spodsoles

Inceptisoles

acrisoles, Ultisoles y oxisoles luvisoles,

Duchaufour (1982) distinguió tres fases del desarrollo del suelo residual en las zonas tropicales (Tabla 1.2). Esas fases están caracterizadas por el aumento de la meteorización de los minerales primarios, el aumento en la pérdida de sílice y el aumento en el dominio de nuevos minerales formados a partir de los materiales disueltos; su distribución generalizada se encuentra en la Figura 2. La fase representada por el perfil del suelo en cualquier sitio en particular está determinada por numerosos factores que incluyen: la edad de la superficie (tiempo de formación del suelo), clima durante el período de desarrollo del suelo (temperatura, humedad, y desecación estacional), composición del material parental (cantidades de hierro y de minerales primarios ricos en bases, de sílice y de alúmina total) y la topografía que controla el transporte lateral de bases, de sílice y de hierro en solución, y el rejuvenecimiento de los perfiles por erosión en las pendientes más empinadas. Sin embargo, muchos rasgos están relacionados con la meteorización en períodos anteriores y con condiciones climáticas diferentes (Butt 1987).

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Figura 2. Distribución global simplificada de los principales tipos de suelos residuales tropicales (basada en el mapa de suelos del mundo de la F.A.O.) estas clases amplias de suelos se extienden más allá de los trópicos en condiciones favorables que incluyen las costas orientales continentales, subtropicales con alta precipitación (suelos ferralíticos), y las costas oeste/mediterránea y los interiores continentales en las latitudes medias (suelos fersialíticos). Las áreas en los trópicos que aparecen en gris incluyen aquellas donde los suelos residuales tropicales están cubiertos por depósitos recientes eólicos o aluviales.

Tabla 1.2. Resumen de las fases de suelos residuales en relación con los factores climáticos Fase

Tipo de suelo

Zona

Temperatu ra media anual

Precipitaci ón anual (m)

Estación seca

Mediterráne o subtropical

13 - 20

0.5 – 1.0

Sí

20 – 25

1.0 – 1.5

Ocasional

> 25

> 1.5

No

1

Fersialítico

2

Ferruginoso Subtropical Ferrisoles (transiciona l)

3

Ferralítico

Tropical

Fase 1: Suelos fersialíticos

Los suelos fersialíticos se forman en climas subtropicales o mediterráneos con temperaturas medias entre 13ºC y 20ºC, precipitación entre 500 y 1000 mm y una estación cálida seca; también se conoce tipos subtropicales (Duchaufour 1982). En las condiciones subtropicales y mediterráneas los horizontes superiores del suelo están sometidos a la descalcificación y la meteorización de los minerales primarios durante la estación húmeda. Los materiales liberados en estos procesos

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quedan retenidos en gran medida en el perfil como resultado del ascenso capilar durante la estación seca y la bioturbación efectiva del suelo (p.e. por termitas). En el caso de las calizas, la mayor parte del carbonato de calcio disuelto es reprecipitado de esta manera para formar un horizonte de calcreto delgado y discontinuo en el subsuelo. En regiones con una estación seca muy prolongada que impide el desarrollo de un bosque denso, la coraza calcárea llega a ser gruesa y discontinua especialmente en la parte inferior de las laderas que reciben periódicamente agua rica en carbonatos de la parte superior (Netterberg 1980). Aunque la meteorización de los minerales primarios es más intenso en los suelos tropicales que en los templados (sialíticos), ella no afecta el cuarzo, los feldespatos alcalinos y la moscovita. Los suelos fersialíticos contienen más óxido de hierro que los suelos pardos (sialíticos) de Duchaufour (1982) y el hierro libre normalmente es mayor que el 60% del contenido total del hierro, debido a la meteorización más intensa. El principal mineral de arcilla de neoformación es la esmectita, especialmente cuando el drenaje está bloqueado de modo que gran parte de la sílice y de las bases liberadas por meteorización quedan retenidas en el perfil. Sin embargo, la caolinita puede aparecer en superficies antiguas bien drenadas sobre materiales parentales con bajo contenido de sílice como el basalto. Cuando el material parental tiene abundante en arcilla, la composición de las arcillas del suelo puede ser determinada principalmente por minerales derivados con poca alteración a partir del sedimento. Los minerales de arcilla del tipo 2:1 frecuentemente están sometidos a eluviación y contribuyen a formar horizontes subterráneos enriquecidos en arcilla y parte del óxido de hierro puede ser arrastrado con la arcilla para formar un horizonte B enriquecido en arcilla de color rojo o moteado de rojo. La fracción coloidal (