• Author / Uploaded
• mercedes

Citation preview

Instituto Politécnico Nacional ESIA Zacatenco

Geotecnia Maestría en Ingeniería Civil Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 OBJETIVO GENERAL

Al término del curso el alumno será capaz de describir y aplicar las propiedades índice y mecánicas del suelo para analizar y comprender su comportamiento al estar sujetos a diferentes condiciones hidráulicas y de esfuerzos. PROGRAMA

1. INTRODUCCIÓN 1.1 Objetivos del curso 1.2 Definición de Roca, Suelo, Mecánica de Suelos, Mecánica de Rocas y Geotecnia 1.3 Fases que constituyen el Suelo y la Roca, importancia de cada fase y su influencia en el comportamiento de las masas de Suelo y Roca. 2. ORIGEN Y FORMACIÓN DE ROCAS Y SUELOS, ANALIZANDO ASPECTOS GEOTÉCNICOS. 2.1 Rocas Ígneas 2.2 Rocas Sedimentarias 2.3 Rocas Metamórficas 2.4 Suelos Residuales 2.5 Suelos Transportados 2.6 Modelos Estratificados Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 3. PROPIEDADES ÍNDICE DE LOS SUELOS Y ROCAS 3.1 Importancia de las Propiedades Índice 3.2 Relaciones Volumétricas y Gravimétricas, y su influencia en el comportamiento de Rocas y Suelos 3.3 Estructuras en Rocas 3.4 Estructuración de los Suelos. 3.4.1 Estructuras prevalecientes en Suelos Finos y en Suelos Gruesos. 3.4.2 Análisis de los diferentes tipos de estructuras, fases que las constituyen y su implicación en la respuesta de los suelos bajo diferentes estados de esfuerzo. 3.5 Granulometría en suelos. 3.5.1 Granulometría en Suelos Gruesos y Finos. Influencia de la forma y Distribución Granulométrica de las Partículas Sólidas en las Propiedades de las Masas de Suelo: Permeabilidad, Compactación, Compresibilidad y Resistencia al Esfuerzo Cortante. 3.5.2 Pruebas para determinar la Granulometría en Suelos Gruesos y Suelos Finos.

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 3.6. Fisicoquímica de las arcillas. 3.6.1 Mineralogía de las Arcillas y su Clasificación 3.6.2 Análisis de las diferentes ligas intermoleculares y atómicas que determinan efectos de atracción y repulsión en suelos y su efecto en propiedades de Permeabilidad, Expansividad, Compresibilidad y Resistencia al Esfuerzo Cortante. 3.7. Estados y Límites de Consistencia de Suelos. 3.7.1 Estados de Consistencia de los Suelos Finos. 3.7.2 Estudio de los diferentes fenómenos que gobiernan el comportamiento plástico de los Suelos y su interrelación con las propiedades mecánicas de los mismos. 3.7.3 Conceptos y determinación de los Límites de Consistencia: Límite Líquido, Límite Plástico y Límite de Contracción. 4. CLASIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS. 4.1 Estudio de los diferentes criterios para la clasificación de los suelos. Parámetros que intervienen en las diversas clasificaciones 4.2 Sistema Unificado de Clasificación de Suelos. Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 5. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS Y ROCAS 5.1 Fenómeno capilar y de contracción 5.1.1 Fenómeno Capilar y Altura Capilar 5.1.2 Estudio de los efectos capilares en el comportamiento de los suelos: compresibilidad, contracción volumétrica y resistencia al esfuerzo cortante. permeabilidad. 5.2 Permeabilidad 5.2.1 Conceptos de Permeabilidad. Permeabilidad Absoluta y Coeficiente de Permeabilidad 5.2.2 Análisis de los parámetros que determinan la Permeabilidad y su interrelación con otras propiedades mecánicas. 5.2.3 Métodos para determinar el Coeficiente de Permeabilidad en forma teóricaempírica y experimentalmente, tanto en el laboratorio como en el campo.

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 6. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SUELOS Y ROCAS 6.1 Modelos Reológicos y sus Aplicaciones. 6.1.1 Reología aplicada a la Compresibilidad de Suelos 6.1.2 Reología aplicada al Comportamiento Esfuerzo Deformación y Resistencia al Esfuerzo Cortante de los Suelos 6.2 Estado de Esfuerzos en las Masas de Suelo 6.2.1 Esfuerzos por peso propio 6.2.2 Esfuerzos Totales, Neutros y Efectivos 6.3 Compresibilidad 6.3.1 La Compresibilidad y Expansión en Suelos no Saturados y en Suelos Saturados. 6.3.2 Fenómeno de Consolidación Primaria, representación por medio de modelos teóricos. Estudio de los parámetros que la gobiernan y análisis de las limitaciones para su obtención y aplicación. 6.3.3 Fenómeno de Consolidación Secundaria, representación por medio de modelos teóricos. Estudio de los parámetros que la gobiernan y análisis de las limitaciones para su obtención y aplicación. 6.3.4 Curvas de Compresibilidad, sus ramas, Carga de Preconsolidación y Carga Crítica. 6.3.5 Cálculo de Asentamientos por Consolidación Primaria y Secundaria Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 6.4 RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE. 6.4.1 Estudio de los diferentes comportamientos Esfuerzo-Deformación 6.4.2 Estudio de las Teorías de Falla 6.4.3 Análisis de la Deformación al Cortante en Suelos 6.4.4 Factores que influyen en la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos 6.4.5 Efectos de la Presión de Poro y estudio de esfuerzos residuales 6.4.6 Combinaciones de esfuerzos y análisis de sus trayectorias en la etapa de aplicación de esfuerzo cortante 6.4.7 Pruebas de laboratorio para determinar parámetros de resistencia al esfuerzo cortante. Corte Directo, Compresión Simple y Pruebas Triaxiales. 6.4.8 Análisis de los resultados de pruebas en muestras de suelo sometidas a diferentes condiciones de Esfuerzo y Flujo de Agua. Criterios de Esfuerzos Efectivos y Totales 6.4.9 Aplicación de parámetros de resistencia al esfuerzo cortante en la solución de problemas de masas de suelo. 6.4.10 Estado crítico en Mecánica de Suelos.

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 FUENTES DE INFORMACIÓN BIBLIOGRÁFICA 1. Juárez, E y Rico, A.;“Mecánica de Suelos", Tomo I.- Fundamentos de la Mecánica de Suelos. edit. Limusa, 1975. 2. Scott, R.; “Principles of Soil Mechanics". Edit. Addison, 1965 3. Terzaghi, K.; “Theoretical Soil Mechanics". Edit. Wiley, 1943 m. 4. Peck R.B., Hanson W.E. y Thorburn T.H; “Foundation Engineering". Edit. Wiley, 1974. 5. Chen, F.; “Foundations on Expansive Soils"; Edit. Elsevier, 1975. 6. Jumikis, A.; “Soil Mechanics Advanced"; Edit. Krieger, 1984. 7. Zeevaert, l.; “Foundation Engineering For Difficult Subsoil Conditions"; Edit. Krieger, 1983. 8. Terzaghi, K. y Peck, R.; “Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica", Edit. Ateneo, 1973. 9. Mitchell, J. K; “Fundamentals of Soil Behavior"; Edit. Wiley, 1976.. 10. Lambe T. W. y Whitman, R.; “Mecánica de Suelos"; Edit. Limusa, 1972. 11. Das, B. M; “Introduction to Soil Mechanics"; Iowa Press, 1979. 12. Das, B. M.; “Advanced Soil Mechanics"; Mcgraw-Hill, 1985. 13. Wood, D. M; “Soil Behaviour and Critical State Soil Mechanics"; Cambridge, 1990.

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

Algunos problemas típicos que se presentan en la Mecánica de Suelos 1. En un programa de exploración para investigar las condiciones del sitio, ¿cuántos sondeos son necesarios, a qué profundidad? ¿Cuántas muestras se requieren? ¿Qué pruebas de suelo serán necesarias realizar? 2. ¿Cuál es el esfuerzo del suelo a una profundidad, dada una estructura o el peso de un relleno? ¿Puede el suelo soportar ese peso sin llegar a la falla? 3. ¿Cuál es el asentamiento esperado para una estructura como resultado de un incremento de esfuerzos en el suelo? ¿Cuánto tiempo tomará para que este asentamiento ocurra? 4. ¿Puede un suelo servir directamente como relleno, o requerirá mezclarse con algunos otros ingredientes para modificar ciertas propiedades indeseables antes de su uso? ¿Qué aditivos se pueden utilizar? 5. ¿Qué pasa a la estructura de suelo si el nivel de aguas freáticas fluctúa? ¿La extracción del agua en una excavación causará problemas ambientales? 5. ¿Cuál es el efecto del hielo o una formación con hielo? 6. ¿Cuál es el efecto del cambio del contenido de agua en una masa de suelo? ¿Cómo se puede controlar el contenido de agua para ser utilizado en pavimentos?

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

Algunos problemas típicos que se presentan en la Mecánica de Suelos 7. ¿Cuál será el movimiento del agua a través de una masa de suelo? ¿Puede fácilmente ser drenado? 8. ¿Con qué tipo de pendiente se puede realizar una excavación en el suelo? 9. ¿Se puede utilizar un sitio como un relleno sanitario o para colocar desechos industriales sin contaminar los mantos acuíferos? 10. ¿Un sitio es seguro para colocar una planta nuclear? ¿Se pueden controlar los asentamientos tal que no haya una fuga? ¿Podrá un sismo producir un desastre?

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 MEMORIAS

(ICSMFE) Proceedings of International Conference on Soil Mechanics and Foundation Enginering 1st Harvard University, USA (1936) 15th Istambul, Turkey (2001) 2d Rotterdam, Holland (1948) 16th Osaka, Japan (2005) 3d Zurich, Switzerland (1953) 17th Alexandria, Egypt (2009) 4th London, England (1957) 18th Paris, France (2013) 5th Paris, France (1961) 19th Seoul, South Korea (2017) 6th Montreal, Canada (1965) 20th Sydney, Australia (2021) 7th Mexico City, Mexico (1969) 8th Moscow, USSR (1973) 9th Tokyo, Japan (1977) 10th Stockholm, Sweeden (1981) 11th San Francisco, USA (1985) 12th Río de Janeiro, Brasil (1989) 13th New Delhi, India (1994) 14th Hamburg, Germany (1997) Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia MEMORIAS

(CPMSIG) Memorias del Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica Comité de Publicaciones (país sede) XV CPMSIG. Buenos Aires, Argentina (2015) XVI CPMSIG. Cancún, México (2019) (RNMSEIG) Memorias de la Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica XXVII RNEIG y XVIII RNPIG. Puerto Vallarta, Jalisco, México (2014) XXVIII RNEIG y XIX RNPIG. Mérida, Yucatán, México (2016) XXIX RNEIG y XX RNPIG. León Guanajuato, México (2018) REVISTAS ESPECIALIZADAS American Society of Civil Engineering (ASCE) Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering Journal of Geotechnical Engineering Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering

National Research Council Canada Canadian Geotechnical Journal

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

CLAVE DE LA ASIGNATURA: 07A4989 REVISTAS ESPECIALIZADAS Japanese Geotechnical Society Soil and Foundations

The Institution of Civil Engineers, London Geotechnique

American Society for Testing and Materials (ASTM) Geotechnical Testing Journal

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

OTRAS REVISTAS Acta Geotechnica Acta Geotechnica Slovenia Bulletin Of Earthquake Engineering Bulletin Of Engineering Geology And The Environment Computers and Geotechnics Earthquake Engineering & Structural Dynamics Earthquake Engineering And Engineering Vibration Earthquake Spectra Earthquakes And Structures Engineering Geology Environmental & Engineering Geoscience European Journal Of Environmental And Civil Engineering Geomechanics And Engineering Geosynthetics International Geotechnical Testing Journal Geotechnique Letters

Geotextiles And Geomembranes Ingegneria Sismica International Journal For Numerical And Analytical Methods In Geomechanics International Journal Of Geomechanics International Journal Of Physical Modelling In Geotechnics International Journal Of Rock Mechanics And Mining Sciences Journal Of Earthquake Engineering Journal Of Environmental And Engineering Geophysics Journal Of Geotechnical And Geoenvironmental Engineering Landslides Marine Georesources & Geotechnology Proceedings Of The Institution Of Civil EngineersGeotechnical Engineering Quarterly Journal Of Engineering Geology And Hydrogeology Rock Mechanics And Rock Engineering Soil Dynamics And Earthquake Engineering Soil Mechanics And Foundation Engineering

Titular: M.I. Félix Sosa Contreras e-mail: [email protected]

Geotecnia

SUELO “Es aquél producto de la desintegración de las rocas, del tamaño de la grava hacia abajo” (Krynine) “Acumulación heterogénea de granos minerales no cementados” “Incluye prácticamente todos los tipos de materiales inorgánicos y orgánicos, cementados o no, que se encuentran en la tierra” (Instructivo de mecánica de Suelos, SARH, IMTA-CNA) “Es todo material terroso, que abarca desde relleno hasta roca suave poco cementada, siendo un conjunto con organización definida y propiedades que siguen leyes fijas y según la acción de fuerzas naturales” (Juárez Badillo y Rico Rodríguez) “Material que se forma en la superficie de la Tierra como resultado de procesos orgánicos e inorgánicos. El suelo varía según el clima, la vida animal y vegetal, el tiempo, la pendiente del terreno y el material (rocoso) del que se deriva” (Leet&Judson) “Es la parte superficial de la corteza terrestre en la cual se desarrollan fenómenos bioquímicos que hacen a los materiales superficiales capaces de mantener la vida vegetal y animal)” (Edafología) “Todo agregado natural de partículas minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como la agitación del agua” (K. Terzaghi)

Geotecnia

SUELO (Geólogo) “Capas de material suelto sin consolidar que se extiende desde la superficie hasta la roca sólida, y que se ha formado por intemperismo y la desintegración de las propias rocas” (Ingeniero) “Material que se puede utilizar sin necesidad de perforaciones y voladuras. Está relacionado con la obra que puede hacer sobre él, con él o en él”

Geotecnia

ROCA “Material de minerales asociados de manera natural que en cantidades considerables forma parte de la masa terrestre”” “Material consolidado formado por granos de uno o más minerales” “Agregado o mezcla consolidada natural de minerales y/o mineraloides” (Caballero) MECÁNICA DE SUELOS Es la rama de la ingeniería geotécnica que estudia las propiedades y comportamiento de los suelos

MECÁNICA DE ROCAS “Se define como el estudio de la deformación y fractura de las rocas tanto en su forma material intacta, como en forma de masa discontinua” “Estudio de la reacción de las rocas” (Ian Farmer) INGENIERÍA GEOTÉCNICA Es la rama de la ingeniería civil que trata del estudio y la solución de los problemas relacionados con el comportamiento de los suelos y de las rocas

Geotecnia

Ingeniería Civil OBJETIVO: Diseñar, construir y mantener las obras civiles; deben ser seguras, resistentes, funcionales, económicas y armónicas para el medio ambiente. Identifica Geología

Origen, formación y evolución de la Tierra; procesos y cambios.

Geotecnia

Rama de la I.C que se especializa en el estudio y la solución de los problemas relacionados con la Mecánica de Suelos y Mecánica de Rocas. Hay que mitigar riesgos geológicos.

Mecánica de Suelos

Estudio del comportamiento de los suelos en forma cualitativa y cuantitativa por medio de las propiedades físicas, índice y mecánicas.

Soluciona

textura, color

d (E, n), s (F, A), k

e, w (%), g, S

Geotecnia

Fases de los suelos

Fases del suelo -

Sólidos Agua Aire Las propiedades de los suelos son influenciadas por las proporciones relativas de cada una de las fases

Geotecnia

GEOLOGÍA BÁSICA

Planeta tierra

Perfil de la Tierra.

Corteza terrestre 50 km zona continental 7 km Zona oceánica

Manto superior roca sólida Manto inferior roca fundida Núcleo hierro y níquel densidad 8 g/cm3 (Budhu, 2010)

radio promedio 6373 km densidad promedio 5.527 g/cm3 densidad promedio de partículas de suelo 2.7 g/cm3 densidad del agua 1 g/cm3

Geotecnia

Ciclo de las rocas. Rocas formadas por enfriamiento del material fundido ROCAS IGNEAS  (magma) dentro o sobre la superficie de la corteza terrestre (granito, basalto, dolerita, andesita, gabro).

Producto de Vulcanismo

Magma  cristalización  ROCAS IGNEAS INTRUSIVAS (PLUTÓNICAS) Lava  solidificación  ROCAS IGNEAS EXTRUSIVAS (VOLCÁNICAS)

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS METAMÓRFICAS

Formación de los suelos “Meteorización” o Intemperismo  ataque y degradación de la roca

Rocas formadas por la acumulación de sedimentos de suelo que, sometidos a procesos físicos y químicos, resultan en un material de cierta consistencia (caliza, arenisca, lutita, conglomerados.

Rocas formadas por la modificación de rocas ya existentes a causa de calor extremo o a causa de presiones altas (pizarras, esquistos).

Geotecnia

ROCAS IGNEAS

Solidificación magma Extrusivas o volcánicas

Intrusivas o plutónicas

Geotecnia

ROCAS IGNEAS Tipo de roca ígnea resultante depende de dos factores. 1. Composición química del magma 2. Velocidad a la que se enfría el magma

En 1922, Bowen realizó una serie de pruebas de laboratorio para explicar la relación que existe entre la velocidad en la que se enfría el magma y la formación de los diferentes tipos de rocas ígneas. PRINCIPIO DE REACCIÓN DE BOWEN Describe la secuencia en la cual los minerales se forman a medida que el magma se derrite -

Composición cristalina aumenta a medida que se va solidificando el magma Los cristales que se mantienen en suspensión en el fluido reaccionan con el magma dando origen a nuevos minerales - Este proceso continua hasta que se solidifica todo el magma.

Geotecnia ROCAS IGNEAS La solidificación del magma no es un proceso homogéneo, los minerales se cristalizan a diferentes temperaturas y en diferentes intervalos de tiempo en sucesivas fases de cristalización. La evolución de un magma viene expresada en la serie de reacción de Bowen, partiendo de un magma de composición basáltica, consta de dos ramas convergentes de reacciones: la serie discontinua y la serie continua.

Geotecnia ROCAS SEDIMENTARIAS Formadas mediante la depositación de sedimentos o partículas de suelo mediante procesos: 1. Compactación y cementación de partículas de suelo (“detrital sedimentary rock”) Agentes cementantes como óxido de hierro, calcita, dolomita y cuarzo, son generalmente llevados a solución por las aguas subterráneas. Estos agentes llenan los espacios entre partículas del suelo para formar la roca sedimentaria. -

Ejemplos de este tipo de roca: * Conglomerado – 2 a 4 mm o mayores, * breccia (brecha) – conglomerado con partículas angulares, * sandstone (arenisca) – arenas, * mudstone y shale (lutita) – limos y arcillas

2. Formadas mediante procesos químicos (“chemical sedimentary rock”) -

Ejemplos de este tipo de roca: * Calizas, * Dolomita, * Arenisca.

Geotecnia ROCAS METAMÓRFICAS Formadas por la alteración de las rocas ígneas o sedimentarias Son rocas ígneas o sedimentarias cuya composición y textura son transformadas mediante procesos de calor y presión (sin que la roca se derrita) -

Ejemplos de este tipo de roca: * Gneis, * Cuarcita, * Mármol.

- Se denomina gneis a una roca metamórfica compuesta por los mismos minerales que el granito (cuarzo, feldespato y mica) pero con orientación definida en bandas. Roca metamórfica de grano grueso, compuesta por cuarzo, feldespato y mica). Su estructura presenta capas alternas de minerales claros y oscuros. - El gneis se utiliza en construcción para hacer peldaños, adoquines, etc. - A veces presenta concreciones feldespáticas distribuidas con regularidad (gneis ocelado)

Geotecnia

Ciclo de las rocas.

(Ishibashi&Hazarika, 2015)

Geotecnia

Geotecnia

El planeta Tierra es un organismo dinámico. El relieve actual de la Tierra, que incluye el fondo del mar, es resultado de dos procesos antagónicos: los internos o endógenos y los externos o exógenos. Los procesos internos se encargan de crear las grandes formas del relieve terrestre: continentes, sistemas montañosos, depresiones oceánicas, etc. Estos procesos internos obtienen su energía del interior de la Tierra. Los procesos externos modifican y esculpen la superficie de la Tierra, y se denominan externos porque tienen lugar en la superficie terrestre o en sus proximidades. Los procesos externos son una parte básica del ciclo de las rocas, ya que son los responsables de la transformación de la roca sólida en sedimento.

Geotecnia

Los procesos externos son: Intemperismo: Fragmentación y alteración de las rocas de la superficie terrestre, o cerca de ella.

El intemperismo rompe la roca y los minerales, modifica y destruye sus características físicas, transporta los productos solubles. Asimismo, este proceso da origen a nuevos minerales. Por lo tanto, el intemperismo combina desintegración y descomposición de la roca a través de dos formas distintas: intemperismo físico e intemperismo químico.

Geotecnia

Procesos gravitacionales: Transporte de roca y suelo, pendiente abajo, por la acción de la gravedad. Erosión: Eliminación física de material por agentes dinámicos como el agua, viento o el hielo.

Eólica Erosión

Fluvial  Acción de los ríos (arrastran materiales de gran tamaño, mayor a velocidades crecientes en el agua) Gravedad Hielo Hombre

DEPÓSITOS: Acumulación de residuos

Geotecnia DEPÓSITOS DE SUELO EN GENERAL:

En general, puede decirse que los depósitos naturales de suelos que interesan al ingeniero civil presentan una extraordinaria variabilidad. Por tanto, debe evitarse considerar un depósito natural de suelo como uniforme. El ingeniero civil debe conocer las características de los depósitos de suelo con objeto de predecir las condiciones desfavorables que se pueden presentar en un proyecto. Por producto de la meteorización, el suelo formado puede permanecer en el lugar, in situ (suelo residual) o ser transportado por agentes naturales como los glaciares, las corrientes de agua y/o de aire. Además de los suelos transportados y residuales, hay turbas y suelos orgánicos que se derivan de la descomposición de los materiales orgánicos. SUELOS RESIDUALES. Se encuentran en zonas donde la tasa de meteorización es mayor que la velocidad a la que los materiales intemperizados son llevados lejos por los agentes de transporte. La tasa mencionada es mayor en las regiones cálidas y húmedas en comparación con las regiones más frías y más secas.

Geotecnia

Mitchel y Sitar (1982), Vaughan (1985), Vaughan et al (1988) y Wesley (2009) han identificado algunas características de los suelos residuales. La descomposición química del granito deja partículas intactas de cuarzo, en cambio, la acción del agua sobre los feldespatos y micas produce minerales de arcilla.

Geotecnia

SUELOS TRANSPORTADOS. Surgen por la acción de agentes de transporte que actúan sobre la roca madre. DEPÓSITOS EÓLICOS: Acumulación en un lugar formando dunas (redondeados, homogéneos, arenas finas a medias), loess (limos y arenas finas  arena gobernada por fuerzas gravitacionales y suelo fino  gobernado por fuerzas electromagnéticas), playas eólicas, polvo volcánico. Generalmente son compresibles => súbita compactación. DEPÓSITOS ALUVIALES: Material arrastrado por agua en movimiento. Velocidad del agua=se depositan de acuerdo a la granulometría (material heterogéneo). Alto grado de compactación y mediana compresibilidad. DEPÓSITOS LACUSTRES: Depósitos de limos y arcillas en lagos, lagunas marginales, estuarios, deltas (turba); muy compresibles, baja resistencia al corte. DEPÓSITOS DE PIEMONTE: Sedimentos acumulados al pie de montaña por avalanchas o deslizamientos; compresibilidad y resistencia variada. DEPÓSITOS GLACIARES: Masas de suelo y hielo que se deslizan por gravedad en los glaciares.

Geotecnia

Roca intemperismo Suelo residual

Viento

Hielo

Agua

Gravedad

Depositados por:

Depositados por:

Depositados por:

Depositados por:

El viento

Tipo de depósito Eólicos

El agua

Tipo de depósito Lacustres aluviales

El hielo

Los océanos

Las corrientes de agua

Tipo de depósito

Tipo de depósito

Tipo de depósito

Till y morenas de deshielo

Marinos

Aluviales

Los lagos

Tipo de depósito Lacustres

La gravedad

Tipo de depósito Coluviales

Tipos de depósitos naturales de suelo. Díaz Rodríguez (2014)

Geotecnia

SUELOS ESTRATIFICADOS: Es la propiedad que tienen las rocas sedimentarias de disponerse en capas o estratos, unos sobre otros en secuencia vertical La rama de la geología que estudia los estratos es la Estratigrafía. Un estrato es cada una de las capas en que se presentan divididos los sedimentos o las rocas.

La estratificación es un cuerpo de roca, generalmente tabular, separado de otros por un plano de debilidad; este último formado debido a un cambio en la naturaleza del depósito.

Geotecnia

TIPOS DE ESTRATIFICACIÓN - Laminación Cuando los planos de estratificación se encuentran muy cercanos entre sí (escala en mm) se denomina laminación.

- Estratificación entrecruzada

- Estratificación Gradada * Normal * Inversa - Ondulada

Geotecnia

Todos los materiales están compuestos de uno o más de los 118 elementos conocidos. Un elemento es la materia representada por un átomo en particular (un átomo cuyo núcleo tiene un número específico de protones), y que no se pueden separar en otras más sencillas por medios químicos. Las características más importantes de los elementos son el número de electrones y cómo estos están arreglados alrededor del núcleo del átomo (estructura atómica)

Geotecnia

En 1789 Antoine Lavoisier (1743-1794) compiló una lista de elementos que contenían 23 de ellos. En 1870 se conocían 65 elementos y ya en 1925 se habían descubierto 88. En la actualidad, se conocen 118 elementos. En 1869, Dimitri Mendeleiev (1834-1907) demostró que cuando los elementos están dispuestos en el orden de masa atómica creciente, las propiedades similares se repiten periódicamente, y elaboró una tabla en la cual ubicó a los elementos en líneas horizontales, de tal modo que las propiedades similares aparecieran en columnas verticales conocidas como grupos o subgrupos. Mendeleiev basó su arreglo en las valencias, el número que describe la capacidad de un elemento para combinarse con otros elementos.

Geotecnia

La Tabla periódica de los elementos agrupa a 118 elementos conocidos. Se puede observar que cada secuencia horizontal de elementos mostrada en la tabla periódica termina en un gas. Estos gases son helio, neón, argón, criptón, xenón y radón. Y debido a que no reaccionan, se le conocen como gases inertes o gases nobles. Con la excepción del helio, el cual tiene dos electrones, todos los gases nobles tienen ocho electrones en su capa externa. Esta observación condujo al concepto de que la estructura más estable para un átomo es la que representa ocho electrones en su capa externa. Cuando los elementos forman un compuesto, siempre se combinan en la misma relación de masas. Esto significa que cada compuesto tiene una composición constante sin que importe cómo se obtiene o se prepara, siempre contendrá la misma proporción, por masa, de sus elementos constitutivos.

Geotecnia

Geotecnia

El átomo y su estructura El átomo se define como la unidad básica de un elemento que puede intervenir en una combinación química. De manera muy simple, la estructura de un átomo está compuesta de un núcleo formado de protones (con carga positiva, pero con mayor masa que los electrones) y neutrones (con masa, pero sin carga); alrededor del núcleo están los electrones que se mueven a grandes velocidades y tienen carga eléctrica negativa. Se denomina número atómico, Z, de un elemento, al número de protones en el núcleo del átomo de un elemento. El número de neutrones varía en un elemento, esto da origen a isotopos, los cuales son átomos con el mismo número atómico, pero con diferente número de neutrones. La identidad química de un átomo queda determinada por su número atómico. La masa atómica, A (denominada peso atómico) es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Una unidad de masa atómica se define como la masa exactamente igual a un doceavo de la masa de un átomo de carbono -12.

Geotecnia

Modelo simplificado de un átomo. Mitchell y Soga (2005)

Geotecnia

Enlaces atómicos Los elementos se combinan entre sí para formar una amplia variedad de sustancias más complejas. La fuerza de atracción que une a los átomos para formar moléculas se denomina enlace químico. La valencia es una medida de la capacidad de combinación de los átomos. Los electrones atómicos se llaman así porque generalmente intervienen en los enlaces atómicos debido a que se encuentran en la capa externa de los átomos. Los gases nobles o inertes, como el neón, el argón y el kriptón, tienen una capa electrónica externa de ocho electrones, condición que los hace estables (poco reactivos) desde el punto de vista químico. La regla del octeto dicta que los átomos se combinan para formar compuestos y moléculas con el fin de obtener la configuración electrónica estable de los gases nobles y a la vez la neutralidad eléctrica general. Para satisfacer la regla del octeto, un átomo puede perder, ganar o compartir electrones con otro o más átomos. El resultado de este proceso es la formación de un pegamento eléctrico que une los átomos.

Geotecnia

Enlaces primarios (de alta energía). Se realizan con los electrones de valencia, y unen átomos. • Enlace iónico. Se debe a la atracción eléctrica entre cargas opuestas de cationes (+) y aniones (-). Por ejemplo, la atracción entre iones Na+ e iones Clda como resultado el compuesto iónico cloruro de sodio (sal de mesa). • Enlace covalente. En los enlaces covalentes se comparten uno o más electrones entre dos núcleos, con objeto de completar sus órbitas exteriores. Los electrones exteriores circulan a ambos átomos y los unen en un solo paquete. Los enlaces covalentes son muy fuertes. • Enlace metálico. En los enlaces metálicos, los electrones de valencia no pertenecen a un núcleo en particular, son libres de moverse de un ion a otro sin romper el mecanismo de enlace. Los electrones de valencia móviles actúan como “pegamento eléctrico”. El enlace metálico es el responsable de la elevada conductividad eléctrica de los metales.

Geotecnia

Enlaces secundarios (de baja energía). Son relativamente débiles, y unen moléculas. • Enlace de Van der Waals-London. Se debe al movimiento de los electrones en sus órbitas, lo cual induce campos eléctricos, capaces de interactuar con el campo eléctrico de otros átomos, que originan fuerzas de atracción. • Enlace hidrógeno. Una molécula es eléctricamente neutra. Sin embargo, el centro de gravedad de las cargas positivas y negativas puede no coincidir, lo cual da lugar a un dipolo (e.g., la molécula de agua) En forma simple: 1.

2. 3.

Los enlaces iónicos y covalentes se encuentran en los minerales de arcilla, y tienden a proporcionar malas propiedades de conducción eléctrica y térmica. Los enlaces de Van der Waals se encuentran en los minerales de arcilla, y son muy importantes en el comportamiento de las arcillas. Los enlaces metálicos se encuentran en los metales, y tienden a proporcionar ductilidad y buenas propiedades de conducción eléctrica y térmica.

Geotecnia

Mineralogía.

Cuando un enlace químico une dos o más elementos en proporciones definidas, la sustancia se denomina compuesto. La mayoría de los minerales son compuestos químicos. La mineralogía es la ciencia que estudia los minerales. Un mineral es un material natural inorgánico con estructura ordenada y una composición química definida. El estudio de los minerales concierne a tres aspectos fundamentales: estructura cristalina, características físicas y propiedades químicas. Un cristal se compone de átomos dispuestos en un modelo tridimensional que se repite periódicamente. El conocimiento de la estructura de un cristal sirve para la identificación del mineral, así como para explicar sus propiedades físicas que, en gran parte, dependen del modo como se hallan ordenados los átomos y las moléculas de que constan. La forma cristalina externa es la expresión aparente del arreglo interno de los átomos.

Geotecnia

Descomposición química de rocas ígneas y metamórficas

Arenas

Fragmentos de roca (partículas ocasionales de cuarzo, feldespato, etc.) Predominan el cuarzo y el feldespato.

Limos

Fragmentos de cuarzo muy finos y minerales micáceos.

Gravas

Desarrollan plasticidad cuando se mezclan con una cantidad limitada de agua (Grim, 1953) Estructura cristalina definida y sus átomos se disponen en láminas (silícica y alumínica) Arcilla Partículas Constituidas por silicatos de aluminio hidratados. En algunas menores de ocasiones, silicatos de magnesio e hierro, también hidratados. 0.002 mm

Silícica (tetraedro) átomos de oxígeno átomo de sílice

(Tetraedro silícico)

(Lámina de sílice)

Geotecnia

Alumínica (octaedro)

(Octaedro alumínico)

(Lámina alumínica)

Los principales grupos minerales de arcilla son: (Gibbsita)

Caolinita (kaolinites). Formadas por una lámina Silícica y una lámina Alumínica, denominada Estructura 1:1

7.2Å

Caolinita

La colinita es un material abundante en los suelos, estable y resistente a la penetración del agua, no está sujeta a expansión cuando se satura con agua. La haloisita es un material de la familia de las caolinitas.

Geotecnia

Montmorilonitas (montmorillonites) Están formadas por una unidad alumínica entre dos unidades silícicas, estructura 2:1, lo cual forma una lámina de montmorilonita

Espaciamiento basal variable, desde 9.6 Å

La liga entre dos láminas es débil y da como resultado material poco estable, de manera especial en presencia del agua, lo cual induce expansión.

Montmorilonita (esmectita) Ilitas (illites) Formadas de manera similar a las montmorilonitas en lo referente a las unidades básicas, estructura 2:1. Son diferentes en su composición química.

10 Å

Ilita

Su constitución interna manifiesta tendencia a formar grumos de materia que reducen el área expuesta al agua por unidad de volumen; por ello, su expansividad es menor que la de las montmorilonitas. Su comportamiento ingenieril es más favorable.

Geotecnia

Mitchell y Soga (2005)

Geotecnia Minerales de Arcilla (Scott, 1963)

Geotecnia

Minerales de Arcilla (Murthy, 2002)

Geotecnia

La doble capa eléctrica de agua de una partícula de arcilla Cuando una partícula de arcilla se coloca dentro de agua, los átomos de su superficie son predominantemente oxígenos o hidroxilos. La carga negativa de la superficie de la partícula de arcilla atrae fuertemente a las moléculas de agua (dipolo) o a los cationes y forman una capa de agua altamente orientada, conocida como capa de agua adsorbida o capa de Stern La partícula de arcilla puede adsorber más de una capa de agua; sin embargo, la distancia entre la superficie y las moléculas de agua y de los iones disueltos en ella va aumentando y, como consecuencia, la fuerza de atracción va decreciendo hasta llegar a una distancia donde el agua tiene propiedades de agua normal. A la distancia entre la superficie de la partícula de arcilla y el agua normal se denomina doble capa difusa.

Geotecnia

FUERZAS ENTRE PARTÍCULAS:

Geotecnia

La doble capa eléctrica de agua de una partícula de arcilla La estructura y propiedades del agua adsorbida por la partícula de arcilla es incierta: sin embargo, dos características son bien conocidas: 1) La estructura del agua adsorbida es diferente a la del agua ordinaria. 2) La estructura no es la del hielo. Cuando dos partículas de arcilla en una suspensión se aproximan, sus dobles capas difusas empiezan a interferir y se general fuerzas de repulsión, cuya magnitud depende de la concentración del electrolito. Si la concentración es baja, las fuerzas de repulsión son altas, si la concentración es alta, las fuerzas de repulsión son bajas. La siguiente Figura explica los fenómenos de floculación (agregación) y dispersión en las partículas de arcilla en suspensión. Si la resultante de las fuerzas de atracción y repulsión entre dos partículas de arcilla es de atracción, ambas partículas floculan.

Estructura del suelo (Budhu, 2010):

Estructura Floculada (agua salada)

Estructura Floculada (agua dulce)

Estructura Dispersa

Geotecnia

Fuerzas de interacción

The DLVO Theory (named after Derjaguin, Landau, Verwey and Overbeek) is the classical explanation of the stability of colloids in suspension.

Geotecnia

Espesor de la doble capa

Geotecnia Interacción de partículas de arcilla

Un decrecimiento del espesor de la doble capa difusa reduce la repulsión eléctrica y causa floculación, mientras que un aumento de la doble capa difusa disminuye la atracción eléctrica y provoca dispersión.

Geotecnia

Geotecnia

La Figura muestra una montmorilonita y una caolinita con capas de agua adsorbida. El espesor del agua adsorbida es aproximadamente el mismo, pero debido a la diferencia de tamaños, la montmorilonita tendrá mucho mayor actividad, mayor plasticidad, mayor expansión, contracción y cambio de volumen.

Geotecnia

El agua en el suelo En cuanto a las formas en que el agua puede encontrarse en el terreno, podemos considerar que son las siguientes:

• Libre Adsorbida

• Agua capilar

Capilar Libre

• Adsorbida

A las cuales cabría añadir el agua de constitución de los minerales que forman las partículas sólidas del suelo, el agua en estado sólido en aquellos suelos sometidos a temperaturas inferiores a las de congelación, el vapor de agua contenido en la fase gaseosa, etc.

Imágenes cortesía Dra. Alexandra Ossa

Geotecnia

Determinación de la composición de los suelos No hay un método único para identificar los minerales que contiene una muestra de suelo. Esto se debe, en parte, a que en una muestra de suelo la presencia de un material interfiere con la identificación de otro. Sin embargo, el uso combinado de los métodos de identificación permite llegar a conclusiones cuantitativas respecto a su composición. Los métodos con que se determina la composición de los suelos son los siguientes: • • • • • • • • • • •

Difracción de rayos X Análisis térmico diferencial Espectroscopía de infrarrojo Microscopio electrónico de barrido Microscopio electrónico de transmisión Microscopio de fuerza atómica. Superficie específica Capacidad de intercambio catiónico Carta de Plasticidad Determinación de potasio Análisis termogravimétrico

Geotecnia

Determinación de la composición de los suelos • Difracción de rayos X

• La distancia de los planos atómicos “d” se pueden determinar con la ecuación de Bragg: Donde n es un entero positivo y l es la longitud de la onda. • Diferentes minerales arcillosos tienen varios espaciamientos basales (planos atómicos). Por ejemplo, el espaciamiento de la Caolinita es de 7.2 Å.

Arcilla CH w=245 %

Cortesía de:

Arcilla CH w=185 %

Cortesía de:

Geotecnia

Geotecnia

Estructura de los suelos Los problemas comunes de la mecánica de suelos se relacionan con la estabilidad del suelo para soportar cargas aplicadas. La siguiente Figura ilustra en forma muy clara y concluyente el efecto de la estructura de un espécimen de suelo, porque en ella se pueden observar los dos estados límites de la estructura de un espécimen de suelo. El suelo de la izquierda muestra un espécimen cilíndrico de suelo “inalterado” que soporta una carga importante (suelo estructurado, un suelo con su máxima resistencia al esfuerzo cortante). En cambio, a la derecha se presenta el mismo suelo totalmente remoldeado (sin estructura o desestructurado), sin capacidad de resistir cargas, y se comporta como un fluido viscoso, un suelo con mínima resistencia al esfuerzo cortante.

El efecto de la estructura (Crawford, 1963) tomado del Mitchell, 2005.

Geotecnia

1 mm

1 cm

Superficie específica

1 cm

10 cm

10 cm

Esquema que ilustra el concepto de superficie específica

1 cm

10 cm

10 cm

Área específica: 0.1x0.1x6=0.06 m2

Área específica: 0.01x0.01x6000=0.6 m2

Área específica: 0.001x0.001x6x102=6 m2

Si el cubo de 10 cm de lado es de cuarzo (Ss=2.65), y como Ss=Ws/Vsg0, entonces Ws=2.65x10-3 m3x106 g/m3=2650 g. La relación área-peso es 0.06 m2/2650 g=0.0000221 m2/g

Mineral de Arcilla

Dimensiones en Angstroms (Å)

Superficie específica

Largo

Ancho

Espesor

Rangos en m2/g

Caolinita

1000

20000

100 a 1000

10 a 20

Ilita

1000

5000

50 a 500

65 a 100

Montmorilonita

1000

5000

10 a 50

Hasta 800

Geotecnia

Geotecnia

Capacidad de Intercambio Catiónico Las partículas de arcilla tienen carga negativa, la cual es balanceada por una nube de cationes muy cerca de la superficie de la partícula. Algunos cationes son más fuertemente atraídos a la superficie de la partícula que otros. Por ejemplo, los cationes (monovalentes) de sodio pueden ser remplazados por los cationes (bivalentes) de calcio. El fenómeno descrito se denomina (capacidad de intercambio catiónico (cation exchange capacity: CEC), el cual se expresa en miliequivalentes por cada 100 g de arcilla (meq/100 g). A mayor área superficial y mayor carga eléctrica, mayor será el CEC. Los valores comunes del CEC se muestran en la siguiente Tabla. Mineral de arcilla

Capacidad de intercambio catiónico (meq/100 g)

Caolinita

3-15

Illita

10-40

Montmorillonita

80-150

Geotecnia

Antecedentes del estudio de la estructura Estructura simple Es aquella que se produce cuando las fuerzas de gravedad son predominantes en la disposición de las partículas, es por lo tanto una disposición típica de los suelos de granos gruesos como las gravas y arenas. Las partículas se disponen apoyándose directamente unas sobre otras y cada partícula posee varios puntos de apoyo. Desde el ´punto de vista ingenieril, su comportamiento mecánico queda definido por su compacidad y por la orientación de las partículas. Para medir la compacidad de un suelo de estructura simple, Terzaghi propuso la relación empírica, determinable en laboratorio, llamada compacidad relativa.

Compacidad de un conjunto de esferas

Geotecnia

Antecedentes del estudio de la estructura

Los primeros modelos conceptuales sobre la estructura de un depósito natural de arcilla se deben a Terzagui (1925), quien describió con detalle el proceso de sedimentación y la formación de la estructura de “panal”. Posteriormente, Casagrande (1932) presentó una estructura de “panal”, similar a la estructura propuesta por Terzaghi. Goldschmidt (1926) y Lambe (1953) propusieron una estructura denominada “castillo de naipes”. El trabajo de Lambe (1958) se enfocó al tema de la microestructura de suelos compactados y elaboró un modelo basado en los conceptos de estructuras floculada y dispersa. Ver Figura de Muni Budhu (2010).

Geotecnia

Antecedentes del estudio de la estructura

Partícula de arcilla Partículas coloidales floculadas de bajo y alto grado de consolidación.

Estructura de “panal”. Terzaghi (1925)

Estructura de “panal”. Casagrande (1932) Estructura de “castillo de naipes”. Goldschmidt (1926)

Geotecnia

Relevancia de la estructura en los suelos

El comportamiento de los suelos está muy relacionado con su micro estructura la cual depende de varios factores. - Proceso sedimentológico - Diagénesis - Historia de esfuerzos. Microestructura de los suelos

La estructura de un material se puede estudiar en cinco niveles. - Estructura atómica, arreglo microestructura y macroestructura.

atómico,

nanoestructura,

Geotecnia

Microestructura de los suelos

El término “estructura” se ha relacionado con el arreglo relativo de partículas, grupo de partículas y vacíos del suelo. Enfoque actual de la Mecánica de Suelos para el Estudio de la Microestructura del Suelo

-

Arreglo geométrico de los elementos estructurales (fabric) Composición química Constitución mineralógica Fuerzas de interacción entre los elementos estructurales.

Partículas de arcilla, microagregados, agregados, granos, inclusiones de microfauna y microflora.

Geotecnia

Resistencia a la compresión no confinada & Sensitividad de arcillas. La resistencia a la compresión no confinada, qu, se define como la carga última por unidad de área de sección transversal que un espécimen cilíndrico estándar de suelo puede soportar bajo compresión sin ninguna presión lateral. Los suelos cohesivos al ser remoldeados, pierden una parte de resistencia al corte. La pérdida de la resistencia al corte de los suelos arcillosos por remoldeo es causado principalmente por la destrucción de la estructura de la partícula de arcilla, la cual se desarrolló durante el proceso de sedimentación y también a la alteración de las moléculas de agua en la capa adsorbida. La sensitividad es la medición

de la pérdida de resistencia con respecto al remoldeo. La

sesitividad, St, se define como la relación de la resistencia a la compresión no confinada de la arcilla en estado no alterado y la resistencia a la compresión no confinada de una misma arcilla en estado remoldeado con un contenido de agua inalterado.

Geotecnia

Resistencia a la compresión no confinada & Sensitividad de arcillas. Las arcillas se clasifican según sus valores de sensitividad según los valores mostrados en la tabla siguiente: Tabla 1. Sensitividad de arcillas

Geotecnia

Resistencia a la compresión no confinada & Sensitividad de arcillas. Las arcillas altamente consolidadas se clasifican como no sensitivas. St tiene un valor principalmente de 1 o mayor a 1, pero las arcillas fisuradas tienen un valor St w entre 0 a ∞ En la práctica: Varía entre valores muy amplios, Arcillas japonesas=> 1200-1400% Arcillas del Valle de México=> 400-500% Otras arcillas >0 →

Peso volumétrico sumergido

=

= =

− −

Geotecnia

Formulas para suelos saturados Para Vs=1

=

=

Gs

=

Gs + 1

w

W

=

Gs

= Gs + S W =

=1

1. Al ser V =1, V se deduce de .Y es la sumatoria. 2. se deduce de Gs. 3. W se deduce de y de . Y, es la sumatoria. =

=

+

Geotecnia

Formulas para suelos saturados Para

=1

= =

=

w

1 + Gs

W

= =

S

1 = Gs

1. Al ser =1, se deduce de . Y sumatoria. 2. Vs se deduce de Gs. 3. se deduce de =

=

W =1

es la

+1

Geotecnia

Correlación entre relación de vacíos y porosidad Para Vs=1 a +

=

Wa = 0

=

= Gs w

=1+e

+

= Gs ∴

=1

S

W =

1. Todas las formulas de pesos se deducen de Gs y . 2. De = → = → + = ⋯ ∴ las formulas de Volúmenes se deducen de la relación de vacíos.

=

=

1+

Geotecnia

Formulas para SUELOS SATURADOS en función de ( , ) Para Vs=1 =

=

Para w

W

= =e +

=1+ S =1

W =

Geotecnia

Sí,

=

→

=1

Para

w

=

W

=1

= =

+(1 − )

S W = (1 − )

=1−

=

=

=

=

e + 1+

= n + 1 − n Gs

=

(1 + ) = [n + 1 − n Gs] 1+

Geotecnia

Para suelos parcialmente saturados Para Vs=1

+

=

=

a

Wa = 0 = Gs

=1+e

=1

w

S

= Gs

W =

+

Geotecnia

Para suelos parcialmente saturados Para Ws=1

a

=

Wa = 0 =1+

=

+

=

1

1

w

S

=

W =1 =

=

=

=

1+ 1+

1+ 1+

Geotecnia

Formulas para suelos secos

=

=

=( ) 1+

Geotecnia

Geotecnia COMPACTACIÓN DE SUELOS La estabilidad de un terraplén, Fig. siguiente, depende altamente de la resistencia al cortante del suelo del terraplén. La resistencia al corte, t, en kg/cm2 se expresa analíticamente como: = Donde:

∅+

= Esfuerzo normal efectivo, en kg/cm2, actuando normal a la superficie de ruptura. ∅= Coeficiente de fricción interna del suelo ∅= Ángulo de fricción interna del suelo, y = Cohesión del suelo, en kg/cm2

Esta ecuación muestra que la resistencia al corte de un suelo cohesivo friccionante la componen dos propiedades: el ángulo de fricción interna, ∅ y la cohesión, .

Ilustración del concepto de corte en un terraplén de tierra.

Geotecnia El esfuerzo normal depende del peso unitario del suelo o de su densidad; la cantidad de vacíos en el suelo; el contenido de agua natural en esos vacíos; o, en otras palabras, del grado de saturación del suelo y el valor de la cohesión.

c=0

Suelo no cohesivo

También esto puede ser entendido que la masa de suelo puede llegar a ser inestable si contiene una gran cantidad de vacíos, y la estabilidad contra la falla del talud disminuye a medida que el grado de saturación y el contenido de agua del suelo aumenta. Por el contrario, el relleno es más estable en proporción de cómo haya más vacíos pequeños: menos saturación y mayor densidad seca. Sin embargo, esta afirmación es cierta sólo hasta cierto punto y el ingeniero se enfrenta al problema de las relaciones densidad-contenido de agua del suelo. Para aumentar la resistencia al corte de un suelo en un relleno, por lo tanto, se debe aumentar la densidad seca del suelo. La densidad seca de un suelo puede aumentarse por compactación, por ejemplo. DEFINICIÓN. En general, el término “compactación” se entiende como el incremento en la densidad seca del suelo por la acción de una carga dinámica. Este concepto no debería de confundirse con el de consolidación. La “consolidación” es la disminución gradual del volumen de vacíos y, por lo tanto, el aumento de la densidad de un suelo cohesivo provocado por la acción de una carga estática de acción continua durante un periodo de tiempo

Geotecnia

Máxima densidad seca Es el mayor peso en kilonewton sobre metro cúbico de un suelo obtenido por un dispositivo de compactación con un cierto contenido de agua y con la aplicación de un cierto esfuerzo de compactación. El contenido de “agua óptima” es el contenido de agua en porcentaje de un suelo por peso seco en la máxima densidad seca de ese suelo. Fundamentos de compactación. En la ingeniería de suelos, la compactación es cualquier proceso por el cual las partículas del suelo se reorganizan artificialmente y se empaquetan para obtener un estado de contacto más cercano por medios mecánicos para disminuir la porosidad del suelo. El proceso de compactación se acompaña de la expulsión de aire solamente. El proceso de compactación se puede llevar a cabo mediante procesos acompañados por rodillos, apisonamiento o vibración. En la práctica, los suelos de cohesión media se compactan mediante varios tipos de rodillos, por ejemplo, rodillos lisos, rodillos pata de cabra o rodillos con neumáticos.

Geotecnia

Compactación. • • •

Incrementa la densidad del suelo; por lo tanto, incrementa su resistencia al corte y la capacidad de carga. Decrece la tendencia del suelo a asentarse bajo la acción de cargas repetidas. Provoca una baja permeabilidad en el suelo.

El grado de compactación de un suelo es caracterizado por su densidad seca, depende directamente de su contenido de agua, la cantidad de esfuerzo de compactación o energía utilizada y la naturaleza del suelo. Un cambio en su contenido de agua o esfuerzo de compactación provoca un cambio en la densidad. La temperatura afecta la tensión superficial, la viscosidad y la densidad del agua; y la manipulación también afecta la densidad del suelo.

Geotecnia

COMPACTACIÓN DE SUELOS Cuando se añade agua al suelo durante la compactación, ésta actúa como agente “suavizante” sobre las partículas del suelo. Éstas se deslizan una sobre la otra y se mueven en una posición densamente empaquetadas. El peso unitario seco después de la compactación primero aumenta a medida que se incrementa el contenido de agua (Ver Figura). Tomemos en cuenta que un contenido de agua w=0, la unidad de peso húmedo ( ) es igual a la unidad de peso seco ( ), o (

)

=

g2 Sólidos del suelo

gd

Agua g1 = g1 = gd(w

Peso específico húmedo, g

=

Sólidos del suelo



w1

w2

Principios de compactación.

Geotecnia

COMPACTACIÓN DE SUELOS Cuando el contenido de agua se aumenta gradualmente y el esfuerzo de compactación no cambia, el peso de sólidos del suelo es una unidad de volumen aumenta gradualmente. Por ejemplo, con w=w1, el peso unitario húmedo es igual a: = Sin embargo, el peso unitario seco para este contenido de agua se da por: (

)

=

+∆

Más allá de cierto contenido de agua = , cualquier aumento en éste tiende a reducir el peso unitario seco. Esto es debido a que el agua llena los espacios que han sido ocupados por las partículas sólidas. El contenido de agua en el que se alcanza el peso unitario seco máximo generalmente se denomina “contenido de agua óptimo” La prueba de laboratorio utilizada generalmente para obtener el peso unitario seco máximo de compactación y el contenido óptimo de agua se denomina prueba Proctor de compactación (Proctor, 1933).

Geotecnia

COMPACTACIÓN EN LABORATORIO Curva de compactación.

1.90

Húmedad óptima, wopt.

1.80 1.75

Peso específico seco máximo, gd.max

Peso específico seco, gd [Ton/m3]

1.85

Curva de saturación (Volumen de aíre = 0)

1.70 1.65 1.60 1.55 0

5

10

15

20

25

Contenido de húmedad, w (%)

Curva de compactación típica.

30

Geotecnia

 

W Vm 

Donde: W = Peso del suelo compactado en el molde. V = Volumen del molde. (Varia según el ensayo) γ = Peso específico húmedo del suelo.

d 

 1 w

Donde: w = Porcentaje de contenido de agua. γd = Peso específico húmedo del suelo.

d 

Donde: Gs = Gravedad especifica de los sólidos del suelo. γw = Peso específico del agua. S = Grado de saturación del suelo.

GS   w G w 1 S S

Geotecnia

Factores que afectan la compactación Efecto del tipo o naturaleza del suelo. Datos de textura y plásticidad del suelo Nº 1 2 3 4 5 6 7 8

Densidad seca, d [Ton/m3]

2.2 2.1 2.0 1.9

1 2

88 72 73 32 5 5 6 94

10 15 9 33 64 85 22 -

2 13 18 35 31 10 72 -

16 16 22 28 36 26 67 N.P.

PI N.P. N.P. 4 9 15 2 40 -

Curva de saturación, S = 100 % s = 2.65 Ton/m3

4 5

1.7

5

Arena Limo Arcilla LL

Arena marga bien gradada Marga arenosa bien gradada Marga arenosa de gradación media Arcilla limo arenosa Arcilla limosa Limo de Loess Arcilla homogénea Arena mal gradada

3

1.8

1.6

Descripción

6 7

8 10

15

20

25

Contenido de húmedad, w (%)

Curvas de compactación para ocho suelos utilizando la prueba Proctor estándar, (Johnson y Sallberg, 1960).

Contenido de húmedad, (%)

Tipo B uno y medio picos

Contenido de húmedad, (%)

Tipo C Doble pico

Contenido de húmedad, (%)

Peso específico seco, gd

Peso específico seco, gd

Tipo A Forma acampanada

Peso específico seco, gd

Peso específico seco, gd

Geotecnia

Tipo D Forma impar

Contenido de húmedad, (%)

Cuatro tipos de curvas de compactación encontradas en los suelos. Efecto de la energía de compactación. E

N  n W  h V

Donde: E = Energía de compactación. N = Número de golpes del pisón compactador por cada una de las capas en que se acomoda el suelo en el molde de compactación. n = Número de capas que se disponen hasta llenar el molde. W = Peso del pisón compactador. h = Altura de caída del pisón al aplicar los impactos al suelo. V = Volumen total del molde de compactación, igual al volumen total del suelo compactado.

Geotecnia Número de curva en la Figura anterior 1 2 3 4

Número de caídas por capa 20 25 30 50

Energía de compactación (ft-lb/ft3) 9.900 12.375 14.850 24.750

De la Tabla anterior y de la siguiente Figura se puede ver que: •Mientras que se aumenta la energía de compactación, el peso específico seco máximo de la compactación también aumenta. •Mientras que se aumenta la energía de compactación, el contenido de humedad óptimo disminuye un poco. 19.85

125

n co

50 golpes por capa

o cer de e aír

4

115

l en

18.00

íos vac os

3

30 golpes por capa

s (G

.7) =2

110 2 25 golpes por capa 105

20 golpes por capa

17.00

1

16.00 100 10

12

14

16

18

20

22

Contenido de húmedad, w (%)

15.20 24

Peso específico seco, gd [kN/m3]

19.00

rva Cu

Línea de optimidad

120

Peso específico seco, gd [lb/ft3]

Arcilla arenosa Límite liquido = 31 Índice de plásticidad = 26

Efecto de la energía de compactación en la compactación de una arcilla arenosa.

Geotecnia

Prueba Proctor Estándar.

Diametro 114.3 mm (4.5 plg)

Extensión

Diametro 101.6 mm (4 plg)

Caída = 304.8 mm (12 plg)

116.43 mm (4.584 plg) Peso del pisón = 2.5 kg (masa = 5.5 lb)

(a) 50.8 mm (2 plg)

(b)

Equipo para la prueba Proctor estándar (a) molde, (b) pisón, (Das, 1998).

Compactación de un suelo, usando el pisón Proctor estándar

Geotecnia

Prueba Proctor Modificado.

Molde de compactación de 4” de diámetro

Molde de compactación de 6” de diámetro

Martillo Pistón Compactador modificado Regla de 30cm

Equipo de compactación en laboratorio. Las tres variantes en el método de compactación Proctor modificado, varían en algunas especificaciones que se resumen en la siguiente Tabla. El método de compactación se elige en función del porcentaje de tamaño de partículas presentes en la muestra de suelo. Para la selección del método de compactación el suelo debe ser tamizado a través de los tamices ¾”, 3/8” y Nº4.

Características - Volumen [cm3] - Diámetro [mm] - Masa [kg] Pisón -Altura de caída [mm] Número de capas de compactación Número de golpes por capa Energía de compactación [kN×m/m3] Suelo a usarse - Pasa el tamiz Criterio de selección: - Porcentaje retenido en el tamiz Nº 4 - Porcentaje retenido en el tamiz 3/8”. - Porcentaje retenido en el tamiz ¾”. Molde:

A 944 101.6 4.54 457 5 25 2700 Nº 4

Método B 944 101.6 4.54 457 5 25 2700 3/8 plg

< 20 %

> 20 % < 20 %

C 2124 152.4 4.54 457 5 56 2700 ¾ plg

> 20 % < 30 %

Especificacio nes técnicas para la prueba de compactación Proctor según las especificacio nes ASTM.

Geotecnia

Método A utiliza como material de compactación el suelo que pasa por el tamiz Nº 4. Es aplicado a suelos con un porcentaje menor al 20 % de material retenido en el tamiz Nº 4. Método B utiliza como material de compactación el suelo que pasa por el tamiz 3/8 plg. Es aplicado a muestras de suelo con un valor mayor al 20 % de material retenido en el tamiz Nº 4 y con un valor menor al 20 % de material retenido en el tamiz 3/8 plg. Método C utiliza como material de compactación el suelo que pasa por el tamiz 3/4 plg. Es aplicado a muestras de suelo con un valor mayor al 20 % de material retenido en el tamiz 3/8 plg y con un valor menor al 30 % del material retenido en el tamiz 3/4 plg.

Densidad seca, d (Mg/m3)

Grado de 60% 80% 100% para s = 2.70 Mg/m3 saturación

1.9

Línea de optimidad

Proctor Línea de saturación

125

120

115

1.8 (B) Proctor Modificado

1.7

110

Densidad seca, d (lb/ft3)

2.0

105 (A)Proctor estándar

1.6 0

5

10 15 20 Contenido de húmedad, w(%)

100 25

Curvas de compactación para los ensayos Proctor estándar y modificado. (Holtz & Kovacs, 2000)

Geotecnia

Aplicación de la compactación a obras civiles. Efecto de la compactación en las propiedades del suelo.

Densidad seca compactada, d

Efecto de la estructura del suelo en la compactación. Esfuerzo de compactación alto E B D C A

(a) Esfuerzo de compactación bajo Contenido de húmedad, (%)

Efecto de la compactación en la estructura del suelo. (Lambe, 1958)

(b)

Estructuras extremas de un suelo arcilloso: (a) Alto grado de orientación de las partículas, (b) bajo grado de orientación de las partículas.

Geotecnia

d

rv Cu ad ec om cta pa n ció

(%) 100 % floculada

100 % dispersa

(%) COMPACTACIÓN EN EL LABORATORIO Estática Por impacto Por amasado

Influencia del tipo de compactación en la estructura adquirida por el suelo compactado.

Geotecnia

Muestra compactada del lado seco o no disturbada Muestra compactada del lado seco o no disturbada

Muestra compactada del lado hímedo o remoldeada

Índice de vacíos, e

Índice de vacíos, e

Efecto de la compresibilidad en la compactación.

Muestra compactada del lado hímedo o remoldeada

Repercución de ambas muestras Presión, escála logarítmica Baja presión de consolidación

(a)

Presión, escála logarítmica Alta presión de consolidación

(b)

Cambio en la compresibilidad con el contenido de agua del moldeado. (a) Baja presión de consolidación, (b) Alta presión de consolidación. (Lambe, 1958)

Geotecnia

Permeabilidad (cm/seg)

Efecto de la Permeabilidad de los suelos en el proceso de compactación. 10

-5

10

-6

10

Permeabilidad en ensayos de compactación en arcillas arenosas de Jamaica.

-7

Densidad seca, gd (lb/ft3)

12

13

14

15

16

17

18

19

Muestra los cambios de humedad y densidad de la penetración a través de los poros.

122

118

S=

100 %

114

100 12

13

14

15

16

17

18

19

Contenido de húmedad, (%)

Cambio en la permeabilidad con el contenido de agua del moldeado. (Lambe, 1958)

Geotecnia Efecto de la expansión en la compactación. 12 10

2.0 6

Amasado

Estática

4

Estática 2

Amasado

0 11

12

13

14

15

16

17

18

19

Peso específico seco, gd [Ton/m3]

Humedad de compactación, % 2.00

1.96

Peso específico en la prueba Proctor modificada 100 % de saturación

1.92

Presión de expansión, Kg/cm2

Expansión, %

8

1.6

1.2

0.8

0.4

0

0

4

8

12

16

20

Presión de compactación,

1.88 Compactación relativa = 80 %

1.84

Compactación Estática Compactación por amasado 1.80 11

12

13

14

15

16

17

18

19

Humedad de compactación, %

Expansión de una muestra de arcilla arenosa compactada estáticamente y por manipulación.

Relación entre la presión estática de compactación (energía de compactación) y la presión de expansión en una arcilla.

Geotecnia

Esfuerzo requerido para causar 5 % de resistencia (Kg/cm2)

12

Fuerza (Esfuerzo requerido para causar 25 % de resistencia) Vs. Contenido de humedad

10

8

6

4

2

Ensayo noconsolidado-nodrenado Presión de confinamiento = 10 Kg/cm2 0 10

12

14

16

18

20

22

24

26

116

Densidad seca, d (lbf/ft3)

Esfuerzo requerido para causar 25 % de resistencia (Kg/cm2)

Efecto de la resistencia de los suelos en el proceso de la compactación. Fuerza (Esfuerzo requerido para causar 5 % de resistencia) Vs. Contenido de humedad

10

8

Capas

6

4

Apisonadas Presión por capa de la pata

7

15

276 Psi

7 7

15 15

136 Psi 65 Psi

2 0 10

12

14

16

18

20

22

24

26

Densidad seca Vs. Gr contenido de humedad ad o de sa tu ra ció n =1 00 %

112

108

104 100 10

12

12

14

16

18

20

22

24

Contenido de húmedaden el molde, (%)

26

La resistencia como una función de la energía de compactación, y el contenido de agua del moldeado. (Seed y Chan, 1959)

Geotecnia

Peso específico seco, gd

Efecto de la resistencia como medida del CBR de los suelos en el proceso de la compactación.

100

75

50

25

0 120

115

Densidad seca, (lbf/ft3)

La resistencia como medida del CBR y la densidad seca versus el contenido de agua para compactación de impactos en laboratorio. (Tumbull y Foster, 1956)

Ce ro

55 golpes por capa de a

110

105

26 golpes por capa íre

en

12 golpes por capa lo sv ac ío s

s

=

2. 72

100

95

90 10

15

20

25

Contenido de húmedad, (%)

Nota: Peso 10 lb, caída 18” (Proctor modificado)

Geotecnia

Propiedad 1.

Estructura a. Disposición de las partículas b. Deficiencias de humedad

Comparación Del lado seco aleatorio Del lado seco, mayor deficiencia y por lo tanto mayor higroscopicidad, mayor expansión y menor presión de poros.

2.

Estructura

La estructura del lado seco es más susceptible de variación.

3.

Permeabilidad a. Magnitud b. Estabilidad

Del lado seco, más permeable. Del lado seco, la permeabilidad se reduce mucho más por el flujo de agua.

4.

Compresibilidad a. Magnitud

a. 5.

Deficiencias de humedad



Resistencia a. En el molde Sin drenaje Con drenaje

b.

b. Después de la saturación Sin drenaje



Con drenaje



c. d. e.

Del lado húmedo, mayor compresibilidad con bajas presiones y del lado seco con altas presiones. Del lado seco, se consolida más rápidamente.

Presión de poros en la falla Modo esfuerzo-deformación Sensibilidad

Del lado seco, mucho mayor Del lado seco, algo mayor

Del lado seco, algo mayor si se evita la expansión; del lado húmedo puede ser más elevada si se permite la expansión. Del lado seco, aproximadamente la misma o ligeramente mayor. Del lado húmedo, mayor Del lado seco, mucho mayor Del lado seco, más probabilidad de sensibilidad

Geotecnia

Control de compactación.

Hay básicamente dos categorías de las especificaciones de las obras de tierra: • Especificaciones de resultado final. • Especificaciones del método. Especificaciones del resultado final. d = 0 e=

Densidad seca

d min

Índice de vacíos

e max

d d max e

0

e min

100

Índice de densidad ID o densidad relativa, Dr (%)

0

Compactación Relativa R.C. (%)

R.C.

80

100

Conceptos de densidad relativa y compactación relativa. (Lee y Singh, 1971)

Geotecnia

Grado de compactación R   R

ρ d en campo ρ d.max en laboratorio

g d campo g d max lab

 100 % 

100

Donde: R grado de compactación, expresado en porcentaje. gd campo Peso unitario seco obtenido en campo. gd max-lab Peso unitario seco máximo obtenido en laboratorio. Rmax teorico 

g zav g d max lab

100

Donde: Rmax-teórico Grado de compactación máxima, expresado en porcentaje. gzav Peso unitario seco teórico (zero air voids). gd max-lab Peso unitario seco máximo obtenido en laboratorio.

Geotecnia

Línea óptima

Línea del 100 % de saturación

Densidad seca, d

d max

90 % R.C. 1

2 3

a

 opt

b

c

Contenido de húmedaden, (%)

Densidad seca en función del contenido de humedad, ilustrando la condición más eficiente para la compactación en campo. (Seed, 1964)

Geotecnia

Determinación del grado de compactación o compactación relativa Pruebas Destructivas. Cono de arena. Frasco de vidrio con 20-30 de arena de Otawa (o similar)

Plato con agujero

Válvula Cono

(a) Cono de arena

Geotecnia

Determinación del grado de compactación o compactación relativa Pruebas Destructivas. Cono de arena. Presión del aire

Aceite

Válvula check

Bomba

Agua

capa de polietileno para los suelos granulares

Válvula de aíre Membrana (parcialmente presionado en el agujero de la excavación) (b) Membrana de ule (c) Método del Aceite (ó agua)

Algunos métodos para determinar la densidad en campo (Holtz & Kovacs, 2000)

Geotecnia

Manómetro

Manómetro

Detectores

Detectores

Fuente

Trayectoria del fotón

Trayectoria del fotón

Fuente

(b)

(a)

Detectores Fuente

Trayectoria del fotón

(c) Determinación nuclear de la densidad y el contenido de humedad: (a) Transmisión directa, (b) Dispersión trasera, (c) Boquete de aíre. (Troxler electronic laboratorios, Inc., Research triangle park, North Carolina).

Geotecnia

Compactación en campo.

Tipos de compactadoras. Rodillos pata de cabra. Rodillos de pata apisonadora Rodillos neumáticos Rodillos vibratorios Rodillos lisos Zonas de aplicación de las compactadoras

100 % Arcilla Limo

100 % Arena

Métodos de compactación

Roca

Pata de cabra Rejilla Vibratorio Rodillos de acero lisos Multiples llantas neumaticos Neumaticos pesados Pies de amasado vibratorio Pies de amasado remolcado Pies de amasado de alta velocidad Pies de amasado Pies de amasado caterpiler caterpiler

Presión, manipulación Presión, manipulación Presión, vibración Presión Presión, manipulación Presión, manipulación Presión, manipulación, vibración Presión, manipulación Presión, manipulación, impacto, vibración Presión, manipulación, impacto, vibración

Tipos de suelo lo mejor posible satisfechos para varios tipos de equipos de compactación. (Coduto, 1998)

Geotecnia Granulometría en suelos Tipos de suelos Malla No.

mm

m 2

FRAGMENTOS EPICLÁSTICOS

750

0.75

Grandes

Fragmentos

200

0.20

Medianos

de

0.076

Chicos

3" 76

roca

FRAGMENTOS PIROCLÁSTICOS

Gruesos

Bombas y

Fino

bloques

Gruesa Mediana 4

4.76

Grava

Fina

Lapilli

Gruesa Mediana 200 0.074

Arena

Fina

Gruesa

Grueso Mediano

Ceniza Limo

Fino

Volcánica

Gruesa Mediana Fina

Fina Arcilla

Geotecnia Granulometría por tamices vía seca

Clasificación de tamaños de suelo en relación a otras mediciones físicas (Scott, 1963)

Geotecnia

El comportamiento de los suelos depende en buena forma del tamaño de sus granos CARACTERIZACIÓN GRANULOMÉTRICA Consiste en separar y clasificar por tamaños los granos o partículas que componen a la muestra de suelo. Dicha muestra se obtiene en el campo, se seca al horno y se somete a un proceso de cribado, se realiza bajo la norma ASTM D 422. Se usan generalmente tres métodos: • • •

Análisis granulométrico para tamaños mayores de 0.075 mm (malla número 200), vía seca Análisis granulométrico vía húmeda Análisis por hidrómetro para partículas menores de 0.075 mm.

ANÁLISIS POR MALLAS Consiste en hacer pasar una muestra de suelo a través de un conjunto de mallas o tamices de alambre y calcular el porcentaje en peso de los retenidos en cada malla, así se puede dibujar la curva granulométrica del suelo. Consiste en trazar en el eje de las abscisas el diámetro de la abertura de la malla, en escala logarítmica y en el eje de las ordenadas el porciento que pasa dicha malla.

Geotecnia

Mallas estándar ASTM

Esquema de un conjunto de mallas (Díaz, 2014)

Geotecnia

APLICACIONES DEL ANÁLISIS DEL TAMAÑO DE GRANO EN LA INGENIERÍA PRÁCTICA • • • • • •

Selección de materiales de relleno, Selección de materiales de agregado, Materiales de subbase en un camino, Filtros de drenaje, Drenaje de agua subterránea, Inyección de lechada y química.

Geotecnia

Granulometría por tamices vía seca

Material integal

Cuarteado del material

Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

Geotecnia

Cribado del material

Pesado del retenido en una malla

Material retenido por malla

Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

Geotecnia

Granulometría por tamices vía húmeda Este tipo de análisis proporciona datos mas precisos de la distribución granulométrica de los finos, ya que el proceso de lavado permite recolectar y cuantificar el suelo fino que se adhiere a las partículas de mayor tamaño.

Material integal

Saturado del suelo

Agitado para que los finos queden en suspensión

Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

Separación de los finos en suspensión

Material retenido en una malla

Suelo que pasa la malla 200

Retenido en las diferentes mallas

Retenido en cada malla, para secado en el horno

Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

Geotecnia

Cálculo de parámetros m1 masa

1.18 g

mS1

600 g

mS2

300 g

mS3

150 g

mS4

63 g

mS5

(Σm) masa retenida en la tercer malla = mS1+M S2+mS3

mP

m1

masa inicial con la que se realiza el ensaye

ms1

masa retenida en la malla 1

ms2

masa retenida en la malla 2 Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

Geotecnia

R1 

ms1 m  x 100 P1  100  R1  100   s1 x 100 m1  m1 

R2 

ms2 m  x100 P2  P1  R 2  P1   s2 x 100 m1  m1 

P(%)  100 -

m x 100 m1

Abertura de malla

Masa retenida

Porcentaje retenido

Porcentaje que pasa

mm

g

%

%

1.180

0

0

100

20

20 x100  4 500

100 - 4 = 96

170

170 x100  34 500

96 - 34 = 62

235

235 x100  47 500

62 - 47 = 15

0.063

71

71 x100  14.2 500

Pasa (mP)

3.5

0.600 0.300 0.150

Tabla de cálculo

P3  P2  R3

15 - 14.2 = 0.80 3.5 x100  0.70 500

Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

Geotecnia

Tabla de Análisis Granulométrico (Deméneghi y Puebla, 2014)

Geotecnia

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100

10

1

0.1

Curva Granulométrica (Deméneghi y Puebla, 2014)

0.01

Geotecnia

Se pueden obtener tres parámetros que se determinan de las curvas granulométricas: el diámetro efectivo (effective size), el coeficiente de uniformidad (uniformity coefficient), y el coeficiente de curvatura (curvature coefficient) Diámetro efectivo D10 es el tamaño tal que el 10% en peso del suelo sea igual o menor que D10. D30 y D60 se obtienen de manera análoga al D10. En la figura anterior se muestran D60, D30 y D10 del suelo de la tabla de análisis granulométrico, los cuales valen: D60 = 2.15 mm; D30 = 0.55 mm; D10 = 0.13 mm Se definen el coeficiente de uniformidad y curvatura de la siguiente forma: Coeficiente de uniformidad CU= D60/D10 Suelos muy uniformes tienen valores de Cu ligeramente mayores que 1, mientras que suelos bien graduados exhiben magnitudes grandes de Cu

Geotecnia

Coeficiente de curvatura Cc= D230/D60xD10 Suelos bien graduados muestran valores de Cc comprendidos entre 1 y 3. Obtener el coeficiente de uniformidad y de curvatura del suelo presentado, para demostrar que es un suelo bien o mal graduado.

Geotecnia 100 100

Abertura, mm 1

10

0.1

0.01

90

D10= D30= D60=

0.130 0.198 0.290

Cu= Cc=

2.23 1.04

mm mm mm

% que pasa, en peso

80 70 60 50 40 30 20 10 0

1/2" 3/8" 1/4" 4

10

20

40

60 80 100

200

Malla No.

Curva granulométrica

D60 Cu  D10

2 30

D Cc  D 60  D10

Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

GRANULOMETRÍA PROPIEDADES INDICE w= 23.66 % Gs= 2.65 D10= 0.091 mm D30= 0.165 mm D60= 0.462 mm Cu= 5.08 Cc= 0.65

Malla

Abertura

mm

Porcentaje Porcentaje parcial que

retenido gr

retenido %

pasa %

43.10 33.80 56.50 43.30 51.10 74.00 10.52

13.80 10.82 18.09 13.86 16.36 23.69 3.37

86.20 75.38 57.29 43.42 27.06 3.37

4.750 2.000 0.840 0.420 0.250 0.149 0.074

No. 4 10 20 40 60 100 200 Pasa 200

CLASIFICACION SUCS

Peso suelo

SP-arema mal graduada 312.32 gr

Peso del suelo seco =

Abertura, mm 10

1

0.1

0.01

100 90

% que pasa, en peso

80 70 60 50 40 30 20 10 D60

0 4

10

20

D30 40

60

80 100

D10 200

Malla No. Imagen cortesía Dr. Osvaldo Flores C.

Geotecnia

Distribuciones típicas de tamaño de grano (Holtz et al, 2011)

Geotecnia

Método de separación de materiales m1

63 g

(Σm)

37.5 g 20 g m2 SEPARACIÓN 1

m3

mR1

6.3 g

m3 +mR1=m2

(Σm)1

2g m4 SEPARACIÓN 2 m5

mR2

m5 +mR2 = m4

600 g

(Σm)2

etc.

63 g mP

Geotecnia

m1

masa con la que se inició la prueba;

m2

masa que pasa la malla en la que se hace la primer separación;

m3

fracción de material que se toma de m2 para seguir con la prueba de separación por tamices; y

mR1

material que se separa de m2 y que no se utilizará para la siguiente separación.

m2  m3  mR1 El porcentaje que pasa se obtiene multiplicando la masa que pasa en cada malla por el factor

Geotecnia

Primer separación de material Si es necesario subdividir la muestra, se toma una masa m3 y se tamiza el material en las siguientes mallas. Se obtiene la masa retenida en cada malla y la que pasa la última, m4. Se calcula el porcentaje que pasa multiplicando la masa retenida en cada malla por cien y por el factor

 m4 m2      m 3 m1 

Geotecnia

Segunda separación de material En caso de que exista una segunda separación de material, de la masa m4 se toma la masa m5 y se pasa por el grupo de mallas correspondiente hasta obtener el material que pasa la última malla, m6. En esta segunda separación el porcentaje que pasa se obtiene multiplicando el retenido en cada malla por cien y por el factor

 m6 m4 m2       m 5 m 3 m1 

Geotecnia

Resumiendo, los porcentajes que pasan se obtienen de la siguiente manera: Antes de la separación:

 m1 - ( m)  P  100%  m1   En la primer separación de material:

 m 3 - ( m)1   m 2    100% P1      m3    m1  En la segunda separación de material

 m 5 - ( m) 2   m 4 m 2    100% P2       m5    m 3 m1 

Geotecnia

En las ecuaciones anteriores,

P

las mallas, antes de la separación;

representa el porcentaje que pasa en

 m denota la suma de masa

retenida en las mallas arriba de la considerada;

P1

y

 m 1

denotan los mismas parámetros, sólo que en la primer separación; y

P2

y

 m 2

, lo mismo sólo que en la segunda separación.

El porcentaje de finos se obtiene como:

mp  m4 m2    100% PF     m1  m 3 m1  donde

mp

es la masa que queda en la charola del fondo.

Geotecnia Abertura de malla

Masa retenida

mm

g

75.0

0

Masa que pasa acumulada

Porcentaje retenido

Porcentaje que pasa

%

%

0

100

m1=15 000

63.0

300

15 000 - 300 = 14 700

37.5

900

14 700 - 900 = 13 800

20.0

1250

13 800 - 1 250 = 12 550 = m2

14700 15000 13800 15000 12550 15000

x100

98

Cálculo

1

x100 92

x100

83.7

SEPARACIÓN 1

m3 = 2 275

(10 275) = mR1

6.3

550

2 275 - 550 = 1 725

2.0

450

1 725 - 450 = 1 275 = m4

2 1725 12550 x x100 2275 15000 1275 x 83.7 2275

63.4 46.9

SEPARACIÓN 2

m5 = 200 0.600

90

200 - 90 = 110

0.212

67

110 - 67 = 43

0.063

39

43 - 39 = 4

Pasa 0.063

mp= 4

(1 075) = mR2 110 1275 12550 x x x100 200 2275 15000

43 200 4 200

25.8

x 46.9 10.1

x 46.9 0.9

3

Geotecnia

ANÁLISIS POR HIDRÓMETRO Se utiliza para la granulometría de la fracción fina de una muestra (material que pasa la malla #200). Se basa en la ley de Stokes. Este método es aplicable a partículas entre 0.1 y 0.0005 mm. Consiste en dejar sedimentar una suspensión de material. Se puede precisar la variación del peso volumétrico de la suspensión en función del tiempo. La ley de Stokes permite determinar el diámetro equivalente máximo que al sedimentarse las partículas, estas se encuentran a la altura del bulbo del hidrómetro en un instante dado (t).

Donde h es la viscosidad del agua.

Generalmente, se recurre al análisis combinado si la muestra de suelo contiene más del 25% en peso de partículas retenidas en la malla #200.

Geotecnia Estados y Límites de Consistencia de los suelos

El concepto de plasticidad se utiliza para fines de clasificación de suelos finos (partículas menores que la malla #200). Se dice que el suelo exhibe un comportamiento plástico cuando presenta las siguientes características: • • •

Se le aplica carga y el cuerpo se deforma; al remover dicha carga la deformación no se recupera; es decir, el cuerpo presenta una deformación irrecuperable. La deformación ocurre a volumen constante (sin variación volumétrica apreciable) El cuerpo se deforma sin desmoronarse ni agrietarse.

Consistencia representa la mayor o menor resistencia que el suelo ofrece para cambiar de forma y está en función del contenido de agua y de la mineralogía de las partículas. La consistencia está relacionada con las fuerzas de atracción entre partículas individuales o agregados de estas partículas.

Geotecnia

Volumen de la mezcla suelo-agua

Estados de consistencia de un suelo fino remoldeado al ir perdiendo agua (Deméneghi y Puebla, 2014) Estado Sólido

Estado semi-sólido

LC

Estado plástico

LP

Estado Semi-líquido

LL

Contenido de agua (%)

Distinguimos los siguientes límites entre los estados, conocidos como límites de consistencia o límites de Atterberg: Límite Líquido (LL). Contenido de agua correspondiente a la frontera entre el estado semilíquido y el estado plástico. Límite Plástico (LP). Contenido de agua correspondiente a la frontera entre el estado plástico y semisólido. Límite de Contracción (LC). Contenido de agua correspondiente a la frontera entre los estados semisólido y sólido.

Geotecnia

Determinación de los límites de consistencia: • •

Método de Casagrande Método del cono

MÉTODO DE CASAGRANDE PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO (ASTM D-4318) Se basa en la Copa de Casagrande, consiste en usar una copa semiesférica de bronce o latón que es repetidamente golpeada contra una base de hule duro (micarta 221), anexo tiene un tacón del mismo material. El tacón y la copa giran en torno a un eje unido a la base. La altura de caída es de 10 mm y se opera con una frecuencia de 2 caídas por segundo, la copa tiene un radio interior de 54 mm, espesor de 2 mm y un peso de 200±20 g incluyendo el tacón. El procedimiento consiste en preparar varias muestras de suelo con diferentes contenidos de agua, dejar en reposo las muestra (en frascos de vidrio con tapa), durante 24 hrs. Después se colocan cada una de las muestras en la copa de Casagrande, con una ranura trapecial de acuerdo con las dimensiones de la siguiente figura. Para efectuar la ranura se requiere una espátula especial que se pasa a través de la muestra, manteniéndola normal a la superficie, a lo largo del meridiano que pasa por el centro del tacón, con un movimiento de arriba hacia abajo. El límite liquido se define como el contenido de agua del suelo para el cual la ranura se cierra en una longitud de 12.7 mm a los 25 golpes.

Geotecnia

Geotecnia

PROCEDIMIENTO

Accesorios para realizar la prueba

Suelo en la copa de Casagrande

Preparación del contenido de agua

Ranurado del suelo

Geotecnia

PROCEDIMIENTO

Cierre de 12.7 mm

Pesaje

Geotecnia LÍMITE LÍQUIDO Ensaye Tara No.

No.

COPA DE CASAGRANDE

Número

Peso de tara+

Peso de tara

Peso del

Peso de

Peso del

Contenido

de golpes

suelo húmedo g

+ suelo seco g

agua g

la tara g

suelo seco g

de agua

%

1

25

44

78.187

70.426

7.761

67.885

2.541

305.43

2 3 4

135 27 4

33 19 13

71.418 79.031 79.874

65.048 70.425 73.035

6.370 8.606 6.839

63.006 67.771 71.018

2.042 2.654 2.017

311.95 324.27 339.07

350

Contenido de agua, w(%)

w = -26.839Ln(N) + 406 340

Línea de ajuste

330

320

310

300

1

10 Número de golpes

100

Geotecnia

MÉTODO DEL CONO SUECO PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO Consiste en un cono metálico con un ángulo de 60° y un peso total de 60 g, el cual está suspendido arriba y en contacto con la muestra de suelo. El cono se libera de su freno por 5 segundos y se mide la penetración en mm. El contenido de agua correspondiente a una penetración de 10 mm define el límite líquido. Se hacen varias determinaciones y se ajusta una línea recta.

Previo a la penetración

Durante la penetración

Geotecnia LÍMITE LÍQUIDO Ensaye Tara No.

Peso del cono=

CONO SUECO

= 60

60 g

o

Penetración

Peso de tara+

Peso de tara

Peso del

Peso de

Peso del

Contenido

del cono

+ suelo seco g

agua g

la tara g

suelo seco g

de agua

mm

suelo húmedo g

No.

%

1

2

6.1

76.397

72.977

3.420

71.152

1.825

187.40

2

55

9

66.357

62.994

3.363

61.426

1.568

214.48

3 4

33 321

14.4 20

75.475 72.456

70.018 65.729

5.457 6.727

67.946 63.570

2.072 2.159

263.37 311.58

330

w= 104Ln() - 7.1657

Contenido de agua, w(%)

310

Línea de ajuste

290 270 250 230 210 190 170

1

10 Penetración del cono, mm

100

Geotecnia

MÉTODO DEL CONO INGLÉS PARA DETERMINAR EL LÍMITE LÍQUIDO Consiste en un cono metálico con un ángulo de 30° y un peso total de 80 g, el cual está suspendido arriba y en contacto con la muestra de suelo. El cono se libera de su freno por 5 segundos y se mide la penetración en mm. El contenido de agua correspondiente a una penetración de 20 mm define el límite líquido. Se hacen varias determinaciones y se ajusta una línea recta.

Previo a la penetración

Durante la penetración

Geotecnia

LÍMITE PLÁSTICO Se determina formando rollitos de 3 mm de diámetro (1/8”), sobre una hoja o sobre una placa de vidrio; si para ese diámetro el suelo se empieza a romper en pedazos, se dice que el suelo está en el límite plástico.

3.18 mm

Suelo en el límite plástico

Pesaje

A la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico se le denomina índice de plasticidad o índice plástico Índice plástico  IP=LL-LP

Geotecnia

MÉTODO DEL CONO PARA DETERMINAR EL LÍMITE PLÁSTICO Se determina repitiendo la prueba con un cono de la misma geometría, pero de un peso de 240 g. El límite plástico se obtiene mediante la siguiente expresión. LP=LL-4.2Dw Donde Dw es la separación en términos de contenido de agua, entre las dos rectas que aparecen.

t=5 s

Geotecnia

En el rango plástico, la cohesión es pequeña y permite el movimiento de partículas, pero es tan grande para que las partículas puedan mantener la nueva posición deformada. Resist. suelo en el LL≈2 kPa Resist. suelo LP≈200 kPa IP=Incremento del contenido de agua necesario para reducir la resistencia del suelo cien veces. Las variables que gobiernan la prueba de cono son: la masa, m; el ángulo del cono, a; la penetración, d y la resistencia no drenada del suelo, Cu. Wood y Wroth (1978) obtuvieron: ka = factor del cono (depende el ángulo del cono)

Donde c es un parámetro que toma en cuenta los efectos del suelo y cono (fricción o adhesión) y g es la gravedad (9.81 m/s2). Basándose en CSSM, Wood (1990) obtuvo la sig. expresión: Una gráfica del contenido de agua versus penetración del cono (escala log) debe dar una recta con pendiente 2l/Gs, de donde se puede obtener la compresibilidad del suelo, l. Si los ensayos se efectúan con dos conos de geometría similar, pero con masas m1 y m2, se obtienen dos rectas paralelas con una separación de contenido de agua Dw, según la expresión:

Wood (1990) recomienda el uso de esta expresión, la cual además es útil para calcular l.

Geotecnia

ÍNDICE PLÁSTICO, IP. Es la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico, PI=LL-LP. Skempton (1953) define la actividad de la arcilla A como: La actividad es indicador de los potenciales problemas de expansióncontracción, asociados con una arcilla específica. A mayor actividad, mayor potencial expansión-contracción.

A=

%

µ

Skempton (1953)

ÍNDICE DE CONSISTENCIA, Ic. =

Grim (1968)

−

ÍNDICE DE LIQUIDEZ, IL. =

−

=

−

Geotecnia CARTA DE PLASTICIDAD PARA SUELOS FINOS, Casagrande (1932) 60 ine L " "U

50 Plasticity Index (PI)

ine L " "A

40 CH

OH r o

30

Plasticity Index (PI)=LL-LP OL r o CL

20

MH or OH

10 7 4

ML or OL

CL-ML

0 0

10

16

20

25.5

30

40

50

60

Liquid Limit (LL)

70

80

90

100

110

Geotecnia SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS Los suelos con propiedades similares se clasifican en grupos y subgrupos. Los sistemas de clasificación proporcionan un lenguaje común para expresar en forma concisa las características generales de los suelos 1. CLASIFICACIÓN TEXTURAL El USDA (United States Department of Agriculture) desarrolló una clasificación textural con los siguientes límites de tamaños:

Fragmentos gruesos >2.0 mm Arena 0.05-2.0 mm Limo 0.002-0.05 mm Arcilla 50%

se trata de un suelo fino

Geotecnia

SISTEMA SUCS, Casagrande (1942)

CLASIFICACIÓN SUCS (ASTM D-2487)

SUELOS GRUESOS

SUELOS FINOS

Más del 50% se retiene en la malla No. 200

Más del 50% pasa por la malla No. 200

GRAVAS

ARENAS

% Gravas > % Arenas

% Arenas > % Gravas

Geotecnia

Geotecnia

Suelos Gruesos SIMBOLO DE GRUPO

NOMBRE DE GRUPO

Geotecnia

SIMBOLO DE GRUPO

NOMBRE DE GRUPO

Geotecnia

Suelos Finos

Geotecnia

Suelos Finos con materia orgánica

Geotecnia

Descripción e Identificación de Suelos_Procedimiento Visual y al Tacto (ASTM D-2488) SUELOS GRUESOS • • • • • • • • •

Angulosidad Forma Color Olor Condiciones de humedad Reacción al Acido clorhídrico Cementación Estructura Dureza

Geotecnia

SUELOS GRUESOS (ASTM D-2488)

Angulosidad.- Describir la angulosidad de las partículas de arena, grava, cantos rodados y boleos, como angulosa, sub-angulosa, sub-redondeada o redondeada. Descripción Angular Sub-angular Sub-redondeada Redondeada

Angular

Criterio Las partículas tienen bordes afilados y lados relativamente planos con superficies rugosas. Las partículas son similares a la descripción de las angulares pero con bordes redondeados. Las partículas tienen lados planos pero tienen bordes y esquinas bien redondeados. Las partículas tienen curvas suaves con bordes.

Sub-angular

Sub-redondeada

Redondeada

Geotecnia

Forma.- Describir la forma de las partículas de grava, cantos rodados y boleos como planas, alargadas, o planas y alargadas si satisfacen el criterio de la Tabla siguiente. De otro modo no mencionar la forma. Indicar la fracción de las partículas que tienen la forma identificada. La forma de las partículas deberá ser descrita como sigue donde longitud, ancho y espesor se refiere a las dimensiones más grande, intermedia y mas pequeña de una partícula respectivamente (ver Figura). Plana Alargada Plana y alargada

Partículas con una relación ancho/espesor > 3. Partículas con una relación largo/ancho > 3. Partículas que cumplan con ambos criterios anteriores.

Espesor

Geotecnia

Color.- Describir el color. El color es una propiedad importante en la identificación de suelos orgánicos, y dentro de una misma localidad puede ser útil para identificar materiales con el mismo origen geológico. Si la muestra contiene estratos de diferentes colores, esto debe ser notado y todos los colores representativos deben ser descritos. Si el color es identificado en muestras secas, esto también debe de ser reportado. COLOR

DESCRIPCIÓN

Uniforme Manchas Moteado Marmoleado Bandeado

Un color discordante, de tamaño apreciable sobre un fondo uniforme. Manchas pequeñas (pecas) sobre un mismo fondo. Dos o más colores que ocurren con igual frecuencia. No hay predominio de color. Colores distintos dispuestos en banda.

Geotecnia

Olor.- Describir el olor. Suelos con un significante contenido de materia orgánica usualmente tienen olor distintivo de vegetación en descomposición. Esto es especialmente aparente en muestras frescas, pero cuando estas están secas, el olor puede ser revivido calentando una muestra humedecida. Si el olor es inusual este también debe ser descrito. Condiciones de humedad.- Describir las condiciones de humedad como seco, húmedo o mojado, de acuerdo con el criterio descrito en la siguiente Tabla.

Descripción Seco Húmedo Mojado

Criterio Ausencia de humedad, polvoriento, seco al tacto. Húmedo pero sin presencia visible de agua. Agua libre visible, usualmente estos suelos se encuentran debajo del NAF.

Geotecnia

Reacción al ácido clorhídrico (HCl).- Describir la reacción al ácido clorhídrico como nula, débil o fuerte, de acuerdo con el criterio mostrado en la siguiente Tabla. Ya que el carbonato de calcio es un agente cementante común, un reporte de su presencia sobre las bases de la reacción con el ácido clorhídrico es importante. Descripción Nula Débil Fuerte

Criterio No hay ninguna reacción visible. Existe reacción, con burbujas formándose lentamente. Reacción violenta, con burbujas formándose inmediatamente.

Cementación.- Describir la cementación de suelos granulares intactos como débil, moderada, o fuerte, de acuerdo con el criterio de la Tabla siguiente: Descripción Débil Moderada Fuerte

Criterio Se desmorona o rompe con el manejo o con una pequeña presión de los dedos. Se desmorono o rompe con una considerable presión en los dedos. No se desmorono o rompe con la presión de los dedos.

Geotecnia

Estructura.- Describir la estructura de suelos intactos de acuerdo con el criterio siguiente: Descripción Estratificada Laminada Fisurada Alisada Bloque Lente Homogéneo

Criterio Estratos alternados de diferente material o color con al menos 6 mm de espesor. Estratos alternados de diferente material o color con espesor menor a 6 mm. Se rompe a lo largo de planos definidos o fracturas. Planos de fractura que parecen pulidos o lustrosos, algunas veces estriados. Suelo cohesivo que puede ser fragmentado en pequeños grumos angulares que tienen mayor resistencia a la fragmentación. Inclusiones de pequeñas bolsas de suelos diferentes. El mismo color y apariencia a través de toda la muestra.

Tamaño máximo de partículas.- Describir el tamaño máximo de partículas con base en la información presentada en la Tabla siguiente:

Partícula Boleo Canto rodado Grava Arena gruesa Arena media Arena fina Limo Lente

Tamaño en mm > 300 150 – 300 4.750 – 75.00 2.000 – 4.750 0.425 – 4.750 0.075 – 0.425 0.002 – 0.075 < 0.002

Geotecnia

Dureza.- Describir la dureza de las partículas individuales de suelos gruesos como dura, o establecer que pasa cuando las partículas son golpeadas con un martillo, por ejemplo, las partículas grava se fracturan con un considerable golpe de un martillo. “Dura” significa que las partículas no se rompen, fracturan o desmoronan por el golpe del martillo.

Geotecnia

SUELOS FINOS (ASTM D-2488)

Seleccionar una muestra representativa del material para su examinación. Remover las partículas más grandes que la malla No. 40 (arena media y mayores) hasta obtener aproximadamente un puño de espécimen. Usar este espécimen para realizar pruebas de resistencia en estado seco, dilatancia y tenacidad. Resistencia en estado seco.- De un espécimen, seleccionar suficiente material para moldear una esfera o cubo de aproximadamente 1” (25 mm) de diámetro o lado. Permitir que las esferas o cubos moldeados sequen al aire o al sol, o por medios artificiales, siempre y cuando la temperatura no exceda los 60°C. Probar los especímenes secos aplastándolos entre los dedos y registrar la resistencia como nula, baja, media, alta o muy alta de acuerdo con el criterio de la Tabla siguiente:

Geotecnia

Descripción Nula Baja Media Alta Muy alta

Criterio El espécimen seco se desmorona en polvo solo con la presión por manipulación. El espécimen seco se desmorona en polvo con algo de presión de los dedos. El espécimen seco se rompe en pedazos o se desmorona con una considerable presión de los dedos. El espécimen seco no puede romperse con la presión de los dedos. El espécimen seco no puede romperse entre el pulgar y una superficie dura.

Clasificación ML CL CL o MH CL o MH CH

Geotecnia

Prueba de dilatancia.- Del espécimen, seleccionar suficiente material para moldearlo en una bola de ½” (12 mm) de diámetro. Esparcir la bola de suelo en la palma de la mano con la hoja de un cuchillo o con una espátula pequeña. Agitar horizontalmente, golpeando un lado de la mano vigorosamente contra la otra varias veces. Notar la reacción del agua apareciendo en la superficie del suelo. Descripción

Nula Lenta

Rápida

Criterio Clasificación Ningún cambio visible en el espécimen. CH El agua aparece lentamente en la superficie del espécimen durante el MH o CL agitado y no desaparece o desaparece lentamente al apretarlo. El agua aparece rápidamente en la superficie del espécimen durante el ML agitado y desaparece rápidamente al apretarlo.

Geotecnia

Tenacidad.- El espécimen es moldeado en un rollo con las manos hasta un diámetro de 1/8” (3 mm). Si la muestra está demasiado húmeda para moldearla, esta es esparcida hasta lograr un espesor muy delgado a fin de permitir la perdida de agua por evaporación. Una vez formado el rollo, remoldear la muestra y formarlo nuevamente. El rollito de suelo húmedo que no se agrieta ni se desintegra fácilmente es una arcilla, si sucede lo contrario es un limo. Descripción Baja Media Alta

Criterio Clasificación Solamente una pequeña presión es requerida para formar ML el rollo cerca del límite plástico. El rollo es débil y suave. Una presión media es requerida para formar el rollo cerca CL o MH del límite plástico. El rollo tiene una rigidez media. Una considerable presión es necesaria para formar el rollo CH cerca del límite plástico. El rollo tiene una alta rigidez.

Geotecnia

Consistencia .- Para la integridad de suelos de grano fino se describe la consistencia como muy blanda, blanda, firme, dura y muy dura. Descripción Muy blanda Blanda Firme Dura Muy dura

Criterio No se requiere presión para penetrar el pulgar en el suelo más de 1” (25 mm) El pulgar se hunde fácilmente. Se puede moldear fácilmente con los dedos. Se requiere presión para que el pulgar penetre o deje huella. Es decir, opone resistencia a la deformación. El pulgar no penetra. Opone mucha resistencia a la deformación. Se puede marcar con una uña. No se marca al suelo ni con el pulgar ni con la uña.