Capitulo i

CAPITULO I: Índice y propiedades del suelo
CAPITULO UNO
ÍNDICE Y PROPIEDADES DEL SUELO
1. DEFINICIÓN DE LOS TÉRMINOS MÁS USUALES
Dentro el estudio de la mecánica de suelos, es importante definir algunos términos técnicos de uso
común que difieren del concepto o idea popular que se tiene acerca de ellos.
 ABSORCION: Agua que es retenida en el suelo o roca, después de 24 h.
 ADHESION: Resistencia al corte entre el suelo y otro material cuando la presión que se aplica
externamente es cero.
 AGREGADO: Un material granular duro de composición mineralógica, usado para ser mezclado
en diferentes tamaños.
 AGREGADO ANGULAR: Son aquellos que poseen bordes bien definidos formados por la
intersección de caras planas rugosas.
 AGREGADO BIEN GRADADO: Agregado cuya gradación va desde el tamaño máximo hasta el
de un relleno mineral con el objeto de obtener una mezcla bituminosa con un contenido de vacíos
controlado y alta estabilidad.
 AGREGADO DE GRADACION ABIERTA: Agregado que contiene poco o ningún relleno
mineral, y donde los espacios de vacíos en el agregado compactado son relativamente grandes.
 AGREGADO DE GRADACION FINA: Agregado cuya gradación es continúa desde tamaños
gruesos hasta tamaños finos, y donde predominan estas últimas
 AGREGADO DE GRADACION GRUESA: Agregado cuya gradación es continúa desde tamaños
gruesos hasta tamaños finos, y donde predominan los tamaños gruesos.
 AGREGADO DENSAMENTE GRADADO: Agregado con una distribución de tamaños de
partícula tal que cuando es compactado, los vacíos que resultan entre las partículas, expresados como
un porcentaje del espacio total ocupado, son relativamente pequeños.
 AGREGADO FINO: Agregado que pasa el tamiz (N°4).
 AGREGADO GRUESO: Agregado retenido en el tamiz (N°4).
 AGUA ABSORBIDA: Agua que es retenida mecánicamente en el suelo o roca.
 ALMACENAMIENTO (estabilidad al): Ensayo que sirve para determinar si ha habido
un asentamiento en el almacenamiento de un asfalto modificado.
 ALUVIAL (aluvional): Suelo que ha sido transportado en suspensión por el agua y luego depositado
sedimentándose.
 ANALISIS MECANICO: Sirve para determinar la granulometria en un material o la determinación
cuantitativa de la distribución de tamaños.

 ANGULO DE FRICCION EXTERNA: (ángulo de la fricción con una pared o muro), entre la
abscisa y la tangente de la curva que representa la relación de la resistencia al corte entre el esfuerzo
normal que actúa entre el suelo y la superficie a otro material.
Nota: Se recomienda consultar un texto de Mecánica de Suelos.
 ANGULO DE FRICCION INTERNA ó ROZAMIENTO INTERNO
(grados): (ángulo de resistencia al corte), es aquel que se produce entre la tensión normal y la
tangente de la envoltura del circulo de MOHR, en el punto que representa una condición de falla en
un material sólido.
 ANGULO DE REPOSO, α (grados): El que se produce entre lo horizontal y el talud máximo que
el suelo asume a través de un proceso natural.
 ARENA MOVEDIZA (quicksana): Condición según lo cual el agua fluye hacia arriba con
velocidad suficientemente como para reducir significativamente la capacidad de soporte del suelo
con un decrecimiento de su presión integranular.
 ASENTAMIENTO: Efecto de descenso del terreno bajo la cimentación de una edificación
ocasionado por las cargas que se transmiten al mismo.
 BANCO DE GRAVA: Material que se encuentra en depósitos naturales y usualmente mezclada en
mayor ó menor cantidad con material fino, como la arena o la arcilla, resultando en diferentes
combinaciones; por ejemplo arcilla gravosa, arena gravosa, grava arcillosa, grava arenosa, etc.
 BARRENO: Instrumento en forma de espiral, con un elemento helicoidal.
 CAL- Oxido de calcio CaO : Adopta la denominación de cal rápida e hidratada, según su proceso
de producción.
 CALICATA (Perforación): Que se realiza en un terreno, con la finalidad de permitir la observación
de los estratos del suelo a diferentes profundidades y eventualmente obtener muestras generalmente
disturbadas.
 CANTO RODADO: Partícula de roca redondeada o semi-redondeada que pasa la zaranda de 3” y
son retenidas en la malla Nº 4.
 CARBURO DE CALCIO: Material utilizado en instrumentos destinados a medir el porcentaje (%)
de humedad de suelos, materiales, etc., en forma rápida y muy aproximada.
 CBR (California Bearing Ratio): Valor soporte de un suelo o material, que se mide por la
penetración de una fuerza dentro de una masa de suelo.
 CEMENTACIÓN: Proceso de endurecimiento que ocurre en ciertas arenas.
 CHANCADO (Triturado): La porción total sin tamizar que resulta de un triturador de piedra.
 COHESION: La resistencia al corte de un suelo, a una tensión normal. Fuerza de atracción entre
partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo
 COHESION (aparente): En suelos granulares debido a fuerzas de capilaridad.

 COLOIDALES (partículas): Tamaño tan pequeños que ejercen una actividad superficial apreciable
sobre las propiedades del agregado.
 COMPACTACION: Densificación de un suelo por medio de una manipulación mecánica.
 COMPRESION: Acción de comprimir un material aplicando una carga que puede ser axial,
existiendo variantes en ensayos como: no confinada, triaxial y entre estos el ensayo consolidado no
drenado; el ensayo drenado, el ensayo no consolidado no drenado y que sirven para medir el ángulo
de fricción interna ØF); la cohesión (c), cuyos valores se emplean en análisis de estabilidad en
estructuras (fundaciones), cortes, taludes, muros de contención, etc.
 COMPRESION NO CONFINADA: Procedimiento para determinar la resistencia al corte de un
suelo.
 CONSISTENCIA: Relativa facilidad con que el suelo puede fluir y deformarse.
 CONSOLIDACION: Reducción gradual en volumen de un suelo, como resultado de un incremento
de las tensiones de compresión.
Proceso de reducción de volumen de los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado
por la actuación de solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo
generalmente largo.
Es la reducción gradual de volumen del suelo por compresión, debido a cargas estáticas. También
puede darse por pérdida de aire o agua.
Puede haber:
Consolidación Inicial (comprensión inicial)
Consolidación Primaria.
Consolidación Secundaria.
 CONSOLIDACION (ensayo): Es una prueba en la cual el espécimen está lateralmente confinado en
una arcilla y es comprimido entre dos superficies porosas.
 CONTRACCION: Esfuerzo lineal asociado con un decrecimiento en longitud.
 CONTRACCION (factores): Parámetros relativos a cambios de volumen de un suelo.
 CORTE (directo): Ensayo según el cual un suelo sometido a una carga normal falla al moverse una
sección con respecto a otra.
 CUARTEO: Procedimiento de reducción del tamaño de una muestra.
 CURVA DE COMPACTACION (curva de Proctor): que relacione el peso unitario seco (densidad)
y el contenido de agua del suelo para un determinado esfuerzo de compactación.
 DENSIDAD EN EL SITO (in situ): Procedimiento para determinar el peso unitario de los suelos en
el terreno.
 ELASTICIDAD: Propiedad del material que hace que retorne a su forma original después que la
fuerza aplicada se mueve o cesa.

 DENSIDAD RELATIVA: Propiedad índice de estado de los suelos que se emplea normalmente en
gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen reducida cantidad de partículas menores que 0.074
mm (tamiz # 200). La densidad relativa indica el grado de compactación del material y se emplea
tanto en suelos naturales como en rellenos compactados.
 EMPUJE ACTIVO Empuje provocado debido a la deformación lateral del suelo, disminuyendo la
tensión horizontal hasta un valor mínimo donde se alcance un estado tensional de falla.
 EMPUJE PASIVO Empuje provocado debido a la deformación lateral del suelo, aumentando la
tensión horizontal hasta un valor máximo donde se alcance un estado tensional de falla.
 EMPUJE DE REPOSO: Empuje provocado debido a un confinamiento lateral total
de manera que un punto en el suelo se deforme libremente en sentido vertical mientras que lateralmente
la deformación es nula.
 ESFUERZO EFECTIVO: Esfuerzo transmitido a través de la estructura sólida del
suelo por medio de los contactos intergranulares. Se ha definido en forma cuantitativa como la
diferencia entre el esfuerzo total y la presión de poro.
 ESFUERZO NORMAL Esfuerzo interno o resultante de las tensiones perpendiculares (normales) a
la sección transversal de un prisma mecánico.
 ESFUERZO ORTOGONAL: Esfuerzo perpendicular o en ángulo recto.
 ESFUERZO CORTANTE: Esfuerzo interno o resultante de las tensiones paralelas a la sección
transversal de un prisma mecánico como por ejemplo, una viga o un pilar.
 EQUIVALENTE DE ARENA: Determinación del contenido de polvo fino nocivo (sucio) en un
material ó medidor de la cantidad de limo y arcilla según el ensayo respectivo.
 ESTABILIDAD: La habilidad de una mezcla asfáltica de pavimentación de resistir deformación bajo
las cargas impuestas. La estabilidad es una función de la cohesión y la fricción interna del material.
 EXCENTRICIDAD: Distancia medida a partir del centroide de área de la cimentación al lugar de
aplicación de la carga puntual.
 FINOS: Porción de suelo más fino que la malla Nº 200.
 FLUENCIA PLÁSTICA: Deformación de un material plástico producida por una fatiga superior al
límite elástico del material, que le produce un cambio permanente de su forma. También llamada
deformación plástica.
 GRAVEDAD ESPECIFICA DEL SUELO: Determina el Peso Específico de un suelo con el
Picnómetro, siendo la relación entre el peso en el aire de un cierto volumen de sólidas a una
temperatura dada.
 HORIZONTE (suelo): Una de las capas de un perfil de suelos.
 HUMEDAD: Porcentaje de agua en suelo o material
 INDICE DE FORMA (agregados): Permite medir las características de forma y textura.
 LIMITE LIQUIDO: Contenido de agua del suelo entre el estado plástico y el líquido de un suelo.

 LÍMITE PLASTICO: Contenido de agua de un suelo entre el estado plástico y el semi-sólido
 LIQUEFACCION: Proceso de transformación del suelo del estado sólido al estado líquido.
 MALLA: La abertura cuadrada de un tamiz.
 MATERIA ORGANICA (suelos): Elementos perjudiciales en un suelo o material: turba, raíces, etc.
 MUESTRAS DE CAMPO: Materiales obtenido de un yacimiento, de un horizonte de suelo y que se
reduce a tamaños, cantidades representativos y más pequeñas según procedimientos establecidos.
 MUESTREADORES: Instrumentos que permiten obtener muestras, existiendo: los muestradores de
pistón y los de tubo abierto. Los primeros son los mejores.
 PENETRÓMETRO Instrumento que sirve para evaluar el estado del terreno.
 PERMEABILIDAD: Capacidad de la roca de conducir un líquido o un gas.
 PESO ESPECIFICO (productos asfálticos): Sólidos y semisólidos. Relación del peso de un
volumen dado de material a 25ºC y el peso de un volumen aquel de agua a la temperatura indicada.
 PRESIÓN DE PORO Presión del agua que llena los espacios vacíos entre las partículas de suelo. El
fluido en los poros es capaz de transmitir esfuerzos normales pero no cortantes por lo que es
inefectivo para proporcionar resistencia al corte, por ello se le conoce a veces como presión neutra.
 PRESIÓN DE CONFINAMIENTO Presión aplicada por medio del agua en la cámara para ensayo
triaxial, con la finalidad de generar el efecto del suelo que rodea la muestra en estado natural.
 PREFABRICADO Se dice del elemento o pieza que han sido fabricados en serie, para facilitar el
montaje o construcción en el lugar de destino.
 PH: Indice de acidez o alcalinidad de un suelo o concentración de ion hidrógeno.
 PH (emulsiones): Proceso por medio de diferencia de potencias.
 PICNOMETRO: Recipiente de vidrio, forma cilíndrica o cónica.
 PIEZOMETRO: Aparato que mide la carga en un punto por debajo de la superficie.
 POISE: Una unidad de centimetro-gramo-segundo de viscosidad absoluta, correspondiente a la
viscosidad de un fluido en donde un esfuerzo de una dina por centímetro cuadrado es requerido para
mantener una diferencia de velocidad de un centímetro por segundo entre dos planos paralelos del
fluido, orientados en la dirección del flujo y separados por una distancia de un centímetro.
 POROSIDAD - RELACION: Entre el volumen de vacíos del agregado dentro de los intersticios de
la roca y el volumen total.
 PUNZONAMIENTO Esfuerzo producido por tracciones en una pieza debidas a los esfuerzos
tangenciales originados por una carga localizada en una superficie pequeña de un elemento
bidireccional alrededor de su soporte.
 RELACIONES HUMEDAD/DENSIDAD (Proctor): Humedad vs. P.U. de suelos compactados.
 RELLENO MINERAL: Un producto mineral finamente dividido en donde más del 70 por ciento
pasa el tamiz de 0.075 mm (#200). La caliza pulverizada constituye el relleno mineral fabricado más

común. También se usan otros polvos de roca, cal hidratada, cemento Portland, y ciertos depósitos
naturales de material fino.
 SIFONAMIENTO Movimiento ascendente de las aguas subterráneas a través de drenajes o ascensión
capilar. Como consecuencia produce una pérdida de la capacidad portante del suelo.
 SOBRECARGA Carga extra aplicada.
 SUELO COHESIVO Suelo, que no estando confinado, tiene considerable resistencia cuándo se ha
secado al aire, y tiene una cohesión importante cuando está sumergido.
 SUELO CONSOLIDADO: Suelo arcilloso que nunca en su historia geológica ha soportado las cargas
actuales. Es una arcilla generalmente compresible.
 SUELO NO COHESIVO: Suelo que, cuándo está confinado, tiene poca o ninguna resistencia cuándo
está secada al aire, y que tiene poca o ninguna cohesión cuando está sumergido.
 SUELO PRECONSOLIDADO: Suelo arcilloso que recibe hoy en día cargas menores de las que en
su historia geológica ha recibido. Es una arcilla generalmente dura.
2. DIVERSOS PROBLEMAS DE APLICACIÓN DE LA MECANICA DE SUELO
CIMENTACIONES:
 Edificios, puentes, carreteras, túneles, muros, torres, canales, presas deben cimentarse sobre la
superficie de la tierra o dentro de ella, Y ES NECESARIO UNA ADECUADA CIMENTACION.
ZAPATAS – CIMENTACIONES SUPERFICIALES CIMENTACIONES PROFUNDAS

TERRAPLENES: Empleado en rellenos-mejoramientos
3. EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION
 El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye el
único material disponible localmente.
 Empleado en construcción de monumentos, tumbas, viviendas, vías de comunicaciones y
estructuras para retención de agua.
 Necesidad del Ingeniero de seleccionar el tipo adecuado de suelo, método de colocación y control
en la ejecución de la obra. (Relleno)
TALUDES Y EXCAVACIONES
Estabilización de
suelos blandos Pared reforzada
Pendiente
Pilar de un
puente
Terraplén

PRESA DE TIERRA
TALUD
NATURAL
EXCAVACIÓN DE SUELOS

CANALES DE IRRIGACION
ESTRUCTURAS ENTERRADAS Y DE RETENCION
 Tuberías enterradas
 Estructuras de retención y/o sostenimiento
 Ejecución defectuosa
 Carga de construcciones superiores a la proyectada
 Flexión de la tubería por asentamiento de la cimentación o hundimiento.
4. PROBLEMAS ESPECIALES DE INGENIERIA DE SUELOS
 Vibraciones
 Explosiones/Terremotos
 Almacenamiento de fluido industriales (En depósito de tierra)
 Helada (Expansión)
 Hundimientos Regionales
 Tipos de problemas geotécnicos:
o Asentamientos del terreno
o Expansión del terreno
o Agrietamientos del terreno y las estructuras
o Deslizamientos
o Erosión del terreno

5. LOS PROBLEMAS GEOTÉCNICOS PUEDEN INDUCIR:
 Pérdida de vidas
 Damnificados
 Cierre y daños a vías de comunicación
 Daños a edificaciones y vehículos
 Daños graves a servicios públicos
En la mayoría de los casos estos problemas son previsibles y evitables
 Si se siguen instrucciones simples
 Se recurre a expertos en la materia
6. INDICIOS DE PROBLEMAS GEOTÉCNICOS
 Puertas y ventanas que se traban o están descuadradas, o con dificultades para abrir o cerrar.
 Grietas nuevas o grietas visiblemente reparadas en la estructura y en obras exteriores.
 Desniveles entre pisos y terreno. El terreno ha bajado dejando el piso al aire en algunos sectores.
 Depresiones en el terreno. Un jardín en áreas planas o en pendiente, normalmente no debe tener
formas onduladas.
 Levantamientos del terreno y de aceras. A veces estos levantamientos son debidos a raíces de
árboles. Si esto no es evidente, pueden ser por expansión del suelo.
 Grietas en el suelo en forma de media luna. Las grietas en el terreno siempre son indicio de algún
problema geotécnico.
 Terreno con topografía original escalonada. Indicio de movimientos antiguos que pueden
reactivarse, o de un movimiento actual lento pero continuo.
 Escarpas que muestran suelo “fresco” o escarpas viejos cubiertos por vegetación Estas son
evidencias claras de deslizamientos.
 Muros, cercas, postes, o cualquier otra cosa que no esté aplomada o alineada en su forma natural
Estos son indicios de que el terreno se está moviendo, arrastrando o empujando obras enterradas.
 Árboles inclinados: son indicadores menos confiables de movimientos, pues tienden a doblarse
en búsqueda de la luz solar. Cuando se presentan muy inclinados o inclinados en diferentes
direcciones, pueden ser indicio de deslizamientos o reptación superficial.
 Taludes verticales o con pendientes abruptas. Los taludes pueden lucir estables, pero la
descomposición con el tiempo de los materiales que los constituyen, puede originar su
deslizamiento.

7. INTRODUCCION A LA GEOLOGIA
El término suelo tiene un significado muy específico para los ingenieros de diversas
especialidades:
 Para el ingeniero agronomo-agricola el suelo es denominado como capa vegetal,
caracterizado por un estrato superficial de suelo altamente meteorizado, rico en humus y
capaz de soportar el crecimiento de la vegetación, de espesor frecuente inferior a los 0.50-
1.00 mts.
 Desde el punto de vista del Ingeniero Civil representa la roca fragmentada, de todo tipo y
representa la corteza terrestre visible, que no supera los 80 mts de profundidad, hasta donde
a la fecha han llegado sus cimentaciones.
 Para el geólogo, el suelo lo denomina roca, es todo lo que constituye la corteza terrestre.
8. CONSTITUCIÓN DE LA TIERRA:
El análisis de las observaciones sismológicas ha permitido estimase la composición interna de la
tierra, sintetizada en:
Es importante reconocer que el conocimiento directo de la tierra es mínimo.
Se calcula que sólo 8 elementos químicos contribuyen con más del 98% del peso de la corteza
terrestre, representando una simplicidad asombrosa:
Oxigeno 46.6% Silicio 27.7%
Aluminio 8.1% Hierro 5.0%
Calcio 3.6% Sodio 2.8%
Potasio 2.6% Magnesio 2.1%

Resto pequeños porcentajes de elementos raros: Titanio. Hidrogeno, fósforo y otros
La combinación de los elementos químicos forman una inmensidad de minerales, que en el
campo de la ingeniería civil son limitados, sintetizados como:
*Los cuarzos
*Los feldespatos
*Las micas
*Los carbonatos.
Estos a su vez forman nuestros suelos:
SÍMBOLO DESCRIPCIÓN LEYENDA
Suelos Gruesos
G Grava
S Arena
Suelos Finos
M Limo
C Arcilla
Suelos con % de materiales
contaminados
O Limos orgánicos y arcilla
Pt Turba y suelos altamente orgánicos
9. COLORES ASOCIADOS CON LOS COMPONENTES MINERALES Y ORGÁNICOS DEL
SUELO
Color negro: Se asocia a la incorporación de materia orgánica que se descompone en humus que da
la coloración negra al suelo, este color por lo general está asociado a la
presencia de
 Carbonatos de Ca2+
o Mg2+
más materia orgánica altamente
descompuesta.
 Otros cationes (Na+
, K+
) más materia orgánica altamente
descompuesta.

Color rojo: Se asocia a procesos de alteración de los materiales parentales
bajo condiciones de alta temperatura, baja actividad del agua, rápida
incorporación de materia orgánica, alta liberación de Fe de las rocas; En
términos generales se asocia con la presencia de Óxidos de Fe3+
.
Color amarillo a marrón amarillento claro: Por lo general es
indicativo de meteorización bajo ambientes aeróbicos (oxidación),se
asocia con la presencia de
 Óxidos hidratados de Fe3+
Color marrón: Este color está muy asociado a estados iniciales a intermedios de alteración del
suelo;se asocia con la ocurrencia de
 Materia orgánica ácida parcialmente descompuesta.
 Combinaciones de óxidos de Fe más materiales orgánicos.
Color blanco o ausencia de color: se debe fundamentalmente a la
acumulación de ciertos minerales o elementos que tienen coloración
blanca, como es el caso de calcita, dolomita y yeso, así como algunos
silicatos y sales, se asocia con la presencia de
 Óxidos de Al y silicatos (caolinita, gibsita, bauxita).
 Sílice (SiO2).
 Tierras alcalinas (CaCO3, MgCO3)
 Yeso (CaSO4. 2H2O).
 Sales altamente solubles (cloruros, nitratos de Na+
y K+
Color gris: puede ser indicativo del ambiente anaeróbico. Este
ambiente ocurre cuando el suelo se satura con agua, siendo
desplazado o agotado el oxígeno del espacio poroso del suelo. Bajo
estas condiciones las bacterias anaeróbicas utilizan el Fe férrico
(Fe3+
)
Color verde: en algunos suelos bajo condiciones de mal drenaje se genera este color, estos suelos
están constituidos por materiales altamente calcáreos, se asocia con la ocurrencia de Óxidos
Fe2+
(incompletamente oxidados).

Color azulado: en zonas costeras, deltaicas o pantanosas donde hay presencia del anión sulfato, y
existen condiciones de reducción (saturación con agua y agotamiento del oxígeno), se asocia con la
presencia de
1. Óxidos hidratados de Al (Aloisita).
2. Fosfatos ferrosos hidratados (Vivianita).
10. SISTEMA DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS BASADOS EN CRITERIO
GRANULOMÉTRICO (Distribución del tamaño de partículas)
Diversas organizaciones que estudian aspectos relacionados con el suelo han elaborado sistemas
de clasificación para identificar el tamaño de las partículas de un suelo para sus propósitos
específicos. En la Tabla se muestra algunos de los sistemas más conocidos empleados por estas
organizaciones para identificar las partículas del suelo.
Nombre de la Organización
Tamaño del Grano
Grava Arena Limo Arcilla
Instituto tecnológico de
Massachusetts (MIT)
> 2mm 2 a 0.06mm 0.06 a 0.002 mm
< 0.002
mm
Asociación Americana de
Funcionarios del Transporte
y Carreteras Estatales (AASHTO)
76.2 a 2 mm 2 a 0.075 mm 0.075 a 0.002
< 0.002
mm
Sistema Unificado de Clasificación
de Suelos (U.S Army Corps of
Engineers; U.S Bureau of
Reclamation; American Society for
Testing and Materials
76.2 a 4.75
mm
4.75 a 0.075
mm
Finos
(Es decir limos y arcillas
< 0.075 mm)
Grava.
Según la norma ASTM D2487 el tamaño de estas partículas varía de 75 a 4.75 mm, estas a su vez están
divididas en dos categorías: grava gruesa que está comprendida entre 75 y 19 mm y grava fina que está
comprendida entre 19 y 4.75 mm.
Las gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de roca de textura redondeada, debido al desgaste
que sufren las partículas al ser transportadas por las corrientes de los ríos. Como material suelto suele
encontrarse en los lechos, márgenes, en los conos de deyección de los ríos y suele encontrarse depósitos
con grandes cantidades.

Arena.
Se llama arena a las partículas granulares de textura variada procedentes de la desintegración de las rocas
o de su trituración artificial y cuyo tamaño según la norma ASTM D2487 varía entre 4.75 a 0.075 mm, la
arena está clasificada en tres categorías: arena gruesa que tiene un tamaño de 4.75 a 2 mm, la arena
mediana de un tamaño comprendido entre 2 y 0.425 mm y la arena fina comprendida entre 0.425 y 0.075
mm.
El origen y la existencia de la arena es análoga a la de la grava, comúnmente las dos suelen encontrarse
juntas en el mismo depósito. Principalmente está compuesta de cuarzo y otros minerales que dan
resistencia mecánica a las partículas.
Limo.
El limo es una partícula mineral pequeña de textura granular o escamosa, que suele encontrarse en las
canteras y en los ríos. El tamaño de las partículas de limo según la norma ASTM D2487 es menor a 0.075
mm. Su color varía desde gris claro a muy oscuro. El suelo compuesto por limo es relativamente
impermeable, fácilmente erosionable.
Arcilla.
Se da el nombre de arcilla a las partículas sólidas de textura escamosa, compuestas de minerales de arcilla
con un tamaño diminuto mucho menor a 0.075 mm. La arcilla químicamente es un silicato hidratado de:
aluminio, hierro o magnesio. Las microestructuras que forman las partículas diminutas que componen la
arcilla ocasionan que esta sea poco permeable y el contenido de humedad comunica a la masa de suelo la
propiedad plástica.
Guijarro y canto rodado.
Existen partículas de mayor tamaño que la grava, según la norma ASTM D2487 a las partículas con
tamaño comprendido entre 75 a 350 mm se las llama guijarro o bolón y a las que superan los 350 mm se
las denomina canto rodado. Por lo general estos dos tipos de partículas son fragmentos de roca,
constituyen ser componentes aislados del suelo y suelen aparecen sobre o por debajo de la superficie
terrestre.
Materia coloidal.
Existen también partículas muy pequeñas que no pueden llegar a ser vistas fácilmente. Las partículas con
tamaño menor a 2 µm, constituyen la fracción mas fina de los suelos. Que pueden ser distinguidas con la
ayuda de un microscopio potente y su estructura molecular puede ser analizada por medio de los rayos X,
a este tipo de partículas se las conoce como coloide o ultra-arcilla. Estas partículas debido a su tamaño no
suelen considerarse dentro los sistemas de clasificación, pero forman parte de la fracción fina del suelo.

11. FORMA Y TEXTURA DE LAS PARTÍCULAS DEL SUELO.
Según la forma de los agregados:
 Prismática. Los agregados tienen forma de prisma, de mayor altura que anchura. Es típico de
suelos con mucha arcilla.
 Columnar. Semejante a la estructura prismática, pero con la base redondeada. Ésta estructura es
típica de suelos envejecidos.
 En bloques. Angulares o subangulares. Los agregados tienen forma de bloque, sin predominio
de ninguna dimensión.
 Laminar. Los agregados tienen forma aplanada, con predominio de la dimensión horizontal. Las
raíces y el aire penetran con dificultad.
 Granular. Los agregados son esferas imperfectas, con tamaño de 1 a 10 mm de grosor. Es la
estructura más ventajosa, al permitir la circulación de agua y aire.
El término redondeado, indica que la forma de los bordes de la partícula es redondeados y no
puntiagudos, se puede evaluar cuantitativamente la angularidad y redondez de la partícula con
forma granular, en base al valor de la esfericidad.
En la Figura, se ha identificado la textura de algunas partículas con forma granular.
Textura de partículas con forma granular (Das, 1998).
Angular Subangular Subredondeada Redondeada

12. TIPOS DE SUELOS
A) SUELOS EXPANSIVOS:
Son suelos que tienen la propiedad de contraerse o expandirse debido a cambios en su contenido
de humedad. Este proceso involucra grandes cambios volumétricos generando esfuerzos
considerables.
Características de estos suelos:
Son arcillas altamente plásticas y con alto contenido de montmorillonita en su composición.
¿Qué factores intervienen en el fenómeno de la expansión?
El potencial expansivo de un suelo (presión de hinchamiento y elevación) dependen, como
mínimo, de las siguientes variables:
a) Naturaleza y tipo de arcilla.
La composición mineralógica de la arcilla (porcentajes de illita, caolinita y montmorillonita) que
está compuesto la arcilla resulta fundamentales en cuanto al potencial expansivo del suelo.
Los suelos expansivos por excelencia son aquellos que tienen altos porcentajes de
montmorillonita.
b) Humedad inicial
Arcilla “secas”, con contenido de humedad por debajo del 15 % indican un riesgo de expansión
alto, pues fácilmente puede llegar absorber contenidos de humedad de 35% con los consecuentes
daños estructurales.
Por el contrario, arcillas cuyo contenido de humedad está por encima del 30 % indica que la
mayoría de la expansión ya ha tenido lugar y sólo es esperable algún leve hinchamiento
remanente.
c) Peso específico seco del suelo
La densidad seca de una arcilla se ve reflejada en valores altos en los resultados en el ensayo de
penetración estándar. Valores de "N" inferiores a 15 indican densidades secas bajas y riesgo
expansivo bajo, aumentando significativamente estos a medida que aumenta el valor de “N”.
d) Características plásticas del suelo
Las propiedades plásticas del suelo juegan un importante papel en el fenómeno expansivo
¿Cómo actuar frente a un suelo expansivo?
Actuar en el sentido de reducir o eliminar la expansión del suelo.
Las diferentes formas de acción sobre el suelo se pueden agrupar en:
- Inundar el suelo en el sitio de manera que se produzca una expansión antes de la construcción.
- Reducir la densidad del suelo mediante un adecuado control de la compactación.

- Remplazar el suelo expansivo por uno que no lo sea.
- Modificar las propiedades expansivas del suelo mediante diversos procedimientos:
estabilización mediante cal, cemento, inyecciones, etc.
- Aislar el suelo de manera que no sufra modificaciones en su contenido de humedad.
Actuar sobre la estructura y a través de la selección de un diseño de cimentación apropiado.
En líneas generales se actúa en el sentido de rigidizar o flexibilizar de tal forma la estructura que
sea capaz de absorber o adaptarse a las deformaciones resultantes. En el diseño del cimiento se
tiende a una concentración de cargas de manera que la presión trasmitida al suelo sea capaz de
controlar la deformación.
Alternativa de solución:
Pre-humectación del suelo
La teoría de pre-humectar el suelo antes de la construcción está basada en el hecho de que si al
suelo se le permite que se expanda antes de la construcción y si luego la humedad del suelo es
mantenida, no es de esperar cambios volumétricos y por lo tanto no es esperable daños sobre la
estructura.
Este método de inundación previa puede resultar útil para la cimentación mediante losas,
construcción de pavimentos, canales, etc., pero no es adecuado para cimentaciones aisladas (tipo
patín).
La razón es que el pre-humectar el suelo conlleva a reducir en una forma muy significativa los
parámetros resistentes del suelo, lo que lo hace inadecuado para el apoyo de cimientos aislados.
Reducción de la densidad del suelo:
Es naturalmente válido cuando la cimentación se debe hacer sobre un material a terraplenar, o en
aquellos casos en que se procede a la sustitución del suelo.
La magnitud del asentamiento en un relleno depende de la densidad alcanzada en la compactación,
el contenido de humedad de la compactación, el método de compactación y la carga que se aplique
sobre el relleno.
Sustitución del Suelo Expansivo: Una alternativa simple de cimentar una losa o un patín en un
material expansivo es remplazar el material expansivo por otro que no lo sea.
La experiencia indica que si el suelo natural sobre el que estamos apoyando nuestro cimiento
consiste en más de 5 pies (aprox. 1.50 mts) de suelo granular del tipo (SC SP), que a su vez se
apoya en un suelo altamente expansivo no existe riesgo de movimiento en la fundación cuando
apoyamos la misma sobre este material granular.

B) SUELOS COLAPSABLES:
Generalmente son suelos de origen eólico, cuya estructura está ligeramente cementada por sales
acarreadas por la brisa marina, con lo cual adquieren una resistencia aparente. Son suelos en
estado meta estable, que generalmente se presentan en áreas desérticas.
Características de estos suelos: al contacto con el agua sufren cambios bruscos en su volumen
por efecto del lavado de sus cementantes (sales), debido al reacomodo de sus partículas.
Alternativa de solución:
• Generación del Colapso por Saturación
• Impermeabilización de suelos.
• Evitar la construcción de jardines, diseñando jardineras.
• Estabilización del terreno mediante procesos físicos o químicos.
C) SUELOS ORGANICOS Y TURBAS
Son suelos que debido a su gran compresibidad y bajo esfuerzo cortarte conduce a serios
problemas de inestabilidad y asentamientos.
Características de estos suelos:
Altos contenidos de humedad.
Alta relación de vacíos.
Contenido de materia orgánica. .
D) SUELOS DISPERSIVOS
Son aquellos suelos que por la naturaleza de su mineralogía y la química del agua en ellos, son
susceptibles a la separación de las partículas individuales y a la posterior erosión a través de
grietas en el suelo bajo la infiltración de agua.
Son aquellos altamente erosivos a bajos gradientes hidráulicos de flujo. Incluso en algunos casos
con el agua en reposo.
Estas arcillas erosionan rápidamente en presencia del agua cuando las fuerzas repulsivas que
actúan entre las partículas de arcilla exceden a las fuerzas de atracción (Van der Waals) de tal
forma que las partículas son progresivamente separadas desde la superficie entrando a una
suspensión coloidal. Por esta razón estas arcillas son llamadas arcillas “defloculadas”,
“dispersivas” o “erodibles”.
Identificación de los suelos dispersivos
- La presencia de quebradas profundas y fallas por tubificación en pequeñas presas.
- La erosión en grietas de los caminos.
- La erosión tipo túnel a lo largo de las quebradas o las arcillas unidas en roca.

- La presencia de agua nublada en presas pequeñas y charcos de agua de la lluvia.
13. FASES DEL SUELO
13.1. ESQUEMA TÍPICO PARA LA REPRESENTACIÓN DE UN SUELO
ESTRUCTURA PARTICULAS
DEL FORMADO AGUA
SUELO POR: VACIOS
AIRE

MODELO DE CASAGRANDE
Va= Volumen de la fase gaseosa de la muestra (Volumen de aire).
Vw= Volumen de la fase liquida contenida en la muestra (Volumen de agua).
Vs= Volumen de la fase sólida de la muestra (Volumen de sólidos).
Vm= Volumen total de la muestra del suelo (Volumen de masa).
Vv= Volumen de vacíos
Wa= Peso total de la fase gaseosa de la muestra
Ws = Peso total de la fase sólida de la muestra de suelo (Peso de sólidos).
Ww = Peso total de la fase líquida de la muestra (Peso de agua)
Wm = Peso total de la muestra de suelo.
Vm= Va + Vw + Vs Wm= Wa + Ww + Ws
Vm= Vv + Vs
13.2. CARACTERISTICAS DE LAS FASES/PARTES DEL SUELO
PARTE SOLIDA:
La fase solida puede ser mineral u orgánica; el mineral está compuesto por partículas de
distintos tamaños, formas y composición química; la orgánica está compuesta por residuos
vegetales en diferentes etapas de descomposición y organismos en estado de vida activa.
PARTE LIQUIDA
Factor importante en el comportamiento de un suelo, es la cantidad de agua o humedad que
contiene (varias según el clima de tiempo en tiempo).
Se clasifican en: (Base de su comportamiento)
ESTADO
Secado al
horno
Secado al aire
Saturado con
superficie seca
Con humedad
superficial
HUMEDAD
TOTAL
Ninguna
En su interior
contiene
humedad.
Contiene
humedad en
todo su interior
Contiene también
humedad
superficial

 EL AGUA DE GRAVEDAD: Es el agua que está en masas suficientemente grandes, como para
obedecer la acción de la gravedad
 AGUA CAPILAR: Existente en los pequeños vacíos de manera que la tensión superficial del
agua se convierte en un factor importante, considerando que predomina sobre la acción de la
gravedad. Se mueve a través del suelo, en especial en aquellos de granos finos denominado.
“MOVIMIENTO CAPILAR”
El agua capilar es la fracción del agua que ocupa los microporos, se mantiene en el suelo gracias
a las fuerzas derivadas de la tensión superficial del agua. Esta fracción del agua es utilizable por
las plantas, es la reserva hídrica del suelo. La capacidad de algunas sustancias de absorber o ceder
humedad al medio ambiente también es sinónimo de higrometría.
 AGUA HIGROSCÓPICA O MOLÉCULA: Es el agua que envuelve y está íntimamente
asociada con los granos individuales del suelo (No puede ser evaporado simplemente secándola
al aire)
La cantidad de agua Higroscópica se supone que es igual a la diferencia de pesos entre el de una
muestra secada al aire y el de la muestra secada dentro de un horno a la temperatura de 110°C
durante 24 horas.
El agua higroscópica o molecular es la fracción del agua absorbida directamente de la humedad
del aire. Esta se dispone sobre las partículas del terreno en una capa de 15 a 20 moléculas de
espesor y se adhiere a la partícula por adhesión superficial. El poder de succión de las raíces no
tiene la fuerza suficiente para extraer esta película de agua del terreno. En otras palabras esta
porción del agua en el suelo no es utilizable por las plantas.
PARTE GASEOSA
Constituido por el aire encerrado en los vacíos que no son ocupados por el agua (se supone
que este aire está sa-turado con vapor de agua y que su composición es algo diferente del aire
exterior)

VACIOS
 En el suelo cualquiera se llama vació a los espacio libres que existen entre las partículas que
están completamente llenos de agua, llenos completamente de aire o ambos a la vez. Esto
determina que:
 Suelo saturado: Cuando los vacíos están llenos de agua
 Suelo seco. Cuando los vació están completamente lleno de aire
 Suelo con contenido de humedad: Cuando están llenos de aire y agua
13.3. PROPIEDADES FÍSICAS:
 El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma
sustancia considerada.
El peso específico de una sustancia es el peso de la unidad de volumen.
Se obtiene dividiendo un peso conocido de la sustancia entre el volumen que ocupa.
Llamando W al peso y V al volumen, el peso específico 𝜸 , vale:
𝜸 =
W
V
 Densidad Se obtiene dividiendo una masa conocida de la sustancia entre el volumen que ocupa.
Llamando m a la masa, y v al volumen, la densidad, D, vale:
𝑫 =
m
V
La densidad puede variar para un mismo suelo, dependiendo de la cantidad relativa de agua
que contenga el suelo.
 Relación entre el peso específico y la densidad.
El peso específico y la densidad son evidentemente magnitudes distintas como se ha podido
comparar a través de las definiciones que se dieron en la parte de arriba, pero entre ellas hay una
íntima relación, que se va a describir a continuación.
Se recordará que el peso de un cuerpo es igual a su masa por la aceleración de la gravedad:
W= m. g

Pues bien, sustituyendo esta expresión en la definición del peso específico y recordando que la
densidad es la razón m/V, queda:
𝜸 =
W
V
=
m . g
V
=
m
V
. g = D. g
El peso específico de una sustancia es igual a su densidad por la aceleración de la gravedad.
A) Peso específico de la masa del Suelo (𝜸 𝒎)
𝜸 𝒎 =
𝑾 𝒎
𝑽 𝒎
(g/cm3
, tn/m3,
kg/m3
)
B) Peso específico de la parte solida (𝜸 𝒔) llamado peso volumétrico de los sólidos
𝜸 𝒔 =
𝑾 𝒔
𝑽 𝒔
(g/cm3
, tn/m3,
kg/m3
)
C) Peso específico de la parte liquida (𝜸 𝒘)
𝜸 𝒘 =
𝑾 𝒘
𝑽 𝒘
(g/cm3
, tn/m3,
kg/m3
)
𝜸 𝒘= Peso específico del agua en condiciones reales de trabajo, su valor difiere un poco
del ɣo , en la práctica se toma igual que 𝜸 𝟎.
D) Peso específico del agua destilada (𝜸 𝟎)
𝜸 𝒐= Peso específico del agua destilada, a 4º C. y a la presión atmosférica correspondiente al nivel del mar.
γo = 1 g/ cm³ =1000 Kg/ m³
NOTA: El valor de 𝜸 𝒘 , difiere poco del 𝜸 𝒐 y en casos prácticos, ambos son tomados como iguales
E) Peso Específico Relativo de la Masa del suelo (𝑺 𝒎)
𝑺 𝒎 =
γm
γo
=
𝑊𝑚
𝑉𝑚 γo
=
𝑊𝑚 + 𝑊𝑠
𝑉𝑚 γo
F) Peso específico relativo de los sólidos (𝑺 𝒔)
𝑺 𝒔 =
γs
γo
G) Densidad absoluta: (Da)
Es la masa de dicho cuerpo contenido en la unidad de volumen, sin incluir sus vacíos.
𝑫𝒂 =
WS
VS
H) Densidad aparente: (D´a)
Es la masa de dicho cuerpo contenido en la unidad de volumen, incluyendo sus vacíos.

𝑫´𝒂 =
WS
Vm
I) Densidad relativa: (Dr)
𝑫𝒓 =
Da
γo
J) Peso unitario (𝜸).
El peso unitario es definido como la masa de una masa por unidad de volumen. El peso unitario
del suelo varía de acuerdo al contenido de agua que tenga el suelo, que son: húmedo (no saturado),
saturado y seco.
El peso unitario húmedo (𝜸), es definido como el peso de la masa de suelo en estado no saturado
por unidad de volumen, donde los vacíos del suelo contienen tanto agua como aire, que será:
El peso unitario seco ( d ), se define como el peso de suelo sin contenido de agua por unidad de
volumen, que se escribe:
𝜸 𝒅 =
𝑊𝑆
V
El peso unitario saturado ( sat ), se define como el peso de suelo en estado saturado por unidad
de volumen, donde los espacios vacíos están llenos de agua, que será:
𝜸 𝒔𝒂𝒕 =
W
V
El Peso unitario del agua ( w ), es peso del agua por unidad de volumen que será:
𝜸 𝒘 =
Ww
Vw
Debido a que la gravedad es: g=9.81 m/s2
y la densidad del agua es: D=1000 kg/m3
, el peso
unitario del agua será: 𝜸 𝒘 = 9.81 KN/m3
.
El peso unitario sumergido (
' ), se conoce como a la diferencia del peso unitario húmedo del
suelo y el peso unitario del agua, que será:
w '
La gravedad específica puede expresarse como:
wssG 

En la Tabla se muestran valores típicos del peso unitario seco para algunos suelos.
e w % Típico d K/m3
0.8 30 14.5
0.45 16 18
0.65 25 16
0.4 15 19
0.6 21 17
0.9 - 1.4 30 - 50 11.5 - 14.5
2.5 - 3.2 90 - 120 6 - 8
Tipo de suelo
Arena uniforme suelta
Arena uniforme densa
Arcilla orgánica suave
Arena limosa suelta
Arena limosa densa
Arcilla dura
Arcilla blanda
K) Contenido de Humedad (ω)
El contenido de humedad de un suelo, es el peso del agua que contiene expresado como porcentaje
del peso seco de la muestra, puede definirse como la relación del peso de agua presente al total
del peso de la muestra secada al horno. En mecánica de suelos el contenido de humedad ω está
referido al peso del material seco y se expresa en porcentaje.
𝝎(%) =
WW
WS
∗ 100
𝜔(%) =
𝑃𝐸𝑆𝑂 𝐷𝐸 𝐴𝐺𝑈𝐴
𝑃𝐸𝑆𝑂 𝐷𝐸 𝑆𝑈𝐸𝐿𝑂 𝑆𝐸𝐶𝐴𝐷𝑂 𝐴𝐿 𝐻𝑂𝑅𝑁𝑂
∗ 100
L) Humedad Relativa (Hr) o Grado De Saturación
Proporción de los vacíos llenos de agua al total de vacíos que tiene la masa del suelo
𝑯. 𝑹(%) =
VW
VV
∗ 100
Los suelos se clasifican según su humedad relativa (H.R.):
TIPO H.R. SITUACION
SUELO SECO 0 SECO
LIGERAMENTE HUMEDOS 0-0.25 (0% -25%)
PARCIALMENTE SATURADO
HUMEDO 0.25-0.50 (25% -50%)
MUY HUMEDO 0.50-0.75 (50% -75%)
MOJADO 0.75-1.00 (75% -100%)
SATURADO 1.00 (100%) SATURADO
M) Porosidad:
 Es la relación que muestra entre los espacios
vacíos y el volumen total de la masa del suelo.
 Los huecos que dejan entre sí las partículas
sólidas del suelo pueden ser:

Poros. Huecos que dejan las partículas y los agregados. Tienen contornos irregulares y
están conectados entre ellos, lo que favorece la
circulación de agua y aire.
En el suelo hay varios tamaños de poros y cada
uno ejerce una función diferente:
Los poros grandes y medianos. permiten que
el suelo se ventile y que se filtre el agua.
Microporos. Son los poros de menor tamaño,
capaces de retener agua.
Macroporos. Son los poros de mayor tamaño,
por los que el agua circula pero no es retenida,
conducen el agua a niveles más profundos del
suelo. Normalmente los macroporos están
ocupados por aire, excepto cuando el agua está
circulando por ellos.
Canales. Huecos comunicantes que se
forman por la actividad de la fauna del suelo.
Fisuras o grietas. Huecos intercomunicados que se forman como consecuencia de la
retracción del suelo.
 Denominado como a la relación que hay entre el volumen de vacíos que tiene una masa de suelo
y el volumen total que tiene una masa de suelos.
 Se expresa en tanto por ciento (%), y está condicionada por la textura y la estructura del suelo.
 Los suelos de textura fina tienen mayor porosidad que los de textura gruesa.
 Los suelos arcillosos tienen gran número de poros pequeños (microporos), mientras que los
arenosos tienen un número escaso de poros grandes (macroporos) comunicados entre sí.
La porosidad (𝜼) lo hace con un valor que varía en el tiempo (por cargas, desecamiento, o
humectación)
𝜂(%) =
𝑽 𝑽
𝑽 𝒎
∗ 𝟏𝟎𝟎
Vv= Volumen total de vacíos de masa de suelo
Vm = Volumen total de la masa de suelo
N) Proporción de Vacíos: o relación de vacíos (e)
Es la relación que hay entre el volumen total de vacíos y el volumen de la parte solida de una
masa de suelo.
Proporción de vacíos (e) vincula el volumen de vacíos con una magnitud constante, para un
determinado tipo de suelo, en el tiempo

𝒆 =
𝑽 𝑽
𝑽 𝑺
𝒆 =
𝑽 𝒂 +𝑽 𝒘
𝑽 𝑺
Vv= Volumen total de vacíos de masa de suelo
Vs = Volumen de solidos
En la práctica, 0.25 ≤ e ≤ 15
O) Relaciones de vacíos (e) y porosidad (n) (Considerando Vs=1)
𝑾 𝑺 = SS . γO
𝑾 𝒘 = 𝜔 . SS . γO
𝑽 𝒎 = e + 1
𝒆 =
𝜂
1 − 𝜂
𝜂 =
e
1 + e
P) Expresiones referentes a suelos saturados. (Considerando Vs=1)
𝒆 =
Vv
Vs
= Vv
𝑾 𝒘 = γo . e
𝒆 = ω. 𝑆𝑠
𝑺 𝒎 =
e + SS
e + 1
γm =
ss − e
1 + e
γo =
Ss(1 + ω%)
(1 + Ss)ω%
γo
Expresión del peso específico relativo de masa en función del contenido de humedad
𝑺 𝒎 =
𝑆𝑠(ω + 1)
𝑆𝑠 ω + 1
Expresión del peso específico relativo de masa en función de la porosidad

𝜸 𝒎 = [SS (1 − 𝜂) + 𝜂]γo
Q) Expresiones referentes a suelos parcialmente saturados. (Considerando Vs=1)
𝑾 𝒎 = γo.SS [𝜔 + 1]
𝜸 𝒎 = {
[SS (1 + ω)]
𝑒 + 1
} γo
𝑽 𝒘 = 𝜔 . SS
𝑯𝒓 =
𝜔(%) . SS
𝑒
R) Expresiones referentes a suelos totalmente secos. (Considerando Vs=1)
Sabemos que el peso específico de la masa es igual al peso específico seco.
𝜸 𝒅 =
Ws
𝑉𝑚
𝜸 𝒅 =
𝛾𝑠
𝑒 + 1
1
d
w

 

1
s w
d
G
e





(1 )d s wG n    





 



Hr
Gw
G
S
WS
d
1


𝜸 𝒅 =
e Hr γw
(1 + e)ω
1
w
d sat
e
e

 

 

wsatd n  
 
1
sat w s
d
s
G
G
 

 



S) Relaciones para determinar el peso unitario húmedo
Donde Gs es Gravedad de los solidos
 1
1
S WG
e
 

  


𝛾 = GS γW(1 − η)(1 − ω)
γ = Gs γω(1 − η) + η Hrγw
γ =
(1 + ω)GS γω
1 +
ω+GS
Hr
𝛾 =
(Gs + Hr e)γω
1 + e
T) Relaciones para determinar el peso unitario saturado ( sat):
𝜸 𝒔𝒂𝒕 =
Ws + Ww
𝑉𝑚
 
1
s w
sat
G e
e


 


 (1 )sat s wn G n     
1
1
sat
sat s w
sat s
w
G
w G
 
 
   
  
1
1
sat
sat w
sat
e w
w e
 
   
   
  
1
sat d w
e
e
  
 
   
 
sat d wn    
1
1sat d w
sG
  
 
   
 
 1sat d satw   
1 sat
sat w
sat
w
n
w
 
 
   
 
U) Densidad relativa de suelos o compacidad relativa
El estado de densidad de los suelos arenosos, puede ser expresado numéricamente por la fórmula
empírica de TERZAGHI, determinable en laboratorio.

𝐷𝑟(%) =
emax −e
emax − emin
(100)
Donde:
emax. = Relación de vacíos del suelo en su estado más suelto.
emin. = Relación de vacíos del suelo en el estado más compacto.
e = Relación de vacíos del suelo en el estado natural.
Por otra parte, tenemos según el “Bureau of Reclamation” la fórmula empírica siguiente:
𝐷𝑟(%) =
γdmax(γd − γdmin)
γd(γdmax − γdmin)
(100)
Donde:
γd máx. = Peso Específico seco, en su estado más compacto.
γd min. = Peso Específico seco del suelo en su estado más suelto.
γ d = Peso Específico seco “in situ”.
V) Otras expresiones
𝒆 =
Da
𝛾𝑠
− 1
𝜸 𝒔 =
Da
1 + e
𝜸 𝒔 =
γh
1 +
𝜔
100
𝑯𝒓 =
ω. Dr
e
𝑾 𝑺 =
Wm
1+ω
Donde ω está dado en forma decimal.

Ejercicios
1. En un depósito de 556cm3
se tiene una muestra de arcilla con un peso de 1600g, pero al secar al horno
su peso disminuye un 22%. Si se sabe que el volumen del líquido fue de 92cm3
y su peso específico
de los sólidos es igual a 3.1g/cm3
.
a) Calcular el peso específico de la parte liquida, el peso específico de la masa.
b) Calcular el contenido de humedad.
c) Calcular la proporción de vacíos y la porosidad.
DATOS
 𝑽 𝒎 = 556cm3
 𝑾 𝒎 = 1600g
 𝑽 𝒘 = 92cm3
 𝛄 𝐬 = 3.1 g/cm3
 𝑾 𝒂 = 0g
Solución:
Calculo del peso de los solidos
𝑊𝑠 = 𝑊𝑚 − 22% 𝑊𝑚
𝑊𝑠 = 78% 𝑊𝑚
𝑊𝑠 =
78
100
× 1600 𝑔
𝐖𝐬 = 𝟏𝟐𝟒𝟖 𝐠
Calculo del peso de los líquidos
𝑊𝑚 = 𝑊𝑠 + 𝑊𝑤 + 𝑊𝑎
𝑊𝑤 = 𝑊𝑚 − 𝑊𝑠
𝑊𝑤 = 1600𝑔 − 1248𝑔
𝑾𝒘 = 𝟑𝟓𝟐 𝐠
Calculo del volumen de los solidos
γs = 𝑊𝑠 𝑉𝑠⁄
𝑉𝑠 = 𝑊𝑠 γs⁄
𝑉𝑠 =
1248 𝑔
3.1 𝑔 𝑐𝑚3⁄
𝑽𝒔 = 𝟒𝟎𝟐. 𝟓𝟖 𝒄𝒎 𝟑
Solución al ítem a
γm = Wm Vm⁄
γm =
1600 g
556 cm3
γm = 2.88 g cm3⁄ Peso específico de la masa
γw = Ww Vw⁄
γw =
352 g
92 cm3
γw = 3.83 g cm3⁄ Peso específico de la parte liquida
𝑉m = Vs + Vw + Va
Va = Vm − Vs − Vw
Va = ( 556 − 402.58 − 92)cm3

Va = 61.42 cm3
Solución al ítem b
ω(%) = (Ww Ws⁄ ) × 100
ω(%) =
352g × 100
1248 g
𝛚(%) = 𝟐𝟖% Calculo del contenido de humedad
Solución al ítem c
𝜂(%) = (𝑉𝑣 𝑉𝑚⁄ ) × 100
𝜂(%) =
1242 𝑐𝑚3
556 𝑐𝑚3
𝜼(%) = 𝟐𝟗% Calculo de la porosidad
𝑒(%) = (𝑉𝑣 𝑉𝑠⁄ ) × 100
𝑒(%) =
(92𝑐𝑚3
+ 61.42𝑐𝑚3) × 100
402.58𝑐𝑚3
𝑒(%) =
1242 𝑐𝑚3
402.58 𝑐𝑚3
𝒆(%) = 𝟑𝟖. 𝟏𝟎% Calculo de la proporción de vacíos
2. Una probeta con una muestra de arcilla completamente saturada pesa 68.959g. Después del secado el
peso es 62.011g, si la probeta pesa 35.046g. y tiene un peso específico relativo de solidos es 2.80.
Determinar el contenido de humedad, la relación de vacíos y la porosidad de la muestra original.
DATOS
𝑾 𝒎 + 𝑾𝒑𝒓𝒐𝒃= 68.959g
𝑾 𝒔 = 62.011g
Wprob = 35.046g
𝐒 𝐬 = 2.80
Solución:
Calculo del peso de la masa
𝑊𝑚 = 68.959 – 35.046 = 33.913 g.
Calculo del peso de los solidos
Ws = 62.011g – 35.046g = 26.965 g.
Calculo del peso de la parte liquida
Wm=Ws+Ww+Wa
𝑤 𝑤 = 33.913g - 26.965g = 6.948g.

Calculo del contenido de humedad
𝜔(%) =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
∗ 100
𝜔 =
6.948𝑔
26.965𝑔
∗ 100
𝜔 % = 25.8 %
Calculo de la relación de vacíos
𝒆 = ω. 𝑆𝑠
𝒆 = 25.8% ∗ 2.80
e=0.72 →72%
Calculo de la porosidad
𝜂 =
e
1 + e
𝜂 =
0.72
1+0.72
= 0.41→41%
3. Los alumnos del curso de mecánica de suelos obtienen una muestra que pesa 3250g, luego se lo coloca
al horno y su peso es de 2862g. Si el peso específico de la parte del solido es de 1.96 g/cm3
así como
el volumen de la muestra es de 1735cm3
. Determinar el peso específico de la masa del suelo, humedad,
proporción de vacíos y porosidad.
DATOS
𝑾 𝒎 = 3250g
𝑾 𝒔 = 2862g
𝛄 𝐬 = 1.96 g/cm3
𝑽𝒎 = 1735cm3
Solución:
Calculo del Volumen de solidos
γs=
𝑊𝑠
𝑉𝑠
1.96𝑔/𝑐𝑚3
=
2862𝑔
𝑉𝑠
Vs=1460.20cm3
Calculo del peso específico de la masa
γm=
𝑊𝑚
𝑉𝑚
γm=
3250𝑔
1735𝑐𝑚3
γm=1.87𝑔/𝑐𝑚3

Calculo del volumen de vacíos
Vm=Vs+Vw+Va
1735cm3
=1460.20cm3
+Vv
Vv=274.8cm3
Wm=Ws+Ww+Wa
3250g=2862g+Ww+0
Ww=388g
Calculo del contenido de humedad
𝜔(%) =
388𝑔
2862𝑔
∗ 100
𝜔(%) = 13.56%
Calculo de proporción de vacíos
𝑒(%) = (𝑉𝑣 𝑉𝑠⁄ ) × 100
𝑒(%) =
(274.8cm3) × 100
1460.20𝑐𝑚3
𝒆(%) = 𝟏𝟖. 𝟖𝟐% Calculo de la proporción de vacíos
Calculo de porosidad
𝜂 =
e
1 + e
𝜂 =
0.1882
1 + 0.1882
= 𝟏𝟓. 𝟖𝟒%
4. Se tiene una muestra de terreno con un volumen total de 35.07cm3
; con una porosidad de 0.42. Se
desea calcular la Humedad Relativa y la proporción de vacíos de dicha muestra.
Datos:
𝑉𝑚 = 35.07 𝑐𝑚3
𝜂 = 0.42
Solución:
Calculo del Volumen de vacios
𝜂 =
𝑉𝑣
𝑉 𝑚
0.42 =
Vv
35.07 cm3 𝑉𝑣 = 14.73 𝑐𝑚3
Calculo del volumen de solidos
Vm=Vs+Vw+Va
Vm=Vs+Vv 35.07cm3
=Vs+14.73cm3

Vs=20.34cm3
Calculo de la proporción de vacíos
𝑒(%) = (𝑉𝑣 𝑉𝑠⁄ ) × 100
𝑒(%) =
(14.73𝑐𝑚3) × 100
20.34𝑐𝑚3
𝒆(%) = 𝟕𝟐% Calculo de la proporción de vacíos
Calculo de humedad relativa
𝐇. 𝐑(%) =
VW
VV
∗ 100
Vv=Va+Vw
Vv= Vw
𝐇. 𝐑(%) =
14.73𝑐𝑚3
14.73𝑐𝑚3
∗ 100 = 100
5. Un recipiente tiene 2.4m3
de capacidad y contiene una muestra de suelo seco que pesa 3400 kg, que
cantidad de agua en litros debe añadirse para que el suelo este saturado. Considerar el peso específico
de los sólidos igual a 2.7Tn/m3.
6. Una muestra inalterada de arcilla tiene una humedad del 8%, una densidad absoluta de 2.66g/cm3
, un
peso de solidos igual a100g y un peso específico de la masa 1.9g/cm3
Determinar relación de vacíos y
porosidad.
7. Se determina de un suelo los siguientes valores; peso específico húmedo de 1.9g/cm3
, un contenido de
humedad del 13%, una densidad relativa de 2.7.
Se desea calcular, peso volumétrico seco, porosidad, relación de vacíos, y grado de saturación.
8. Una muestra de arcilla saturada pesa 1526g, un volumen de 863cm3
. Después de colocada y secada en
el horno su peso pasa a ser de 1053g. Si el peso específico de los sólidos es de 2.7g/cm3
.Calcule la
proporción de vacíos, porosidad, contenido de humedad, peso específico de la masa, y la densidad
aparente.
9. Se desea compactar un suelo que tiene un porcentaje de humedad del 9%, un volumen de 310m3
, en
estado suelto. Que cantidad de agua se debe agregar para llevarlo a su optimo contenido de humedad
del 20%, si el peso específico del material es de 1.35kg/m3

14. LÍMITES DE CONSISTENCIA
Atterberg (1911) realizó una serie de experimentos con suelos finos haciendo variar su contenido de
humedad, con el objetivo de encontrar la relación que existe entre el contenido de humedad y la
consistencia del suelo. Este investigador observó que para ciertos contenidos de humedad el suelo
presentaba uno de los cuatro estados distintos de consistencia, que son: sólido, semisólido, plástico y
líquido.
Posteriormente Terzaghi y Casagrande idearon métodos para determinar estos contenidos de humedad
específicos para los distintos estados de consistencia, descritos en la norma ASTM D427 y D4318,
en la actualidad a estos contenidos de humedad especiales se los conoce como límites de Atterberg o
de consistencia. Puede hablarse de los límites de Atterberg en suelos que tienen un tamaño de
partículas que pasan por el tamiz N°40. Para un bajo contenido de humedad el suelo tendrá una
consistencia sólida a semisólida, a medida que se va incrementando el contenido de humedad el suelo
progresivamente tomará una consistencia plástica y finalmente para un contenido de humedad muy
alto el suelo tendrá una consistencia líquida.
Los límites de Atterberg son contenidos de humedad específicos en los cuales el suelo se encuentra
en etapa de transición, de un estado de una consistencia a otro.
Estado líquido: Fácilmente deformable. Tiene una
consistencia similar a mantequilla
suave.
Estado plástico: Se deforma sin romperse. Tiene una
consistencia de mantequilla suave a
masilla en endurecimiento.
Estado semisólido: Al deformarse no recupera su forma
inicial. Su consitencia es quebradiza
similar a un quezo.
Estado sólido: Se rompe antes de deformarse.
Su consistencia es similar a un
dulce duro.
Limite
líquido
Limite
plástico
Limite de
contracción
Incrementodelcontenidodehumedad(%)

14.1. FORMA DE DETERMINAR LÍMITES DE CONSISTENCIA
LÍMITE LÍQUIDO: Es el contenido de humedad en el cual el suelo fluirá suficientemente
como para cerrar una ranura de ancho determinado hecha en la muestra del suelo cuando un
recipiente especificado es golpeado en número fijado de veces.
𝐋𝐢𝐦𝐢𝐭𝐞 𝐋í𝐪𝐮𝐢𝐝𝐨 =
Peso del agua
Peso del suelo secado en el horno
∗ 100
El resultado del porcentaje de humedad, se dará con aproximación a un número entero.
Siguiente rango: 25 a 35 golpes; 20-30 golpes; 15-25 golpes.
Determinación del límite líquido (LL).
El límite líquido es un contenido de humedad específico que divide la consistencia plástica de
la líquida del suelo. Casagrande (1932) desarrolló un método en laboratorio para determinar
el límite líquido del suelo, con un aparato similar al que se muestra en la Figura, conocido
como la cuchara de Casagrande.
Figura. Cuchara de Casagrande para determinar el límite líquido del suelo.
(a) Vista lateral. (b) Vista frontal. (c) Espátula.
Figura. División de la pasta de suelo.
(a) Raspado del suelo. (b) Vista superior. (c) Vista frontal.
Con la cuchara de Casagrande puede determinarse el límite líquido del suelo para un tamaño
de partículas que pasan por el tamiz N°40. En primer lugar la muestra de suelo debe ser
humedecida hasta que se alcance una consistencia líquida, después, está es esparcida
uniformemente como una pasta en la cuchara del aparato, entonces se raspa la parte central de
(a) (b) (c)
2 mm
11 mm
8 mm
(a) (b) (c)

la pasta con la espátula que se muestra en la Figura (a), de tal forma que esta queda dividida
en dos partes
La abertura que se hace en la pasta debe ser recta y uniforme, de tal manera que cumpla con
ciertas dimensiones establecidas que se muestran en la Figura c. Luego se mueve la manivela
que acciona un mecanismo que da golpes a la cuchara, estos ocasionan que la abertura se cierre
progresivamente. Se dan golpes hasta que la abertura se cierre en ½ pulgada (12.7 mm) del
largo total de ésta.
Figura. Cierre de la pasta de suelo.
(a) Vista superior. (b) Vista frontal.
Casagrande, tras realizar varios ensayos con diversos suelos, determinó empíricamente que
para un contenido de humedad correspondiente al del límite líquido solo hacen falta 25 golpes
para cerrar la abertura en la distancia especificada. Debido a que no es posible humedecer el
suelo hasta alcanzar exactamente el límite líquido, se realizan varios ensayos con el mismo
suelo y se registran ordenadamente los resultados en una Tabla.
Figura. Determinación del límite líquido del suelo.
El U.S. Corps of Engineers y el Waterways Experiment Station, elaboraron una ecuación
empírica para determinar el límite líquido del suelo en función al número de golpes y el
contenido de humedad del suelo, que será:
12.7mm
(a) (b)
25
30
10 20 30 40 50 60 70
40
50
60
Límite líquido
Número de golpes
Contenidodehumedad(%)
LL = 𝑊 𝑛
(
𝑁
25
)0.121

Donde:
LL = Límite líquido.
Wn
= Contenido de humedad natural.
N = Número de golpes.
Con la ecuación se obtienen buenas aproximaciones del límite líquido realizando un solo ensayo, la norma
ASTM D4318 recomienda que esta ecuación deba usarse para un número de golpes comprendidos entre
20 y 30.
Valores para la relación (N/25)0.121
(ASTM D4318).
N N
20 0.973 26 1.005
21 0.979 27 1.009
22 0.985 28 1.014
23 0.990 29 1.018
24 0.995 30 1.022
25 1.000
N
25
0.121






N
25
0.121






¿Por qué 25 golpes para el Límite Líquido?
Como es sabido, la resistencia a esfuerzo cortante, o cohesión, no es un valor intrínseco del suelo, depende
de las tensiones soportadas en el pasado y de la humedad. Al aumentar la humedad disminuye la cohesión,
es intuitivo, si se sigue añadiendo agua al final el conjunto deja de ser plástico y pasa a ser líquido.
Pues bien, justo en ese punto, cuando la humedad coincide con el Límite Líquido, "casi todos" los suelos
presentan la misma cohesión o resistencia a corte: 2,50 KN/m². Por esa razón da 25 golpes en la Copa
de Casagrande, porque está diseñada para crear un esfuerzo de 0,1 KN/m² en cada golpe, es decir, que si
el suelo rompe a 25 golpes es que está en su Límite Líquido.
LO MALO DEL MÉTODO: No todos los suelos son iguales ni la resistencia a corte es exactamente de
2,50 KN/m², digamos que oscila entre 1,10 y 3,20 KN/m². Se puede decir que “casi todos” los suelos
presentan la misma cohesión o resistencia a corte: 2,50 kN/m².
Por esa razón da 25 golpes la cuchara (también llamada cazo o copa) de Casagrande, porque está diseñada
para crear un esfuerzo de 0,1 kN/m² en cada golpe, es decir, que si el suelo rompe a 25 golpes es que está
en su Límite
LL = 𝑊 𝑛
𝐾
I 𝐿 =
ω − LP
IP

Arthur Casagrande, el mismo que propuso el "invento" en 1932, planteó en 1958, tras 25 años de pruebas,
cambiarlo por algún otro ensayo que presentara menos errores, desafortunadamente, por ahora no existe
ningún ensayo que remplace al actual".
LO BUENO DEL MÉTODO: que confirma algo muy interesante; Si la cohesión de un suelo natural
depende de su humedad y del historial de tensiones, como al molerlo y amasarlo para hacer el ensayo se
rompe toda su estructura anterior, la cohesión ya sólo tendría que depender de la humedad.
Y eso es justamente lo que ocurre, si representamos la cohesión remoldeada frente al índice de fluidez
(ese que nos indica en qué posición real nos encontramos respecto de los límites), se observa esa
dependencia (que todavía se ajusta mucho mejor si se usa el método del cono, con menor dispersión). La
resistencia al corte de una arcilla amasada depende sólo de su índice de fluidez
CARACTERÍSTICAS DEL LÍMITE LÍQUIDO
 Elevado LL – Alto contenido de arcilla; Bajo LL – Alto contenido de arena.
 Elevado LL – Baja capacidad portante; Bajo LL – Elevada capacidad portante.
 Suelo típico rico en arcilla --> LL = 40-60%; no obstante puede ser > 100% (más de la mitad de la masa
es agua).
 LL y ϕ (tan ϕ) están inversamente relacionadas.
 ϕ= 30° →> LL = 40%.
 ϕ = 6° →> LL = 80%.
 Arcillas duras son aquellas con bajo LL (y elevado IP).
 Arcillas blandas son aquellas con elevado LL (y bajo IP).
La relación entre el Límite Líquido y el Índice de Plasticidad ofrece importante información sobre la
composición granulométrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la arcilla.

ECUACIÓN DE LA CURVA DE FLUIDEZ.
w = Contenido de agua, porcentaje del peso seco.
IL = Índice de Fluidez, pendiente de la curva de fluidez, igual a la variación del contenido de agua,
correspondiente a un ciclo de la escala logarítmica.
N = Número de golpes.
C = Constante que representa la ordenada en la abscisa de 1 golpe; se calcula prolongando el trazado de
la curva de fluidez.
INDICE DE FLUIDEZ
El índice de fluidez también conocido como índice líquido, define la consistencia de un suelo.
𝝎 = −𝑰 𝑳 . 𝐥𝐨𝐠 𝑵 + 𝑪
I 𝐿 =
ω − LP
IP
I 𝐿 =
ω(%) − LP
IP
I 𝐿 =
ω − LP
IP

CONSISTENCIA DEL
SUELO COHESIVO
IL COMPORTAMIENTO DEL SUELO
DURA < 0.2
Se puede penetrar solo con instrumentos
filosos; el suelo forma terrones que ofrecen
gran dificultad a ser pulverizados.
MUY FIRME 0.2 a 0.35 Se penetra con gran esfuerzo
FIRME 0.35 a 0.50 Se penetra a manos con dificultad
MEDIANA 0.50 a 0.65 Difícilmente moldeable
BLANDA 0.65 a 0.80 Se moldea fácilmente a mano
MUY BLANDA 0.8 a 1
Se escurre entre los dedos cuando se la
presiona
FLUIDA >1
Suelo saturado. Se comporta como liquido
viscoso.
ÍNDICE DE TENACIDAD
S1 = 25 g. /cm3
; resistencia al esfuerzo cortante de los suelos plásticos, en el Límite
Líquido.
S2 = Resistencia al esfuerzo cortante correspondiente al límite plástico, cuyo valor puede usarse para
medir la tenacidad de una arcilla.
El índice de tenacidad varía entre el rango siguiente:
1 < TW < 3
Es rara la vez que alcanza valores de 5 ó menores que 1.
LÍMITE PLÁSTICO:
La plasticidad es una propiedad característica de los suelos finos, donde el contenido de humedad
del suelo está comprendido entre el límite líquido y plástico. En este estado el suelo permite ser
moldeado de manera similar a la masa o la plastilina, debido a que el contenido de humedad del suelo
contiene la cantidad ideal de moléculas de agua para que la fuerza de atracción entre las partículas
compuestas de minerales de arcilla sea la mayor.
Determinación del límite plástico (LP).
Puede determinarse el límite plástico para un suelo con un tamaño de partículas que pasan el tamiz
N°40, para lo cual debe humedecerse el suelo lo suficiente como para poder amasarlo, entonces sobre
un papel seco en una superficie plana o encima de un vidrio deben formarse rollitos de unos 3.2mm
de diámetro.
Posteriormente los rollitos deben ser juntados en uno para ser amasados y nuevamente formar
rollitos, a medida que se formen los rollitos el suelo progresivamente perderá humedad, entonces
llegará un momento cuando al formar el rollito el suelo empiece a disgregarse en su superficie y
T 𝑊 =
𝐼𝑃
𝐼𝐿
= log
𝑆2
𝑆1
I 𝐿 =
ω − LP
IP

luego a fragmentarse. En este estado cuando el suelo empieza a perder su consistencia plástica, se
procede inmediatamente a determinar su contenido de humedad que este a la vez será el límite
plástico del suelo, que es un contenido de humedad específico que divide la consistencia semisólida
de la plástica del suelo.
Determinación del límite plástico.
(a) Realizando el rollito. (b) Rollitos de suelo empezando a fragmentarse.
El resultado del porcentaje de humedad, se dará con aproximación a un número entero.
𝐿í𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑃𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 =
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜
∗ 100
Nota
Entonces podemos decir:
Si se fisura antes de llegar de llegar a los 3.2mm (1/8”) el suelo está seco.
Si al llegar a los 3.2mm y no se fisura el suelo está muy húmedo.
LÍMITES DE CONTRACCIÓN:
Un suelo fino que contenga en su mayor parte partículas compuestas de minerales de arcilla variará
de volumen de acuerdo a su contenido de humedad, por lo tanto a medida que aumente el contenido
de humedad también proporcionalmente aumentará su volumen.
Figura. Variación del volumen respecto al contenido de humedad.
w0
w
Consistencia
sólida
Consistencia
semisólida
Consistencia
plástica
Consistencia
líquida
Contenido de humedad (%)
Volumendelsuelo
LC LP LL
(a) (b)

Los cambios de volumen con respecto al contenido de humedad obedecerán la trayectoria que se muestra
en la Figura, al cambio de volumen por pérdida de humedad se lo llama contracción del suelo.
Determinación del límite de contracción (LC).
El límite de contracción es un contenido de humedad específico que divide la consistencia sólida de la
semisólida del suelo y establece el contenido de humedad máximo que el suelo tolera antes de sufrir
cambios en su volumen, este límite será:
Dónde:
LC = Límite de contracción del suelo.
ωO = Contenido de humedad del suelo en consistencia líquida.
∆ω = Cambio del contenido de humedad durante la contracción.
 Puede determinarse el límite de contracción para suelos que tienen un tamaño de partículas que pasan
el tamiz N°40, para lo cual la muestra de suelo debe ser humedecida lo suficiente hasta que alcance
una consistencia líquida, entonces se procede a determinar el contenido de humedad de una parte de
la muestra suelo para ese estado que será: WO.
 La otra parte de la muestra es vaciada en un cilindro cerámico de tal forma que quede completamente
lleno del suelo, este cilindro previamente es cubierto con un gel de petróleo (vaselina) para evitar que
él suelo se adhiera a él, como se muestra en la Figura
Figura. Determinación del límite de contracción.
(a) Muestra de suelo en consistencia líquida. (b) Muestra de suelo sin contenido de humedad.
 Se deja secar al aire la muestra en el cilindro cerámico por 6 horas, luego debe completarse el secado
del suelo en horno, se determina la masa de suelo para esta condición que será: MF.
 Para determinar el cambio del contenido de humedad primero deben determinarse el volumen inicial
del suelo antes de perder humedad y después que ha perdido toda su humedad. El volumen inicial del
suelo se determinará vaciando mercurio al cilindro cerámico vacío hasta que esté completamente lleno,
conociendo la gravedad específica del mercurio y el peso que ocupa este en el cilindro, se determina
el volumen que ocupa este que será: Vi.
Volumen del suelo = V
Peso del suelo = M
i
i
Volumen del suelo = V
Peso del suelo = MF
F
(a) (b)
𝐋𝐜 = ωO − ∆ω

 Para determinar el volumen final se introduce la muestra seca de suelo en el cilindro lleno de mercurio,
la masa del mercurio que es desplazado por el suelo será: Md.
Entonces el volumen final del suelo (VF) será:
Donde a densidad del mercurio, con valor de 13.55 g/cm3
 El cambio de contenido de humedad que experimenta el suelo durante la etapa de contracción, entre
el contenido inicial y el contenido en el límite de contracción será:
Índice de contracción (IC).
El índice de contracción es un parámetro utilizado como indicador del cambio de volumen respecto al
cambio del contenido de humedad, determinado en base al ensayo del límite de contracción, este índice
será:
Donde:
IC = Índice de contracción del suelo.
Ms = Peso del suelo seco.
VF = Volumen final del suelo luego de ser secado.
Índice de consistencia (CI).
Con el índice de consistencia puede evaluarse la consistencia actual que presenta el suelo en base al límite
líquido, índice de plasticidad y el contenido de humedad actual que presente el suelo, que es:
𝑽 𝑭 = 𝑉𝑖 −
𝑀𝑑
𝛾 𝐻𝐺
∆ 𝛚=
( 𝑽𝒊 − 𝑽 𝑭) 𝜸 𝝎
𝑴 𝑭
𝐈𝐜 =
𝑀𝑆
𝑉𝐹
𝐂𝐈 =
𝐿𝐿 − 𝜔
𝐿𝐿 − 𝐼 𝑃

Donde:
CI = Índice de consistencia del suelo.
w = Contenido de humedad actual del suelo.
LL = Límite líquido.
IP = Índice de plasticidad.
Mineral Límite líquido Límite plástico Límite de contracción
Montmorilonita 100 - 900 50 - 100 8.5 - 15
Nontronita 37 - 72 19 - 27
Illita 60 - 120 35 - 60 15 - 17
Caolinita 30 - 110 25 - 40 25 - 29
Halosita hidratada 50 - 70 47 - 60
Halosita no hidratada 35 - 55 30 -45
Atapulgita 160 - 230 100 - 120
Clorita 44 - 47 36 - 40
Alofano 200 - 250 130 - 140
Tabla Valores de los límites de Atterberg para los minerales de arcilla (Mitchell, 1976).
Método De Public Roads Administration
V1 = Volumen de la muestra húmeda.
V2 = Volumen de la muestra seca.
W1 = Peso de la muestra húmeda.
WS = Peso de la muestra seca.
1. ÍNDICE DE PLASTICIDAD
Según Atterberg, el Índice de Plasticidad, corresponde a un rango de contenido de humedad en el
cual el suelo es plástico y fue el primero en sugerir que éste podía ser útil en la clasificación de suelos.
El índice de plasticidad de un suelo es la diferencia numérica entre los valores del límite líquido y el
límite plástico de un mismo suelo.
Es decir:
IP: Índice plástico del material (%), con aproximación a la unidad
LL: Límite liquido del material obtenido (%)
LP: Límite plástico del material obtenido (%)
Nota
Cuando el material sea muy arenoso y no pueda determinarse el límite plástico, se reportan el límite
plástico y el índice plástico como NP (NO PLÁSTICO)
IP = LL − LP

Acorde al valor del índice de plasticidad, distinguió los siguientes materiales:
 Suelos friables o desmenuzables (IP<1)
 Suelos débilmente plásticos (1<IP<7)
 Suelos medianamente plásticos (7<IP<15)
 Suelos altamente plásticos (IP>15)
Un índice de plasticidad bajo, ejemplo el 5%, significa que un incremento pequeño en el contenido
de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de líquido, es decir resulta muy
sensible a los cambios de humedad. Por lo contrario un IP=20%, indica que para que un suelo pase
del estado semisólido a líquido, se le debe agregar gran cantidad de agua, en suelos no plásticos no
es posible determinar el IP.
Ejercicios
PROBLEMA Nº 1.- Una muestra de suelo tiene las siguientes características:
LIMITE LIQUIDO: NTP 339.129 ASTM D-4318
Muestra 1 2 3
Número de golpes
35 23 15
Peso de Cápsula (g)
11 18.05 11
Peso de Cápsula + suelo húmedo (g)
38.2 45 28.3
Peso de Cápsula + suelo seco (g)
35 40 24
Peso de Suelo seco (g)
Peso del Agua (g)
Humedad (%) 13.33 22.78 33.08
Límite Líquido (%) 22%
LIMITE PLÁSTICO : NTP 339.129 ASTM D -
4318
Muestra 1 2 3
Peso de Cápsula (g)
18.50 18.00 18.50
Peso de Cápsula + suelo húmedo (g)
21.70 21.90 21.70
Peso de Cápsula + suelo seco (g)
21.50 21.60 21.50
Peso de Suelo seco (g)
Peso del Agua (g)
Humedad (%) 6.7 8.33 6.7
Límite plástico (%) 7%
Calcule: LL; LP; IP, Il y Tw

PROBLEMA Nº 2.- En una prueba de L. L. se obtuvieron los siguientes resultados
Nº de golpes 28 22 15 17
ω (%) 51.6 52.2 53.8 51.2
Se encontró, LP. = 25%
Calcule: LL; IP, Il y TW
PROBLEMA Nº 3.- En una prueba de L. L. se obtuvieron los siguientes resultados
Nº de golpes 9 15 22 30
ω (%) 85 80 76 74
Se encontró, LP. = 32%
Calcule: LL, IP, Il y TW
PROBLEMA Nº 4.- Una muestra de suelo tiene las siguientes características:
DATOS DEL ENSAYO
Descripción
LIMITE LIQUIDO
NTP 339.129 ASTM D-
4318
LIMITE PLASTICO
NTP 339.129 ASTM D -
4318
Nº de golpes
13 25 45
- - -
Peso tara g
14.75 22.34 16.52 22.37 14.71 16.44
Peso tara + suelo
húmedo
g
19.31 26.89 23.24 23.84 15.53 18.32
Peso tara + suelo
seco
g
18.03 25.74 21.62 23.57 15.42 18.00
Humedad %
Límites
Calcule: LL; LP; IP, Il y Tw
PROBLEMA Nº 5.- El Límite de contracción de un suelo es de 18.4 %. Si 1pie cúbico de muestra
saturada, con un contenido de humedad de 27.4% se contrae por secado, cuál será el volumen a una
humedad de 13.8 %.
Desprecie la contracción residual y asuma que el peso específico relativo de solidos es 2.72.
Solución
Datos:
Lc= 18.4%
W=27.4%
V=?
γs= 2.72

PROBLEMA Nº 6.- Se constata que un cierto suelo saturado disminuye su humedad hasta llegar al
Límite de Contracción. La muestra saturada pesa 90 gr. y su W% = 41%.
Después de la desecación total llega a tener un volumen de 31 cm3. Calcular el Límite de Contracción
para cuando SS = 2.70.

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