GEOTECNIA I - Propiedades y clasificación de suelos

DEFINICIÓN SUELO
Para un Geólogo , es el material resultante de la
descomposición de la roca.
Para un Agrónomo , es la parte delgada cobre la roca que
permite la penetración de las raíces de las plantas para que
estas puedan tomar el agua los nutrientes que necesitan
para vivir.
Para un civil también es el producto de la desintegración de
las rocas, sedimentos no consolidados un deposito de
partículas sólidas.

Origen de los Suelos
Desintegración Física y Química de una roca madre.
DESINTEGRACION
FISICA
SOL AGUA
VIENTO
GLACIARES
QUIMICA
OXIDACION
CARBONATACION
HIDRATACION

Suelos Producto de la
Desintegración Física
Suelos Inorgánicos , puede ser que permanezcan o no en el
mismo sitio donde se formaron , estos pueden ser:
- Residuales: Cuando permanecen en el mismo sitio donde
se formó.
-Transportados : es el caso al de los suelos residuales. Estos
pueden ser transportados por el viento “Eólicos”, por agua
“Aluviales”, por gravedad “Coluviones” y Glaciares.

ESTRUCTURA
Granular: Arena, limo y arcilla agrupadas en
granos pequeños casi esféricos. El agua circula
muy fácilmente a través de esos suelos
Bloque: son partículas de suelo que se agrupan
en bloques casi cuadrados o angulares con los
bordes más o menos pronunciados. Los
bloques relativamente grandes indican que el
suelo resiste la penetración y el movimiento
del agua. fácilmente a través de esos suelos
Prismática: son partículas de suelo que han
formado columnas o pilares verticales
separados por fisuras verticales diminutas,
pero definidas. El agua circula con mayor
dificultad y el drenaje es deficiente
Laminar:se compone de partículas de suelo
agregadas en láminas o capas finas que se acumulan
horizontalmente una sobre otra. A menudo las
láminas se traslapan, lo que dificulta notablemente
la circulación del agua

MINERALOGÍA Y ESTRUCTURA
DE ARCILLAS
Minerales arcillosos
Las arcillas proceden de las rocas a través de procesos de erosión química.
Como consecuencia, su composición es muy variable. Están constituidas por
mezclas de minerales arcillosos, que son silicatos, fundamentalmente de
aluminio, hierro y magnesio.
-Caolinita Abunda en los suelos naturales. El caolín, usado en fabricación de
porcelana, es un suelo con alta proporción de caolinita.
− Illita Es el componente más frecuente en las arcillas naturales.
− Montmorillonita De estructura similar a la illita, pero con dos diferencias
fundamentales: en primer lugar, tiene más sustituciones isomorfas,
llegando a 1 de cada 6 átomos, con lo que tiene una importante carga
eléctrica neta negativa; por otra parte, la unión entre agrupaciones no es de
potasio, sino de valencia secundaria. Este enlace n de porcelana, es un
suelo con alta proporción de caolinita.

Interacción eléctrica de las
partículas de arcilla. Capa doble

Actividad
Cuanto mayor es la carga eléctrica de las partículas de una arcilla, es
capaz de ejercer acciones eléctricas a mayor distancia, con lo que sus
límites de Atterberg aumentan.
Sin embargo, el índice de plasticidad solo no refleja este aspecto, pues
depende también de la proporción de arcilla que tenga la muestra
ensayada.
Por eso se define la actividad de una arcilla como el cociente entre su
índice de plasticidad y el contenido de arcilla (porcentaje de partículas
menores de 2 micras).
La actividad de la caolinita varía entre 0,1 y 0,4; la de la illita entre 0,2 y
0,8; la de la montmorillonita entre 1 y 10.

Estructura
− Susceptibilidad Cuando se amasa una muestra de arcilla, se destruye
su estructura y los enlaces establecidos entre sus partículas. Se define la
susceptibilidad como el cociente entre las resistencias al corte sin
drenaje en estado natural y después de amasada a humedad constante.
En función de este cociente se clasifican las arcillas como indica a
continuación:

MINERALOGÍA Y ESTRUCTURA
DE ARCILLAS
Estructura
− Tixotropía Consiste en la propiedad de recuperar la resistencia perdida
por el amasado en un tiempo relativamente corto. Sólo las arcillas más
activas, como la montmorillonita, presentan esta propiedad de modo
significativo. En ellas, si se deja reposar la arcilla una vez amasada,
recupera gran parte de su resistencia inicial. Ello las hace especialmente
útiles en construcción, como suspensiones en agua (lodos), que
endurecen por reposo.

Clasificación de los suelos de
acuerdo al tamaño
Se clasifican en Suelos Gruesos y Suelos Finos
Suelos Gruesos
Limos Arcillas
Suelos Finos
Gravas Arenas

• Las Gravas son fragmentos de Roca Superiores
a los 2 mm. Generalmente redondeados ya
que se forman generalmente por un Deposito
Aluvial.
• Las Arenas Pueden proceder de la
descomposición e la roca o de trituración
artificial. No son plásticos y se encuentran en
Depósitos aluviales.
• Limos, Son de grano Fino, sin plasticidad,
pueden sr orgánicos ó producto de la
trituración , tamaño entre 0.05 mm a 0.005
mm
• Las arcillas son materiales plásticos , tienen
una estructura Cristalina y complicada y sus
átomos están en forma de láminas.

Nivel Freático
A. Punto máximo de profundidad del agua subterránea
B. Lugar donde la presión del agua iguala la presión atmosférica.
Tarea:
Investigar sobre los niveles freáticos colgados.

Ensayos de Laboratorio
Granulometría:

Límites de Atterberg
El límite líquido (LL) es la humedad a partir de la cual un
suelo deja de tener un comportamiento plástico y pasa a
tener un comportamiento viscoso, es decir, es la
humedad límite entre el estado plástico y el estado
viscoso. A partir de esta humedad el suelo fluiría.
El límite de contracción de un suelo se define como el contenido
mínimo de agua, por debajo del cual una reducción de la cantidad
de agua, no causará una disminución de volumen de la muestra
de suelo, pero al cual un aumento en el contenido de agua
causará un aumento en el volumen de la masa de suelo.
El límite plástico (LP) es la humedad a partir de la cual
un suelo deja de tener un comportamiento frágil para
pasar a tenerlo plástico, es decir, la humedad límite
entre el estado sólido y el plástico

Índices
Índice de plasticidad (IP):
Es la diferencia entre las humedades de los límites líquido y plástico:
IP = LL − LP (1.11)
Indica el tamaño del rango de humedades en el que el suelo se
comporta como un sólido plástico.

Índices
Índice de fluidez
La consistencia de un suelo con características plásticas, depende del
valor de su humedad natural y de la relación entre este valor y sus
límites líquido y plástico.
Si la humedad está por encima del valor del límite líquido la
consistencia de este suelo es de líquido viscoso, mientras que tendrá
una consistencia de sólido plástico si la humedad se encuentra entre
ambos límites, y una de sólido frágil si dicha humedad se encuentra por
debajo del límite plástico.

Índices
Índice de fluidez
Una forma de indicar directamente la consistencia de un suelo es
mediante el parámetro denominado índice de fluidez, que se define por
la siguiente expresión:
-Si el suelo tiene la humedad natural inferior al límite plástico
(comportamiento como sólido frágil),
-El índice de fluidez es negativo I F < 0 − Si el suelo tiene la humedad
natural entre el límite plástico y el líquido (comportamiento como
sólido plástico), el índice de fluidez resulta ser 0 < <1

Propiedades Físicas de los
suelos
TEXTURA: La textura indica el contenido relativo de partículas de
diferente tamaño, como la arena, el limo y la arcilla, en el suelo. La
textura tiene que ver con la facilidad con que se puede trabajar el suelo
COLOR: El color del suelo está dado principalmente por los minerales
que componen el suelo. Negro(Materia Orgánica), Rojo (Oxido de
Hierro), Gris (presencia de hierro no oxidado)
ESTRUCTURA: La estructura del suelo se define por la forma en que se
agrupan las partículas individuales de arena, limo y arcilla. Cuando las
partículas individuales se agrupan, toman el aspecto de partículas
mayores y se denominan agregados.

USCS: Sistema de Clasificación
de Suelos Unificado

USCS: Sistema de Clasificación de
Suelos Unificado

COMPORTAMIENTO DE ESTOS SUELOS
EN INGENIERIA
Estos se utilizan principalmente para concreto y materiales granulares
de Pavimentos. Por su formación los depósitos de suelos transportados
pueden tener dos característica , la primera es la selección de tamaños
y la segunda es que al ser transportados la parte de agregado débil ya
se ha desprendido del deposito.

Propiedades Mecánicas de los
suelos

Relaciones de Volumen
Porosidad n
Relación de Vacíos e

Compacidad
El término se refiere al grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo
dejando vacíos entre ellas. En suelos sólidos , las partículas sólidas que lo
constituyen tienen un alto grado de acomodo y la capacidad de deformación baja
por la aplicación de cargas.

Relación de Vacíos y Porosidad

Densidad Relativa –
Compacidad Relativa
Es la medida de la compactación de un suelo dada por la relación porcentual entre:
a) la diferencia de la relación de vacíos de un suelo no cohesivo en su estado más
suelto y cualquier relación de vacíos del suelo compactado, y b) la diferencia entre
relaciones de vacíos en su estado más suelto y más denso. Este parámetro permite
determinar si un suelo está cerca o lejos de los valores máximo y mínimo de
densidad que se puede alcanzar.

Grado de Saturación:
Relaciones Gravimétricas del
suelo
Humedad:
Es la cantidad relativa de agua que se encuentra en un suelo respecto a la masa de
sólidos o al volumen del suelo analizado. Se expresa en porcentaje (%), y es la relación
entre el peso del agua del espécimen, y el peso de los sólidos. El suelo seco es el que se
ha secado al horno, a temperatura de 105°C – 110°C, durante 18 o 24 horas, hasta
lograr un peso constante.

Peso Unitario
del suelo
Es el producto de su densidad por la gravedad.
El valor depende, entre otros , del contenido
del agua del suelo. Este puede variar desde el
estado seco gd hasta un suelo saturado gsat y
el estado intermedio de valores de saturación
entre 0 y 1 dependiendo del contenido de
huemdad.

Gravedad Específica de los
Sólidos:

Relaciones Gravimétricas del
suelo

Para Tener en cuenta
-Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el
volumen de vacíos (Vv), mientras que la fase solida constituye el
volumen de sólidos (Vs).
-Se dice que un suelo está totalmente saturado cuando todos sus vacíos
están ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como
caso particular de solo dos fases, la sólida y la líquida.
-Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicación en
la Mecánica de Suelos para determinar la masa de un suelo, la
magnitud de los esfuerzos aplicados al suelo por un cimiento y los
empujes sobre estructuras de contención
- En la fase líquida se considera el agua libre que se puede extraer por
calentamiento a temperatura de 105 °C cuando, después de 18 o 24
horas, el peso del suelo no disminuye más y permanece constante.

Elección del Método de
Compactación

Proctor
Existen dos tipos de ensayo Proctor normalizados;
-Ensayo Proctor Estándar
-Ensayo Proctor Modificado
La diferencia entre ambos se encuentra en la energía utilizada, la cual
se modifica según el caso variando:
-el número de golpes,
-el pisón (cambia altura y peso),
-el molde y el número de capas.

Proctor
El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en
un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para
obtener la curva que relaciona la humedad y la densidad seca máxima a
determinada energía de compactación. El punto máximo de esta curva
corresponde a la densidad seca máxima en ordenadas y a la humedad
óptima en abscisas.

método
▪Secar el material al sol
▪Desmenuzar los terrones no romper las partículas individuales en la
muestra.
▪Cuarteamos y conseguimos aproximadamente 20 kg. De material. (basado
en una curva de 3 puntos)
▪Tamizamos por el tamiz ¾”
▪El material retenido en el tamiz ¾” lo pesamos y reemplazamos por
material retenido entre ¾” y #4 (debemos tamizar aparte otra cantidad de
material por el tamiz ¾” y el #4 para tener material para reemplazar)
▪Obtenemos la humedad que tiene el material en ese momento
▪Llevar el material a la condición de humedad optima conseguida con el
Próctor

Porcentaje de Compactación
El Grado de compactación de un terreno se expresa en porcentaje
respecto al ensayo Proctor; es decir, una compactación del 85% de
Proctor quiere decir que se alcanza el 85% de la máxima densidad del
Proctor .

Importancia de la
compactación

Compactación de acuerdo al
tipo de suelo

Influencia del suelo en la
compactación

ESFUERZOS EN UNA MASA
DEL SUELO

Esfuerzo de Corte en los
Suelos
Dentro de ciertos limites los suelos se comportan como materiales
elásticos. Aunque en algunos casos esos limites son superados y se
debe tener en cuenta en el análisis la plasticidad de los mismos.
Una muestra de suelo sometida a un esfuerzo de corte tiende a
producir un desplazamiento de las partículas entre si (Disgregamiento
de las partículas) o de una parte de la masa del suelo con aspecto al
resto de la misma (Deslizamiento sobre una línea de rotura). En el caso
de que el suelo sea plástico se producirá una fluencia plástica.
Estos movimientos dentro de la masa de suelo son contrarrestados por
la llamada Resistencia al Corte de los Suelos.

Esfuerzo de Corte en los
Suelos

Ensayo Compresión Inconfinada

https://ocw.unican.es/pluginfile.php/1555/course/section/2012/capitul
o1.pdf

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