Este documento trata sobre las propiedades índices de los suelos. Explica conceptos clave como la estructura del suelo, las fases sólida, líquida y gaseosa, y propiedades como la gravedad específica y la porosidad. También cubre métodos de clasificación de suelos como la granulometría y ensayos de laboratorio como la determinación de la humedad natural. El objetivo es que los estudiantes aprendan sobre estas propiedades e índices de suelos y cómo clasificarlos a partir de resultados de ens

1. TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES
DE LOS SUELOS

2. CONTENIDO
1. ¿Qué es la mecánica de suelos?
2. ¿Qué es el suelo?
2.1. Origen del suelo
3. ¿Por qué es importante la mecánica de suelos?
4. Principales tipos de suelos
5. Estructura del suelo
5.1. Fases del suelo: sólida, líquida y gaseosa
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

3. CONTENIDO
6. Propiedades índices
7. Relaciones volumétricas y gravimétricas
7.1. Ecuaciones fundamentales
7.2. Análisis en suelos saturados y parcialmente saturados
8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
8.2. Sistema de Clasificación de suelos
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

4. OBJETIVOS DEL TEMA
Junio 2015
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Conocer los
principios y
generalidades de
la Mecánica de
Suelos y del suelo.
Aprender las
propiedades
índices de los
suelos.
Clasificar un
suelo por
diferentes
métodos a partir
de los resultados
de los ensayos
que se realizan en
laboratorio.

5. 1. ¿Qué es la Mecánica de Suelos?
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
A PROBLEMAS DE QUE TRATAN CON
INGENIERÍA
CIVIL
MECÁNICA
HIDRÁULICA
SEDIMENTOS Y
OTRAS
ACUMULACIONES
NO
CONSOLIDADAS
DE PARTÍCULAS
SÓLIDAS
APLICACIÓN DE LEYES
Juárez y Rico, 2005

6. 2. ¿Qué es el suelo?
Ingeniería Civil
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
ORGÁNICAS E
INORGÁNICAS
LA DESINTEGRACIÓN MECÁNICA O DE
LA DESCOMPOSICIÓN QUÍMICA DE
ROCAS PREEXISTENTES
ORGANIZACIÓN DEFINIDA Y CON PROPIEDADES QUE
VARÍAN VECTORIALMENTE. EN LA DIRECCIÓN
VERTICAL SUS PROPIEDADES CAMBIAN MUCHO MÁS
RÁPIDO QUE EN LA HORIZONTAL
CONJUNTO DE
PARTÍCULAS
PRODUCTO
DE

7. 2.1. Origen del suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
SUELO
ROCAS ÍGNEAS
ROCAS
METAMÓRFICAS
ROCAS
SEDIMENTARIAS

8. 3. ¿Por qué es importante la mecánica de suelos?
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
OBRAS DE
INGENIERÍA CIVIL
DESCANSAN
SOBRE EL SUELO
SON
CONSTRUIDAS
CON SUELO
ESTABILIDAD
COMPORTAMIENTO
CONDUCTA DEL
SUELO

9. 3. ¿Por qué es importante la mecánica de suelos?
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
LÍMITES DE
LA
CAPACIDAD
RESISTENTE
DEFORMACIONES
CONSIDERABLES
ESFUERZOS
SECUNDARIOS
EN MIEMBROS
ESTRUCTURALES
FISURAS,
GRIETAS, ALABEO
O DESPLOMOS
COLAPSO

10. 4. Principales tipos de suelos
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
RESIDUALES TRANSPORTADOS DEPÓSITOS

11. COLUVIAL (GRAVEDAD)
EÓLICO (VIENTO)
ALUVIAL (AGUA)
GLACIAR (HIELO)
4. Principales tipos de suelos
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
AGENTE

12. 4. Principales tipos de suelos
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
LUGAR
PALUSTRE
(PANTANOS)
MARINO
(MARES)
LACUSTRE
(LAGOS)

13. 4. Principales tipos de suelos
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
ESTRUCTURA
CLÁSTICO
(FRAGMENTOS)
NO CLÁSTICO

14. 4. Principales tipos de suelos
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Suelos
Orgánicos
Turba Humus Fangos

15. 4. Principales tipos de suelos
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Según la granulometría, los suelos se clasifican en:
Clasificación En milímetros
Enrocamiento d > 200
Piedras 200 > d > 20
Grava 20 > d > 2
Arena gruesa 2 > d > 0,2
Arena fina 0,2 > d > 0,02
Limo 0,02 > d > 0,002
En micrones
Arcilla 2 a 0,2
Ultra arcilla 0,2 a 0,02

16. 5. Estructura del suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Estructura
del suelo
Natural
Artificial

17. 5. Estructura del suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

18. 5. Estructura del suelo
5.1. Fases del Suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Fase Sólida
• Partículas
minerales:
• Tamaño
• Color
• Forma
• Textura
• Composición
química: cargas
eléctricas y
capacidad de
intercambio
catiónico
Fase Líquida
• Agua libre o
gravitacional
• Agua capilar
• Agua adsorbida
(intercambio
eléctrico)
Fase Gaseosa
• Aire
• Vapor de agua
• Otros gases

19. 5. Estructura del suelo
5.1. Fases del Suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

20. 5. Estructura del suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
•Grano grueso (gravas y
arenas)
•Compacidad relativa y
orientación de las
partículas
(permeabilidad)
Simple
•Granos finos (menores
0.002 mm)
•Fuerzas superficiales
(de adherencia) entre
partículas forman
panales.
Panaloide
•Granos fino (menores
de 0.02 mm)
•Fuerzas de adherencia
que conllevan a
formación de palanes
de orden superior
Floculenta
•Sedimentación de
partículas gruesas y
finas simultáneamente.
Combinación de las
anteriores
Compuesta
•Arcillas
•Cargas positivas de las
aristas se atraen a las
cargas negativas de
cualquier partícula
vecina.
Castillo de
Naipes
•Esfuerzo cortante y
presión osmótica
Dispersa

21. 5. Estructura del suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Arcillas
Estructura general
Estructura cristalina
definida, cuyos átomos se
disponen en láminas
Constitución mineralógica
de las arcillas
Silicatos de aluminio
hidratados
Silicatos de magnesio
Hierro
Otros metales, también
hidratados

22. 5. Estructura del suelo
Silícica: 1 átomo de Silicio rodeado por 4 de Oxígeno
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Tetraedros Unidades Hexagonales
Retícula laminar

23. 5. Estructura del suelo
Alumínica: 1 átomo de Aluminio rodeado por 6 de Oxígeno
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Octaedros Unidades octaédricas
Retícula laminar

24. 5. Estructura del suelo
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Caolinita:
lámina silícica y
otra alumínica
se superponen
indefinidamente
Montmorilonita:
lámina silícica entre
dos alumínicas que se
superponen
indefinidamente
Ilita: análoga a la
montmorilonica pero
tienden a formar
grumos que reducen
el área expuesta al
agua por unidad de
volumen

25. 6. Propiedades índices
• Gravedad específica del Suelo, Gs (Peso específico relativo)
Es la relación del peso al aire de un volumen dado de partículas de
suelo a una temperatura determinada, con respecto al peso al aire de
volumen igual de agua desaireada a esa misma temperatura.
Es un factor auxiliar para determinar las características índices de los
suelos, tales como la porosidad, la relación de vacíos, la saturación.
Se utiliza también en estudios de consolidación, gradiente hidráulico
crítico, hidrometría o densimetría.
Gs = ϒs/ϒw
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

26. 6. Propiedades índices
• Oquedad e = Vv/Vs
• Porosidad n = (Vv/Vm) x 100
• Grado de Saturación S = (Vw/Vs) x 100
• Contenido de agua (humedad) w = (Ww/Ws) x 100
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

27. 7. Relaciones volumétricas y gravimétricas
7.1. Ecuaciones fundamentales
7.2. Análisis en suelos saturados y parcialmente saturados
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

28. 7.2. Análisis en suelos saturados y parcialmente saturados
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

29. 8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Humedad natural:
Es la relación entre el peso del agua y el peso de los
sólidos del suelo y ésta se puede expresar en
porcentaje. Su valor varía entre 0 - ∞
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

30. TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Humedad
Natural
• Objetivo: Determinar el contenido de agua de un suelo
Métodos
•ASTM D 2216-05 (horno eléctrico)
•ASTM D 4643-00 (horno microondas)
•ASTM D 4944-04 (Speedy)
Resumen
• Pesar Wtara, Pesar Wtara + WH, Pesar Wtara + WS
• 𝑤 =
(Wtara + WH) – (Wtara+WS)
(Wtara + WS) – Wtara
∗ 100

31. 8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría:
Es la distribución de los tamaños de las partículas
de un suelo, y puede ser representada por la curva
granulométrica.
La determinación del rango del tamaño de las
partículas se realiza por un análisis mecánico,
expresado como un porcentaje del peso (o masa)
seco total.
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

32. 8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por tamizado:
Norma ASTM C 136 / AASHTO T-27
Consiste en sacudir la muestra de suelo a
través de un conjunto de mallas que tienen
aberturas progresivamente más pequeñas.
Primero el suelo se seca al horno, y luego
todos los grumos se disgregan en partículas
pequeñas antes de pasar por las mallas.
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

33. 8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por tamizado:
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

34. 8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por hidrometría:
Se basa en el principio de la sedimentación de
granos de suelo en agua. Cuando un especímen
de suelo se dispersa en agua, las partículas se
asientan a diferentes velocidades, dependiendo
de sus formas, tamaños y pesos.
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

35. 8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por hidrometría:
Por simplicidad, se supone que todas las
partículas de suelo son esferas y que la
velocidad de las partículas se expresa por la ley
de Stokes, según la cual la velocidad de
sedimentación de las partículas es función de
su tamaño.
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

36. 8. Clasificación de suelos
8.1. Ensayos de laboratorio
Granulometría por
hidrometría:
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

37. Curva de distribución granulométrica
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

38. Formas de la curva de distribución
granulométrica
I Suelo mal graduado
(mismo tamaño)
II Suelo bien graduado
(variedad de tamaños)
III Granulometría discontinua
(ausencia de tamaños)
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

39. Diámetro efectivo, coeficientes de uniformidad y de
curvatura
D10 = diámetro correspondiente al 10% de finos
Cu = D60 / D10 Cu < 3 = uniforme
Cc = (D30 )2 / (D60*D10) Cc = 1 – 3 suelo bien gradado
D60 = diámetro en mm que corresponde al 60% más fino
D30 = diámetro en mm que corresponde al 30% más fino
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

40. Gravedad específica: rango general de 2.6 a 2.9.
Arena aproximadamente 2.65. Arcillas y limos 2.6 y
2.9
Fracción gruesa: balanza hidrostática
Fracción fina: picnómetro
𝐆𝐬 𝐩𝐨𝐧𝐝𝐞𝐫𝐚𝐝𝐚 =
𝟏
𝑨
𝟏𝟎𝟎
+
𝑩
𝟏𝟎𝟎
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

41. Límites de consistencia:
Los estados son las fases por las que pasa el suelo al irse
secando partiendo de una suspensión. Las fronteras entre
los estados son los límites.
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
El volumen
cambia por
secado
Moldeable Fluido
viscoso
No hay
variación
de volumen
Índice de
Contracción
Índice de
Plasticidad

42. Límite Líquido (LL):
Se determina por el método de los puntos:
Método de 3 puntos (gráfico)
Método de 2 puntos 𝐿𝐿 = 𝑤%
𝑁
25
𝑡𝑔 𝛽
Método de 1 punto 𝐿𝐿 =
𝑤%
1,419 −0,30 log 𝑁
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

43. Límite Líquido (LL):
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

44. Límite Plástico (LP):
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
Es el contenido de agua
de la muestra de un
suelo que al conformar
con ella cilindros, estos
se agrietan o
desmoronan cuando
alcanzan los 3 mm de
diámetro

45. Límite de Contracción (LC):
Es el contenido de agua que tendría una muestra
de suelo seca, si todos sus vacíos estuviesen llenos
de agua.
𝑳𝑪 =
𝑽𝒎−
𝑾𝒔
𝑮𝒔 𝜸𝒘
∗𝜸𝒘
𝑾𝒔
*100
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

46. Índice de Plasticidad (IP):
IP = LL – LP
Índice de Contracción (IC):
IC = LP – LC
Índice de fluidez (IF):
𝑰𝒍 =
𝒘 − 𝑳𝑷
𝑰𝑷
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS

47. Carta de Plasticidad:
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS
FG = Granulometría
FF = Plasticidad, compresibilidad,
permeabilidad, cambios volumétricos
Materiales finos se dividen en dos
grupos:
a) De baja compresibilidad con LL < 50%
b) De alta compresibilidad con LL > 50%
Sobre la línea A: arcillas inorgánicas (C)
Bajo la línea A: limos inorgánicos (M)
A la derecha de A: suelos de alta
compresibilidad (H: CH, MH, OH)
A la izquierda de A: suelos de baja
compresibilidad (L: CL, ML, OL)
𝐼𝑃 − 0
22 − 0
=
𝐿𝐿 − 20
50 − 20
→ 𝐼𝑃 =
22
30
𝐿𝐿 − 20
𝐼𝑃 = 0,73 𝐿𝐿 − 20
Ecuación
de la
recta

48. 8. Clasificación de suelos
8.2. Sistema de Clasificación de suelos
SUCS
ASSHTO
TEMA 1: PROPIEDADES ÍNDICES DE LOS SUELOS