En este capitulo se definen las estructuras que tienen los suelos gruesos y los suelos finos. Se establecen las relaciones básicas de pesos y volúmenes que permiten determinar propiedades Físicas de los suelos. Igualmente se incluye una descripción general de los ensayos básicos a realizar en suelos y rocas.

1. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
CAPITULO 2 – MINERALOGIA Y ESTRUCTURA
Fuente: www.educa.madrid.org
Fuente:
http://pueblonuevo.nireblog.com/pos
t/2008/01/20/las-rocas-y-el-suelo
5:33 p.m. 1

2. MINERALOGIA
MINERALES CONSTITUTIVOS DE LOS SUELOS
SUELOS
GRUESOS
SUELOS
FINOS
GRAVAS
ARENAS
LIMOS
ARCILLAS
1. Silicatos de Al, He y Mg hidratados.
2. Se encuentran con forma de lámina que
pueden estar formadas por arreglos
tetraédricos y/o octaédricos (lámina silícica y
lámina alumínica).
1. Silicatos (Feldespatos (rocas igneas),
micas, olivino y serpentina.
2. Oxidos (Cuarzo, limonita, magnetita y
corindón)
3. Carbonatos (Calcita y Dolomita)
4. Sulfatos (Anhidrita y el Yeso)
5:33 p.m. 2
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

3. MINERALOGIA DE LAS ARCILLAS
LAMINA SILICICA
OCTAEDRO Y LAMINA ALUMINICA (GIBSITA)
5:33 p.m. 3
S
Al
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4. MINERALOGIA
TIPOS DE ARCILLAS
CAOLINITAS ILLITAS MONTMORILLONITAS
S
G
G
S
G
ARCILLAS 1:1 (Bilaminares)
ACTIVIDAD: 0.38
No admite agua en los planos de
unión.
No es expansiva
Moderadamente plásticas
Más permeables
Mayor fricción interna
S
G
S
S
G
S
ARCILLAS 2:1 (Trilaminares)
ACTIVIDAD: 0.9
Admite agua en los planos de
unión.
Es expansiva, Menos permeable
Medianamente plásticas
Producto de la hidratación Micas
Forma Grumos (Iones de K+)
S
G
S
S
G
S
ARCILLAS 2:1 (Trilaminares)
ACTIVIDAD: 7.2
Admite mucha agua en los planos
de unión.
Es Muy expansiva, Impermeable
Muy plásticas, Se contrae al
secarse.
Estructura cristalina a modo de
acordeón
5:33 p.m. 4
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

5. MINERALOGIA
MINERALOGIA Y COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS
LAS FUERZAS QUE PREDOMINAN
SON LAS GRAVITACIONALES
Su comportamiento esta definido por su
compacidad (compactación) y por la
orientación de sus partículas.
POSEEN GRAN SUPERFICIE
ESPECIFICA, CON LO CUAL LAS
FUERZAS QUE PREDOMINAN SON
LAS FUERZAS ELECTRICAS.
Su comportamiento esta definido por su
estructura (General) y su constitución
mineralógica (particular)
5:33 p.m. 5
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
SUELOS
GRUESOS
SUELOS
ARCILLOSOS

6. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
¿Qué es más importante: El Tamaño de las
partículas o la forma de estas?
La FORMA determina la magnitud de las deformaciones que sufre el suelo.
FORMA DE LAS
PARTÍCULAS SÓLIDAS
SUELOS GRANULARES SUELOS FINOS
EQUIDIMENSIONAL ACICULAR LAMINAR
El TAMAÑO determina la rapidez con que ocurre la deformación del suelo.
En la rapidez de la deformación influye también el factor tiempo cuando
existe agua.
5:33 p.m. 6
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

7. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
EQUIDIMENSIONAL
ANGULAR SUBANGULAR REDONDEADA SUBREDONDEADA
SUELOS GRANULARES
5:33 p.m. 7
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
Fuente:
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Beach_Stones_2.jpg

8. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ANGULAR
SUBANGULAR
REDONDEADA
SUBREDONDEADA
Típicas en Arenas Residuales y las más
angulosas son producto del triturado de
rocas. TIENE EL MEJOR
COMPORTAMIENTO MECANICO
Típicas en Arenas Residuales. TIENE
BUEN COMPORTAMIENTO
MECANICO
Típicas en Arenas de Río.
Se encuentran en las arenas depositadas
en los valles aluviales de ríos, qdas, etc..
5:33 p.m. 8

9. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ACICULAR
LIMOS
LAMINAR
ARCILLAS
SUELOS FINOS
5:33 p.m. 9
R.G.A. 2013

10. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
Forma de Aguja. Una dimensión es
mayor que las otras dos. Se presenta en
un tipo de Arcilla: HALOISITA. Con
S.E menor y por tanto muy estable. Poca
adsorción
Dos dimensiones mayores a la tercera,
por tanto su S.E es muy alta, mayor
actividad superficial que permite mayor
adsorción y menor estabilidad. Illita,
Caolinita, Montmorillonita.
ACICULAR
LAMINAR
5:33 p.m. 10
R.G.A. 2007
R.G.A. 2007
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11. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ESTRUCTURACION DE LOS SUELOS
Que es la Estructura de un Suelo?
TIPOS DE
ESTRUCTURA
SIMPLE
PANALOIDE
FLOCULENTA
COMPUESTA
CASTILLO DE
NAIPES
DISPERSA
5:33 p.m. 11
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12. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
Típicas suelos granulares. El
comportamiento de un suelo de
estructura simple depende de la
compacidad y la orientación.
min.
max
(%)
ee
ee
Cr
máx
nat



Típicas suelos finos que se sedimenta o
se depositan por acción del aire. Las
partículas que conforman estos suelos
son de un tamaño cercano a 0.002 mm.
SIMPLE
SUELTO COMPACTO
PANALOIDE
max
11
11
(%)
ddmín
dnatdmín
Cr





5:33 p.m. 12
R.G.A. 2007
R.G.A. 2007
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13. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
Típicas suelos finos con partículas de
0.0002 mm (coloides). Mientras se
sedimentan se unen a otras partículas y
forman grumos que se unen a otros.
5:33 p.m. 13
R.G.A. 2007
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
Arcillas Marinas: Altamente Floculadas
(más compresibles).
Sedimentos Agua dulce

14. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
De acuerdo a Goldschmidt y Lambe es
característica de los suelos con forma
laminar.
CASTILLO DE NAIPES
Típicas de suelos finos en los que las fzas
de repulsión son las que dominan.
Caso: Sedimentos de Agua Dulce.
DISPERSA
5:33 p.m. 14
R.G.A. 2007
R.G.A. 2007
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15. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
COMPUESTA
Grano de
Limo
Grano de
Limo
Grano de
Limo
Partícula de Arcilla
Partículas coloidales
Floculadas de bajo grado
De consolidación
Partículas coloidales
Floculadas de alto grado
De consolidación debido
A concentraciones locales
De presión.
Propuesta por A. Casagrande para
explicar porque unas arcillas en estado
inalterado soportan más carga que
cuando están remoldeadas..
5:33 p.m. 15
R.G.A. 2007

16. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
SENSITIVIDAD Y TIXOTROPIA DE LOS SUELOS
ARCILLOSOS
Sensitividad Descripción
<2 Insensitiva
2 – 4 Medianamente
Sensitiva
4 – 8 Sensitiva
8 – 16 Muy Sensitiva
>16 Rápida
TIXOTROPIA: Fenómeno por el cual un
amasado enérgico de la arcilla produce
una perdida de resistencia, pero al
dejarlas en reposo y sin perdida de
humedad vuelven más o menos a sus
propiedades originales.
SENSITIVIDAD: Permite medir la
tixotropía de las arcillas (perdida de
resistencia debida al remoldeo):
moldeadasistencia
Inalteradasistencia
adSensitivid
ReRe
Re

5:33 p.m. 16
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

17. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ESTRUCTURA PRIMARIA DE LOS SUELOS
Es el resultado del acomodamiento de las partículas
debido a la influencia de las fuerzas Mecánicas y
Eléctricas
5:33 p.m. 17
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

18. ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
COMPORTAMIENTO SEGÚN LA FORMA O TAMAÑO
Su comportamiento depende del tamaño
de las partículas (las fuerzas entre sus
partículas dependen de su peso) y más
importante aún es la distribución de los
tamaños Granulometría.
Compactación de una arena saturada y
una arena humeda.
Su comportamiento depende de la forma
de las partículas (las fuerzas principales
son eléctricas) y relacionado con esta
forma esta el agua que contiene el suelo.
Importa estudiar sus estados de
consistencia (Limites).
Compactación de Arcilla
GRANULARES FINOS
5:33 p.m. 18
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19. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
COMPOSICION TRIFASICA DEL SUELO
Fase Sólida
Fase Líquida
Fase Gaseosa
Agua Libre
Agua Viscosa
Agua Sólida
Agua Adsorbida
Sólido
5:33 p.m. 19
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
INVESTIGAR LA
TEORIA DE LA
DOBLE CAPA

20. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
Wa
Ww
Ws
Wm
Va
Vw
Vs
Vv
Vm
Volumenes Pesos
PESOS VOLUMÉTRICOS
3
0 /0.1 mt
w
w
w
V
W

m
m
m
V
W

wV
W m
m
s
d


1


s
s
s
V
W

0
'
  mm
0
s
GsSs 
0
m
mS 
Aparente
Absoluto
5:33 p.m. 20
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

21. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
Wa
Ww
Ws
Wm
Va
Vw
Vs
Vv
Vm
Volumenes Pesos
Relaciones
Fundamentales
Vs
Vv
e 
100*%
mV
Vv
n 
Varia entre 15% y 90%
nmin=26% nmax=47.6%
100*%
Ws
Ww
w  100*%
Vv
Vw
Gw 
Varia entre 0% - 400% Varia entre 0% -100%
100*%
Vv
V
G A
Aire 
SOLIDO
AGUA
AIRE
Varia entre 0.25 y 15
5:33 p.m. 21
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

22. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
VALORES COMUNES DE Ss y Cr
SUELO Ss
Suelos Orgánicos 2.2 – 2.5
Arenas y Gravas 2.65 – 2.67
Limos Inorgánicos 2.67 – 2.72
Arcillas 2.72 – 2.84
ArcillasExpansivas 2.84 – 2.88
Cr Estado
0 – 0.35 Suelto
0.36 – 0.65 Compacidad
Media
0.66 – 0.85 Compacto
0.86 – 1.0 Muy Compacto












dnat
dmáx
dmíndmáx
dmíndnat
máx
nat
Cr
ee
ee
Cr




(%)
100*(%)
min
max
5:33 p.m. 22
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23. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
SUELO SATURADO
Ww
Ws
Wm
Vw
Vs
Vv
Vm
Volumenes Pesos
SOLIDO
AGUA
5:33 p.m. 23
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

24. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
SUELO SECO
AIRE
SOLIDO
Wa=0
Ws
Wm=Ws
Va
Vs
Vv
Vm
Volumenes Pesos
5:33 p.m. 24

25. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
SUELO SUMERGIDO
oom
wSs
Ss
e
Ss

*1
1
1
1
'






Ss’=Ss-1
Sm’=Sm-1
s’=s-o
m’=m- o
Como un suelo sumergido es un suelo saturado, se tiene:
dm
Ss
Ss

1
'


5:33 p.m. 25

26. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
EJEMPLO 1: Se colocó una muestra de arcilla en un molde marcado con el
número 37. El peso total de la muestra húmeda y la cápsula fue 72.49 gr y de
61.28 gr luego de secada en un horno eléctrico a 105°C durante 24 horas. El
peso de la cápsula 37, según la lista del laboratorio, era 32.54 gr. Otro ensayo
independiente dio el peso específico relativo de los sólidos Gs o Ss=2.69.
Supóngase que la muestra estaba completamente saturada de agua y calcúlese
el contenido de humedad “w”, la porosidad “n”, el índice de poros (relación de
vacíos) “e” y las densidades  del suelo en el aire y bajo el agua (m’).
EJEMPLO 2: Un suelo tiene una relación de vacíos de 0.72, contenido de agua
= 12% y Gs = 2.72. Determine:
* Peso específico seco (kN/m3)
* Peso específico húmedo (kN/m3)
* Peso del agua en kN/m3 por añadirse para saturar al suelo.
5:33 p.m. 26
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

27. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
EJEMPLO 3: En una muestra de suelo parcialmente saturado se conoce el
peso específico, m, el contenido de agua, w, y el valor de Ss. Encuentre el peso
específico seco, la relación de vacíos y el grado de saturación, en función de las
cantidades conocidas.
EJEMPLO 4: Una muestra de suelo tiene una relación de vacíos e=0.56 y su
gravedad específica de los sólidos Gs=2.78.
a) Determine el peso unitario seco del suelo
b) Se le agrega agua en cantidad suficiente a la muestra hasta darle un grado
de saturación de 75%. Determine el peso unitario y la humedad.
c) Se va hacer un relleno, el cual debe tener un peso unitario de la muestra
seca de 1.88 ton/m3. ¿cuántos metros cúbicos de material en banco se
necesitan por cada m3 de relleno?
5:33 p.m. 27
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

28. RELACIONES GRAVIMETRICAS Y VOLUMETRICAS
EJEMPLO 5: Una muestra de suelo tiene un volumen de 1.75 pie3 y una masa
de 193 lb. Sea w=15% y Gs=2.67. Determine las siguientes características de la
muestra: (a) relación de vacios, (b) porosidad, (c) peso específico seco, (d) peso
específico húmedo y (e) grado de saturación.
EJEMPLO 6: Un suelo húmedo tiene una relación de vacíos e=0.70. El
contenido de agua del suelo es de 12%. Si Gs=2.7, determine:
a) Porosidad.
b) Grado de Saturación.
c) Peso específico seco en KN/m3
d) Cuál sería el peso específico saturado en KN/m3?
e) Qué cantidad de agua es necesario agregar al suelo en KN/m3 para una
saturación completa?
5:33 p.m. 28
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

29. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
ENSAYOS DE
LABORATORIO PARA
ESTIMAR LAS
PROPIEDADES INDICE
DEL SUELO
5:33 p.m. 29

30. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
5:33 p.m. 30
1.Propiedades Índice
2.Propiedades Mecánicas
3.Ensayos Especiales.
ENSAYOS DE LABORATORIO
- Índice de Expansión.
- Potencial de
Expansividad.
- Expansión Libre en
probeta.
- Valor de Azul de
metileno.

31. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
5:33 p.m. 31
PROPIEDADES ÍNDICE
1.Contenido de humedad
2.Gravedad específica.
3.Peso unitario.
4.Granulometría.
5.Límites de Atterberg.
6.Relaciones humedad-densidad (compactación)
7.pH
8.Contenido de materia orgánica
Fuente: González, G. y Noguera, W. (2013)

32. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
CUARTEO DE LAS MUESTRAS
Mediante estos procedimientos, se pueden dividir las muestras de suelos
obtenidas en el campo, para obtener porciones que sean representativas y
que tenga n los tamaños adecuados para los diferentes ensayos que se
necesite desarrollar.
5:33 p.m. 32

33. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA
NORMA INV. E-121
1. Se seca al aire una porción representativa del suelo.
2. Se pasa la porción obtenida por cuarteo por el tamiz N°10 hasta obtener
al menos 100 gr de material.
3. Se lleva la muestra al horno a 110°C para secarla hasta un peso
constante.
4. Se escoge una muestra de 10 a 40 gr y se pesa con el recipiente con
aproximación de 0.01 gr.
5. Se lleva el recipiente + muestra a un horno mufla y se deja por un
término de 6 horas a 445°C. Si se utiliza la estufa para la ignición se
debe dejar el tiempo suficiente para quemar toda la materia orgánica
posible que contenga la muestra.
5:33 p.m. 33

34. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
CONTENIDO DE HUMEDAD
SE BUSCA CONOCER EL CONTENIDO DE AGUA DEL SUELO
SE REALIZA POR TRES PROCEDIMIENTOS:
1. Humedad en Horno.
2. Humedad en estufa.
3. Humedad con el humedómetro
5:33 p.m. 34

35. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
CONTENIDO DE HUMEDAD EN HORNO
NORMA INV. E-122
1. SE PESA LA TARA (P1)
2. SE PESA LA TARA + MUESTRA HUMEDA (P2)
3. SE SECA LA MUESTRA EN EL HORNO POR 24
HORAS A 110°C (±5°C)
4. SE PESA LA TARA + MUESTRA SECA (P3)
(P3 – P2)
%w = ------------
(P2 - P1)
5:33 p.m. 35

36. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
CONTENIDO DE HUMEDAD EN ESTUFA
NORMA INV. E-122
1. SE PESA LA TARA (P1)
2. SE PESA LA TARA + MUESTRA HUMEDA (P2)
3. SE SECA LA HASTA QUE NO SE LIBERE VAPOR
4. SE PESA LA TARA + MUESTRA SECA (P3)
(P3 – P2)
%w = ------------
(P2 - P1)
5:33 p.m. 36

37. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
CONTENIDO DE HUMEDAD
CON HUMEDÓMETRO NORMA INV. E-150
1. SE COLOCAN TRES CUCHARADAS DE CARBURO DE
CALCIO EN EL CUERPO DEL PROBADOR.
2. SE PESA MUESTRA EN LA BALANZA DEL EQUIPO Y SE
COLOCA EN LA TAPA DEL PROBADOR.
3. SE AGITA POR TRES MINUTOS O HASTA QUE LA AGUJA
NO SE MUEVA.5:33 p.m. 37

38. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
CONTENIDO DE HUMEDAD
CON HUMEDÓMETRO NORMA INV. E-150
EL VALOR OBTENIDO EN EL APARATO SE LLEVA A LA
GRAFICA Y SE OBTIENE %W RESPECTO AL PESO SECO5:33 p.m. 38

39. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
Humedómetro Estufa Horno
0,0 17,50 37,79 33,90
0,2 14,70 22,23 22,72
0,4 13,90 21,76 20,55
0,6 15,00 23,97 23,43
0,8 6,90 9,59 9,25
1,0 10,30 15,16 14,77
HumedadProfundidad
(m)
5:33 p.m. 39

40. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
PESO UNITARIO HUMEDO
NORMA INV. E-150
1.- Moldear la muestra a la que se le
determinará el peso unitario (cubo o cilindro).
2.- Pese la muestra, tenga presente si lo hace
con o sin tara.
3.- Realice en ella la medición de las lados:
altura, espesor, diámetro, según sea el caso.
Cada una de estas mediciones debe realizarse
tres veces y hacer un promedio de ellas.
4.- Con ellos calcule el volumen de la muestra.
5.- Lleve la muestra al horno para determinar
la humedad.
5:33 p.m. 40

41. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
PESO UNITARIO HUMEDO
CON PARAFINA
1.- Pesar la muestra húmeda. (P1)
1.- Recubrir la muestra con parafina.
2.- Pesar la muestra + parafina en el aire. (P2)
3.- Pesar la muestra + parafina en el agua. (P3)
4.- Calcule el volumen de la muestra.
La densidad de la parafina es 0.8915 gr/cm3
Volumen Muestra + Parafina = P2 – P3
5:33 p.m. 41

42. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
PESO UNITARIO HUMEDO CON PARAFINA
5:33 p.m. 42

43. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
GRAVEDAD ESPECIFICA
NORMA INV. E-128 / E-222 / E-223
Gravedad específica – Es la relación entre la masa de un cierto volumen de
sólidos a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua
destilada y libre de gas , a la misma temperatura.
Se debe calcular el peso húmedo para obtener un peso como el recomendado en la
tabla, para ello se debe determinar la humedad de la muestra previamente.
5:33 p.m. 43

44. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
GRAVEDAD ESPECIFICA
NORMA INV. E-128 / E-222 / E-223
1.- La muestra a utilizar es la que pasa el tamiz N°4. obtenida en forma
representativa y en la cantidad que recomienda la tabla anterior.
2.- Las muestras de suelos arcillosos se deben dispersar previamente en
una solución de hexametafosfato de sodio en un volumen para el
picnómetros de 500 ml.
3.- Se deposita la mezcla en el picnómetro y se retira el aire atrapado
hirviendo la muestra por 2 horas luego que la mezcla comience a hervir.
4.- Se enrasa el picnómetro una vez se ha enfriado a temperatura ambiente.
5.- Se pesa el picnómetro + agua + suelo (Wb)
6.- Se obtiene la masa seca del suelo con aprox. De 0.01 gr. (Ws)
7.- Se pesa el picnómetro + agua (Wa)
5:33 p.m. 44

45. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
GRAVEDAD ESPECIFICA
FRACCION GRUESA NORMA INV. E-222
5:33 p.m. 45

46. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
GRAVEDAD ESPECIFICA
FRACCION GRUESA NORMA INV. E-222
1.- La muestra a utilizar es la que retiene el tamiz N°4 o N°8 si la fracción que
pasa el tamiz N°4 es considerable. Obtenida en forma representativa y en la
cantidad que recomienda la tabla siguiente. Definir % pasa y % retenido N°4
5:33 p.m. 46

47. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
GRAVEDAD ESPECIFICA
FRACCION GRUESA NORMA INV. E-222
2.- Mantener sumergida la muestra por 15 horas.
3.- Se saca la muestra y se seca superficialmente cada partícula. Se
obtiene el peso Wsss (Peso saturado superficialmente seco). Peso B
4.- Se coloca la muestra en la canastilla y se calcula el peso sumergido.
Este corresponde al Peso C.
5.- Se seca la muestra en el horno a 110°C y se deja enfriar a temperatura
ambiente. Peso A.
A = peso en el aire de la muestra seca en gramos.
B = peso en el aire de la muestra saturada con superficie seca, en gramos.
C = peso sumergido en agua de la muestra saturada, en gramos.
5:33 p.m. 47

48. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
GRAVEDAD ESPECIFICA
FRACCION GRUESA NORMA INV. E-222
5:33 p.m. 48

49. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
DETERMINACION EN LABORATORIO
DE LA RELACION DE VACIOS
DE UN SUELO
1.- Tallar una muestra de forma regular de un bloque de muestra inalterada
y determinar su volumen, Vm, ya sea por formulas de volumen o utilizando
el procedimiento con parafina.
2.- Secar la muestra anterior en el horno hasta peso constante y obtener su
respectivo peso, Ws.
3.- Se determina la relación de vacios del suelo en el terreno como:
1
**

Ws
SsVm
e o
5:33 p.m. 49

50. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
COMPACIDAD RELATIVA DE UN
SUELO GRANULAR INV. E-136
Compacidad Relativa: Permite definir la compacidad de un manto no
cohesivo (estructura simple), es decir permite conocer el grado de acomodo
alcanzado por las partículas del suelo. Esta incide en el comportamiento
mecánico e hidráulico de este tipo de suelos junto con la orientación de las
partículas.
.- emáx = relación de vacios correspondiente al estado más suelto del suelo.
.- emín = relación de vacios correspondiente al estado más compacto.
.- enat. = Relación de vacios de la muestra en estado natural.
.
.
..
..
..
..
*
natd
máxd
míndmáxd
míndnatd
mínmáx
natmáx
ee
ee
CrDr










5:33 p.m. 50

51. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
COMPACIDAD RELATIVA DE UN
SUELO GRANULAR INV. E-136
1.- Tomar una muestra de un suelo no cohesivo (arena , limo o mezcla) de
6000 gr aprox.
2.- Tomar una muestra inalterada hincando un tubo de 2” de L= 15 a 20 cm y
calculando su peso especifico seco en estado natural d nat.
3.- Tomar el recipiente para el Proctor estándar (Φ=4”) y colocar en este en
cinco capas el material seco (la última capa debe pasar 10 mm en el collar
de extensión) , dando 50 golpes capa con el martillo del Proctor modificado,
con un mazo o varilla, en forma fuerte por los lados el molde. (realizar este
procedimiento 3 veces). Con este procedimiento se determina el peso
específico seco en su estado más compacto d máx.
4.- Echar el material en el molde sin collar desde poca altura (la menor
posible – la primera capa se deposita casi tocando el fondo del molde) hasta
llenarlo y luego enrasar. Se obtiene el d mín.
5:33 p.m. 51

52. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
COMPACIDAD RELATIVA DE UN
SUELO GRANULAR INV. E-136
5:33 p.m. 52

53. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
COMPACIDAD RELATIVA DE UN
SUELO GRANULAR INV. E-136
5:33 p.m. 53

54. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
COMPACIDAD RELATIVA DE UN
SUELO GRANULAR INV. E-136
5:33 p.m. 54

55. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
COMPACIDAD RELATIVA DE UN
SUELO GRANULAR INV. E-136
5:33 p.m. 55

56. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS DE LABORATORIO EN SUELOS
COMPACIDAD RELATIVA DE UN
SUELO GRANULAR INV. E-136
Compacidad Relativa Nivel de Compactación
0.0 – 0.35 Flojo o Suelto
0.36 – 0.65 Medio
0.66 – 0.85 Compacto
0.86 – 1.0 Muy compacto
5:33 p.m. 56

57. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
ENSAYOS
EN
ROCAS
5:33 p.m. 57
ESTUDIAR
PARA AUTOAPRENDIZAJE

58. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
PORQUE ENSAYAR LA ROCA?
La roca es un material frecuentemente utilizado en
ingeniería, por ello es indispensable determinar su
capacidad de soportar esfuerzos para poder hacer
uso de esa competencia.
5:33 p.m. 58

59. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
5:33 p.m. 59

60. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
ENSAYO DE ROCAS EN EL
LABORATORIO
 Ensayos índice de los materiales de roca
intacta para su identificación y clasificación.
 Características de resistencia y stiffness
(rigidez)
 Potencial de degradación, durabilidad,
permeabilidad.
5:33 p.m. 60

61. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
NÚCLEOS O MUESTRAS DE ROCA.
5:37 p.m. 61Fuente: www.erosión.com.co

62. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
ENSAYOS ÍNDICE DE LA ROCA
INTACTA
 Peso unitario, R = Peso / Volumen
 Velocidades de ultrasonido
 Resistencia
- Índice de carga puntual (PLT)
- Martillo suizo (Martillo Schmidt)
- Resistencia a la compresión uniaxial
5:37 p.m. 62Fuente: www.erosión.com.co

63. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
ENSAYOS DE ULTRASONIDO
 Determinación de la velocidad de onda de compresión (Onda – P)
y onda de cortante (Onda- S).
 Son ensayos no destructivos.
 Son rápidos y relativamente baratos.
 Evaluación de rigidez (stiffness) elástica para pequeñas
deformaciones unitarias (deformaciones unitarias < 10-6 mm/mm)
 Pueden utilizarse para evaluar anisotropía.
5:37 p.m. 63Fuente: www.erosión.com.co

64. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
ENSAYOS DE ULTRASONIDO
Vp
Vs
5:37 p.m. 64Fuente: www.erosión.com.co

65. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
VELOCIDADES DE ONDAS
LONGITUDINALES EN ROCA SANA
5:37 p.m. 65Fuente: www.erosión.com.co

66. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
ENSAYOS DE COMPRESIÓN UNIAXIAL
GCTS ARA
5:37 p.m. 66Fuente: www.erosión.com.co

67. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Ensayo de compresión uniaxial
5:37 p.m. 67Fuente: www.erosión.com.co

68. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Resistencia a la compresión uniaxial
 Propiedad índice estándar (qu = σu = σc)
 Similar a los ensayos de compresión de muestras
de concreto y al ensayo de compresión Inconfinada
de suelos.
 Núcleos tamaño NQ ( d= 47.6 mm)
Relación de longitud-ancho: 2< H/d < 2.5
 Carga axial sobre núcleo cilíndrico
 σu = Fuerza Max. / (d2/4)
5:33 p.m. 68

69. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Martillo Suizo o Martillo Schmidt
5:37 p.m. 69Fuente: www.erosión.com.co

70. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
El martillo de rebote Schmidt es un dispositivo
portátil por el cual un martillo cilíndrico que lleva
un resorte rebota sobre la superficie de la roca; la
distancia del rebote se considera que como una
medida de la calidad de la roca. El martillo puede
usarse directamente sobre la superficie de la
roca, o sobre un núcleo de roca: en este último
caso, se requiere una cuna de apoyo especial.
Cuando el tamaño del bloque in situ es grande, el
martillo Schmidt mide las propiedades de la roca
intacta; cuando la roca esta fragmentado, el uso
del martillo Schmidt en la superficie de la roca
Martillo Suizo o Martillo Schmidt
5:33 p.m. 70

71. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
expuesta será una medida de la calidad del
macizo de roca en lugar de la roca intacta per -
se. Además, por la misma naturaleza de la
prueba, la condición de la superficie de la roca
probada tendrá un efecto significativo en el
resultado, debido a las irregularidades
geométricas o porque la propia superficie esta
deteriorada y no es representativo de la roca
fresca, intacta. Por esta razón, se recomienda
que el martillo Schmidt se use repetidamente
dentro de la vecindad inmediata del sitio a medir.
Martillo Suizo o Martillo Schmidt
5:33 p.m. 71

72. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Diagrama de Clasificación de las Rocas basado en
la dureza Schmidt
5:33 p.m. 72

73. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Índice de carga puntual
5:36 p.m. 73Fuente: www.erosión.com.co

74. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Índice de carga puntual
5:36 p.m. 74Fuente: www.erosión.com.co

75. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Índice de carga puntual
5:36 p.m. 75Fuente: www.erosión.com.co

76. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Índice de carga puntual
5:36 p.m. 76Fuente: www.erosión.com.co

77. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Índice de carga puntual
5:36 p.m. 77Fuente: www.erosión.com.co

78. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Índice de carga puntual
GCTS
ARA
5:36 p.m. 78Fuente: www.erosión.com.co

79. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Compresión Triaxial ASTM D 2664
5:36 p.m. 79Fuente: www.erosión.com.co

80. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Parámetros de deformación
de la roca intacta
5:36 p.m. 80Fuente: www.erosión.com.co

81. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Ensayo de corte directo de rocas
5:36 p.m. 81Fuente: www.erosión.com.co

82. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Durabilidad de materiales de roca
5:36 p.m. 82Fuente: www.erosión.com.co

83. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Ensayo de Durabilidad Slake
5:36 p.m. 83Fuente: www.erosión.com.co

84. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Ensayo de Durabilidad Slake
Es un ensayo que permite conocer el grado de
durabilidad (alterabilidad, resistencia a la disgregación)
de una roca.
La durabilidad es la resistencia ante el cambio de las
propiedades de la roca matriz por exfoliación,
hidratación, fluencia, disolución, oxidación, abrasión y
otros procesos.
Determina la velocidad de la descomposición bajo
diversas condiciones de humedad. Se mide la
resistencia a la disgregación y a la meteorización
sometiendo a 10 fragmentos de roca (40-60 gr) a dos
ciclos de secar en una estufa (105°C) y después con un
tambor semi-sumergido girando a 200 rpm durante 10 m.
Finalmente se seca la muestra y se mide el porcentaje
de pérdida de peso.
5:33 p.m. 84

85. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Slake Durability Test
5:36 p.m. 85Fuente: www.erosión.com.co

86. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Slake Durability Test
 Ensayo de durabilidad donde se mide la
resistencia en dos ciclos de humedecimiento.
 Un ciclo = Secado en a 105°C y 200 vueltas en el
tambor en 10 minutos.
 Se mide el porcentaje de roca retenida dentro del
tambor
5:33 p.m. 86

87. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
Slake Durability Test
5:36 p.m. 87Fuente: www.erosión.com.co

88. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
5:33 p.m. 88Fuente: www.erosión.com.co

89. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
ENSAYOS GEOTECNICOS EN ROCAS
5:36 p.m. 89
Fuente: www.erosión.com.co