Mecanica de suelos

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN BARINAS
1ER. EXAMEN MECANICA DE SUELOS
JHOANNA REDONDO
C.I. 12.534.439
ING. CIVIL –SAIA-
BARQUISIMETO, DICIEMBRE 2015

2. 1. PROPIEDADES DE LOS SUELOS
Las propiedades de los suelos son relativas a sus características físicas o
químicas.
 Propiedades Físicas:
Entre ellas tenemos:
 EL COLOR: Permite reconocer diferentes tipos de terreno. Los
suelos oscuros generalmente indican presencia de materia orgánica;
los rojos y amarillos contienen óxidos de hierro y los grises y
blanquecinos son ricos en cuarzo, caolín, yeso y otros minerales
arcillosos.
 LA POROSIDAD: Está definida por los poros o cavidades que se
forman entre las partículas del suelo. Los suelos arenosos son muy
porosos en tanto que los arcillosos son poco porosos. Los poros
permiten el paso del aire y del agua.
 LA PERMEABILIDAD: Es la facilidad con la cual el aire y el agua se
mueven dentro del suelo.
 DENSIDAD: Mediante la determinación de la densidad se puede
obtener la porosidad total del suelo. Se refiere al peso por volumen
del suelo. Existen dos tipos de densidad, real y aparente. La
densidad real, de las partículas densas del suelo, varía con la
proporción de elementos constituyendo el suelo y en general está
alrededor de 2,65. Una densidad aparente alta indica un suelo
compacto o tenor elevado de partículas granulares como la arena,
una densidad aparente baja no indica necesariamente un ambiente
favorecido para el crecimiento de las plantas.
 LA TEXTURA: La textura de un suelo es la proporción de los
tamaños de los grupos de partículas que lo constituyen y está
relacionada con el tamaño de las partículas de los minerales que lo
forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de varios

3. grupos de partículas de un suelo. Esta propiedad ayuda a
determinarla facilidad de abastecimiento de los nutrientes, agua y
aire que son fundamentales para la vida de la planta.
 Clases de texturas: Se utilizan para identificar grupos de suelos
con mezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos
minerales pueden agruparse de manera general en tres clases
texturales que son: las arenas, las margas y las arcillas, y se
utiliza una combinación de estos nombres para indicar los grados
intermedios. Para determinar el tipo de suelo de acuerdo al
porcentaje de sus componentes minerales, es decir, para hacer la
clasificación de las texturas se utiliza el denominado Triángulo de
textura de suelos, una vez que se ha determinado
experimentalmente la proporción de las partículas constitutivas de
un suelo.
 PROPIEDADES QUIMICAS
Son propiedades químicas las siguientes:
 FERTILIDAD: Está relacionada con la cantidad de nutrientes que el
suelo posee para el buen desarrollo de las plantas.
 LA MATERIA ORGÁNICA: Está constituida por restos de plantas y
animales en distinto estado de descomposición; le transmite a los
horizontes color y estructura especiales, proporciona a la planta
algunos alimentos que ésta necesita para su crecimiento y
producción, facilita la aireación y la capacidad de retención de agua.
 EL PH: Es el grado de acidez o alcalinidad de una masa de suelo
medida por la escala de PH (1 a 14). Favorece la disponibilidad de
nutrientes para las plantas, controla la actividad de microorganismos,
determina la solubilidad de los nutrientes y la mineralización de la

4. materia orgánica. Los dos factores naturales que más influyen en el
pH del suelo son:
 Naturaleza de la roca madre.
 Clima de la región.
Es importante saber conocer e identificar las propiedades tanto físicas como
químicas, ya que mediante su comprensión podemos determinar ante que tipo
de suelo nos encontramos, ya que cada tipo de suelo posee unas
características que lo identifican y con una simple inspección visual podemos
suponer inicialmente de qué tipo de suelo se trata.
2. ENSAYOS PARA ESTUDIO DE SUELOS
Para poder obtener información de las características del suelo se pueden
usar dos metodologías, que son:
 MÉTODOS INDIRECTOS: Dentro de estos se incluyen fotografías aéreas,
mapas topográficos, interpretación de mapas e informes de reportes
geológicos o estudios de suelo previamente desarrollados.
 MÉTODOS DIRECTOS: Reconocimiento geológico de la zona. Incluye la
inspección visual directa por un profesional. Incluye también la realización
de perforaciones, trincheras, que permitan la recuperación de muestras
alteradas o inalteradas de la zona de interés y los ensayos preliminares in-
situ los cuales permiten correlacionar los resultados obtenidos con las
propiedades ingenieriles o la información general obtenidos o los ensayos
detallados in-situ, que permiten medir directamente en campo las
propiedades de los suelos.
La determinación del tipo de suelo se puede hacer mediante un
examen visual, para ello se debe completar la descripción con un examen
granulométrico y una determinación de los límites de Atterberg.

5.  El análisis granulométrico nos permite estudiar el tamaño de las partículas
que componen dicho suelo. Este tipo de análisis se realiza por tamizado o
por sedimentación cuando el tamaño de las partículas es muy pequeño (por
debajo de los 0.08 mm, tamiz N 200 según la serie A.S.T.M.), según esto
nos podemos encontrar con elementos gruesos, gravas, arenas, limos y
arcillas, este tipo de análisis es suficiente para gravas y arenas, pero
cuando se trata de arcillas y limos, turbas y margas se debe completar el
estudio con ensayos que definan la plasticidad del material.
Para determinar los LIMITES ATTERBER, que son los valores que definen
los contenidos de agua característicos para los que una arcilla determinada,
triturada, alcanza diferentes estados de consistencia relativa,
 LÍMITE LÍQUIDO, L.L: es el contenido de agua de una pasta
arcillosa por encima del cual pasa del estado plástico al estado
líquido.
 LÍMITE PLÁSTICO, L.P.: es el contenido de agua de una
pasta amasada por debajo del cual pasa del estado plástico al
estado semisólido.
 LÍMITE DE RETRACCIÓN, L.R.: representa el contenido de
agua de una pasta amasada por debajo del cual pasa del
estado semisólido al sólido.El contenido de agua se expresa
como el contenido de agua natural de la muestra inalterada en
% del peso seco (w (%)).
 INDICE PLÁSTICO, IP: Es la diferencia entre los límites líquido
y plástico. Ip = wl - wp Según una primera aproximación a los
límites de Atterberg nos encontramos con la siguiente tabla de
clasificación:

6.  ENSAYO PROCTOR
Es un ensayo que consiste en apisonar el suelo en un molde, extendiéndolo
en dos capas o tongadas y compactando cada una con una maza metálica. Si el
ensayo se realiza varias veces y se trasladan los resultados calculados de la
densidad seca y la humedad a un gráfico, se aprecia en la curva obtenida que al
aumentar la humedad de moldeo de la muestra, el peso específico seco aumenta
hasta un máximo disminuyendo después. El peso específico y el contenido de
humedad para el máximo de la curva se denominan respectivamente peso
específico seco máximo y humedad óptima, para este tipo particular de
compactación y la energía correspondiente.
Cuando la energía de compactación que se utiliza es mayor el ensayo se
conoce como ensayo de apisonado Próctor Modificado. La relación humedad-peso
específico para un suelo determinado depende del grado y tipo de compactación.
 INDICE CBR
El Indice CBR (California Bearing Ratio) se usa para evaluar la capacidad
portante de los suelos de explanaciones aunque, también es aplicable a capas de
base y subbases, se define el tanto por ciento de la presión ejercida por un pistón
sobre el suelo, para una penetración determinada, con relación a la presión
correspondiente a la misma penetración en una muestra tipo (NLT-111/87).
Por otro lado se puede llegar a relacionar módulos característicos del suelo,
que nos permiten conocer sus propiedades de una manera más concreta, como el
módulo elástico, E, o el módulo de deformación del suelo.
Se pueden relacionar el tipo de explanada, el índice CBR, el ensayo Proctor
y los límites de Atterberg con los tipos de suelo, que según el PG 3 (1975) se
clasifican en: suelos inadecuados (SI), tolerables (ST), adecuados (SA) y
seleccionados (SS), de la siguiente manera:
 E1 (5 <= CBR < 10): Explanada deformable
 E2 (10 <= CBR < 20): Explanada poco deformable

7.  E3 (20 < CBR): Explanada muy poco deformable
De los resultados de ensayos realizados en suelos se puede concluir con
certeza lo siguiente:
 Los suelos granulares no responden a variaciones de humedad y en
la energía de compactación en la forma que lo hacen los suelos de
grano fino. En los suelos sin cohesión para humedades bajas se
obtienen pesos específicos muy bajos, debido a que las fuerzas
capilares se oponen a la reorganización de los granos de arena.
 Aumentando la energía de compactación y con una humedad dada
se consigue que las partículas que forman la estructura de un suelo
se reorganicen de una forma más ordenada y con una distribución
aproximadamente paralela.
 Los esfuerzos totales y las presiones intersticiales de un suelo
pueden variar considerablemente por efecto de la compactación.
 La energía de compactación en un suelo de grano fino reduce la
permeabilidad, al aumentar el peso específico seco y disminuyendo
así los vacíos disponibles para el flujo del agua.
3. METODOS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS
Para clasificar suelos se deben tomar en cuenta sus propiedades (físicas y
químicas). Las diferentes clasificaciones incluyen:
1) El sistema unificado de clasificación de suelos SUCS,
2) el sistema de la American Association of State Highway & Transportation
Officials AASHTO,
3) el método propuesto por la Federal Aviation Administration FAA, 4) el
sistema de US Department of Agriculture USDA, y
5) la taxonomía del Eurocódigo, entre otros.

8.  El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS (IRAM
10509 y ASTM D 2487 y 2488)
Es el de uso más extendido en la práctica geotécnica. Fue
inicialmente propuesto por Arthur Casagrande en 1932. Está basado
en el análisis granulométrico y los límites de Atterberg. En este
sistema se determina el contenido de finos, definido como el
correspondiente a partículas de diámetro equivalente menor a 0,07
mm, pasante del tamiz #200. Si menos del 50% en peso del suelo
pasa el tamiz #200, entonces el suelo es “grueso” y se subclasifica
en arena o grava usando el tamiz #4. De otro modo, el suelo es “fino
y se subclasifica en limo o arcilla, usando los límites de plasticidad.
 CLASIFICACION DE SUELOS AASHTO
El sistema de la AASHTO (AASHTO M 145-82) está basado en
características de estabilidad de los suelos empleados en la construcción
de caminos. Se fundamenta en distribución granulométrica, límite líquido y
límite plástico. Los tamices estándar #10, #40 y #200 (aberturas de 2 mm;
0,42 mm y 0,075mm respectivamente) son de vital importancia. El
procedimiento del Departamento de Agricultura de EEUU (USDA por sus
siglas en inglés) clasifica los suelos por la granulometría en un triángulo de
textura considerando el contenido de arena, limo y arcilla. Al igual que la
USDA, la clasificación propuesta por la Federal Aviation Administration
(FAA) no contempla a las gravas en forma directa. El Eurocódigo 7,
orientado al diseño geotécnico, propone una clasificación basada en los
siguientes ensayos: contenido de humedad y densidad, densidad de
partículas, análisis granulométrico, límites de Atterberg, ensayo de índice
de densidad para materiales granulares, dispersibilidad del suelo y
susceptibilidad a congelamientoDe acuerdo con este sistema y con base en
su comportamiento, los suelosestán clasificados en ocho grupos
designados por lo símbolos del A-1 al A-8.En este sistema de clasificación
los suelos inorgánicos se clasifican en siete grupos que van del A-1 al A-7.

9. Estos a su vez se dividen en un total de doce subgrupos. Los suelos con
elevada proporción de materia orgánica se clasifican como A-8.
4. FACTORES QUQE INFLUYEN EN EL COMPORTAMIENTO DE UN
SUELO
Las propiedades de los suelos determinaran su comportamiento ante
la acción de fuerzas externas, por ejemplo: Los suelos gruesos definen su
resistencia al esfuerzo cortante en función de dos propiedades, las cuales
se consideran las más importantes y las cuales son la Orientación de las
Partículas y la Composición Granulométrica.
El comportamiento de un suelo ante la aplicación de fuerzas de
compresión (procedimiento usado para compactar suelos) depende no solo
de su composición granulométrica, propiedad que se busca mejorar
mediante el uso de estas fuerzas, si no que depende también de la cantidad
de humedad presente en el suelo.
5. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
 COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD
Se define como la velocidad del agua a través del suelo, cuando está
sujeta a un gradiente hidráulico unitario, en el se reflejan propiedades
físicas de los suelos e indica con cuanta facilidad fluye el agua a través
del suelo.
Factores que influyen en la permeabilidad de los suelos:
 La Relación de Vacíos: Implica que la diferencia efectiva de vacíos
determina efectivamente el espacio que tiene el suelo para el flujo
del agua.
 La temperatura del agua: la temperatura patrón es normalmente
20°C, esto debido a que el cambio del peso unitario del agua con la
temperatura es mínima con respecto al cambio de viscosidad

10.  La estructura y estratificación del suelo: Un suelo puede tener
permeabilidades diferentes en estados inalterado, moldeado y suelto
aun cuando la relación de vacíos sea la misma
 La existencia de fisuras o huecos en el suelo: A causa de ciclos
alternados de humedecimiento y secado, ecosistemas, entre otros,
pueden cambiar las características de permeabilidad de los suelos
 VELOCIDADES EN EL SUELO Si consideramos un suelos en sus dos
fases sólidos y vacíos ya sabemos por donde va a estar el flujo del
líquido o el paso del agua según la Ley de Darcy. Aquella que se define
directamente de esa ley se llama velocidad de descarga, aquella que
considera la existencia de una fase solida impermeable, se llama
velocidad de filtración y es la velocidad media de avance del agua en la
dirección del flujo. Una velocidad media más real es aquella que pudiese
encontrarse si se conocieran las variaciones del área de los poros en
cada canal.