suelos 1

1. MECANICA DE SUELOS I

2. Introducción

3. DEFINICIONES DE SUELO
• El suelo está compuesto por un conjunto de partículas orgánicas e
inorgánicas con organización definida y con propiedades que lo
caracterizan
• Para fines de este estudio, la palabra suelo representa todo tipo de
material terroso, desde un relleno de desperdicio, hasta areniscas
parcialmente cementadas o lutitas suaves.
• En este capítulo se presenta un panorama general de los depósitos
naturales generalmente encontrados.

4. SUELO ORIGEN Y FORMACIÓN
• Durante billones de años se han visto cambios producidos por la evolución,
dejando marcas en los suelos que constituyen la corteza terrestre.
• La corteza terrestre, fue probablemente, al inicio, una costra líquido viscosa que
al endurecerse se convirtió en rocas ígneas. La corteza aún se incrementa por el
magma plutónico que fluye desde las profundidades.
• El proceso de meteorización de la corteza ataca a las rocas, produciendo suelos
residuales, que son el producto de la descomposición, solución y desintegración
local que queda en el lugar. Algunos de estos materiales son transportados y
forman depósitos en diferentes lugares.
• Hay suelos que se endurecen por consolidación y sedimentación formando rocas
sedimentarias.

6. • Los suelos proceden generalmente de las descomposición de las
rocas, por lo cual los minerales más abundantes en los suelos son los
propios de las rocas y aquellos mas resistentes a la meteorización
física o química.
• Según el origen de los elementos, los suelos se dividen en dos
amplios grupos: suelos cuyo origen se debe, esencialmente, al
resultado de la descomposición física y química de las rocas, y los
suelos cuyo origen es esencialmente orgánico. En general los suelos
deben su origen a una variedad de causas que excede por todo poder
de descripción detallada.
• El resultado de estas causas es una inmensa diversidad de tipos de
suelos. Además debemos considerar que su formación ha ocurrido a
través de las diferentes eras geologicas lo que significa que su
transformación continuará.

7. SUELOS RESIDUALES Y SUELOS TRANSPORTADOS
• Los productos del ataque de los agentes de intemperismo pueden
quedar en lugar, directamente sobre la roca de la cual se derivan,
dando así origen a los suelos llamados residuales.
• Los suelos residuales se originan cuando los productos de la
meteorización de las rocas no son transportados como sedimentos
sino que se acumulan in situ.
• Si la velocidad de descomposición de la roca supera a la de arrastre
de los productos de descomposición, se produce una acumulación de
suelos residuales; en casa contrario , forman un suelo transportado,
cualquiera que sea el agente de transporte.

8. • Los principales agentes de transporte son: los glaciares, el viento, los ríos
y corrientes de agua superficial, los mares , la fuerza de gravedad y
organismos vivos.
• Los ríos acarrean materiales de muy diversas graduaciones,
depositándolos a lo largo de su perfil, según varíe la velocidad de su
curso.
• Los sedimentos se forman fundamentalmente por la meteorización física
y química de las rocas en la superficie terrestre.
• En un suelo sedimentario las partículas se forman en un determinado
lugar, son transportadas y se depositan finalmente en otro
emplazamiento.
• Un suelo residual se ha formado por la meteorización de la roca in situ,
con escaso o nulo desplazamiento de las partículas.

9. • La formación de los suelos sedimentarios se explican mejor si se
considera la formación, transporte y el deposito de los sedimentos.
• Muchos de los depósitos de suelos transportados son blandos y suelos
hasta profundidades de varias decenas de metros y constituyen la fuente
potencial de serios problemas.
• El suelo transportado queda descrito por un perfil estratigráfico que
resulte la secuencia de colocación y el espesor de sus estratos.
• El transporte modifica la forma, el tamaño y la textura de las partículas
por abrasión, desgaste, impacto y disolución.

10. DEPÓSITOS COLUVIALES
• Están presentes tanto en climas áridos como secos.
• Tienen apariencia de cono o pequeños abanicos los que no cuentan
con un espesor importante, ya que, corresponden a acumulaciones
locales sin mucho transporte
• En algunos casos, pueden formarse en las cabeceras de terrazas
aluviales dando la apariencia de ser un mismo deposito.

11. Depósitos Coluviales
• Están constituido por gravas, arenas y arcillas

12. DEPÓSITOS ALUVIALES
Material detrítico, transportado por un río y depositado, casi siempre
temporalmente, en puntos a lo largo de su llanura de inundación.
Están normalmente compuestos por arena y grava. Muchos yacimientos
de minerales importantes por ejemplo: oro, platino, diamante,
casiterita, se encuentran locamente concentrados en depósitos
aluviales.
Suelen ubicarse en quebradas y superficies topográficas amplias.

13. Identificación morfológica de los depósitos aluviales

14. DEPÓSITOS EOLICOS
• Están conformados exclusivamente por grano de arena cuyos
diámetros de partículas varían entre 0,5mm a 1 mm.
• Mayormente se les observa en áreas costeras bajo la influencia de
climas áridos.
• Vistos de cerca en el registro estratigráfico, presentan laminaciones
alargadas relacionadas a depósitos coluviales o aluviales.

15. DEPÓSITOS FLUVIALES
• Afloran en terrazas tanto en áreas montañosas como costeras.
• Su textura es diferente a los anteriores, debido a que sus clastos
redondeados , alargados y sobre todo imbricados en una matriz que
puede ser arenosa o arcillosa según las condiciones hidrológicas y
climáticas de su sedimentación.
• Constituyen la principal fuente de áridos para la construcción.
• Forman la gran mayoría de los acuíferos superficiales.
• La superficie llana de las terrazas fluviales es idónea para la
implementación de edificios, vías de comunicación y campos de
cultivo.

16. DEPÓSITOS GLACIARES O MORRENAS
• Son acumulaciones de gravas, arenas y arcillas que pueden localizarse
en un rango amplio de sitios geográficos relacionados a la caída de
nieve y climas secos. Su formación depende directamente de la
erosión de la superficie topográfica por abrasión que da lugar al
transporte local y captación de sedimentos por el glaciar.
• Son depósitos transportados y depositados por el hielo o por el agua
de deshielo.
• Los depósitos fluvio-glaciares contienen fracciones que van desde
gravas gruesas a arcillas; su granulometría decrece con la distancia
frente al glaciar.

17. DEPÓSITOS DE ORIGEN VOLCÁNICO
• Los suelos volcánicos pueden ser residuales por alteración de los
materiales infrayancentes, resultando depósitos limo-arenosos y arcillas, y
transportados como productos de las emisiones volcánicas dando
acumulaciones de piroclastos, de tipo lacustre o aluvial cuando son
transportados por agua.
• Un piroclasto es un fragmento sólido de material volcánico expulsado a
través de la columna eruptiva arrojado al aire durante una erupción
volcánica.
• Los piroclastos están formados por partículas de tamaños variables desde
cenizas a fragmentos de mayor tamaño.
• Cuando las cenizas se consolidan o cementan se forman tobas blandas,
muy alterables y colapsables frente a cargas relativamente bajas. Si los
piroclastos están aún fundidos en el momento de su sedimentación, se
aglomeran formando una toba compacta.

18. DEPÓSITOS LAHARÍTICOS
• Un lahar es un flujo de sedimentos y agua que se moviliza desde las
laderas de un volcán.
• Causas para la generación de lahares:
1. Períodos de lluvias intensas, no necesariamente coincidiendo con
periodos de actividad volcánica.
2. Fusión de glaciares en las paredes altas de un volcán, durante
actividad volcánica.
3. Vaciado de un lago hospedado en la cumbre de un volcán.
4. Desplome de ladera debido a prolongada alteración hidrotermal o
sismo.

19. • A diferencia de las avalanchas de detritos, que son el resultado de la
descomposición de una masa sólida en partículas.
• Los lahares son depósitos húmedos donde el agua influye tanto en la
génesis como en el transporte de la masa removida.
• Los lahares asociados a actividad volcánica se caracterizan por
contener generalmente bloques angulosos de roca, en ocasiones
grandes, en una matriz volcánica la cual es generalmente mas gruesa
que fango.
• El movimiento de los lahares se debe principalmente a la acción de la
gravedad y su velocidad depende fuertemente del ángulo de la
pendiente en la cual se moviliza y de la viscosidad del lahar.

20. • Si la pendiente es muy fuerte, el flujo tendrá un efecto principalmente
erosivo sobre el cono.
• A medida que el flujo baja por las laderas del estratovolcán, este es
un tipo de volcán cónico de gran altura, está compuesto por múltiples
estratos de lava endurecida , alternando con capas de piroclastos; la
pendiente disminuye por lo tanto pierde energía y empieza a dejar su
carga sólida, formando depósitos de detritos de varios metros de
espesor.
• Este tipo de fenómeno tiene una injerencia remarcada en el relieve
de un sector en específico. Puede causar cambios geomorfológicos en
un volcán como la generación de cañadas ( quebradas profundas);
cambios en los curso de los ríos, embancamiento de algunos sectores
y fuertes inundaciones en otros; rellenos y valles fluviales y cuencas
entre otros.

21. DEPOSITOS LACUSTRES
• Los depósitos lacustres provienen principalmente de los ríos, los
sedimentos se depositan a lo largo de la rivera, particularmente en la
desembocadura de los ríos donde se forman abanicos aluviales o
deltas, que se extiende al interior del lago.
• Las gravas y arenas se depositan en las riveras, en tanto que los limos
y arcillas alcanzan el centro del lago.
• En general son sedimentos de grano fino, a causa de la pequeña
velocidad con que las aguas fluyen en los lagos, predominando los
limos y las arcillas.

22. DEPÓSITO LACUSTRE

23. DEPOSITOS MARINOS
• Los depósitos marinos suelen ser estratificados , reflejando muchas veces
las características de las costas.
• Lo constituyen los sedimentos depositados por debajo del tren de olas.
• Se encuentran a lo largo de las zonas costeras de los mares, se depositan
en la orilla del mar o del océano.
• Los suelos marinos son creados por los materiales erosionados que viajan a
lo largo de arroyos y ríos hacia el mar donde se depositan en la orilla.
• Se clasifican según el tamaño de las partículas que los componen y el mono
en que se depositaron.

24. RELLENOS ARTIFICIALES
• Se refieren a materiales pétreos que se usan principalmente para
mejorar, nivelar o levantar la superficie del terreno.
• La mayor parte de los terrenos necesitan algún tipo de relleno
artificial, al menos para asentar las losas para pisos y pavimentos.
• Estos rellenos presentan muchos problemas, como compactación
inadecuada, cambios de volumen y asentamientos imprevistos
causados por su propio peso.
• Los materiales y su granulometría, colocación, grado de compactación
y el espesor deberán ser cuidadosamente elegidos para soportar las
cargas previstas.

25. AGENTES GENERADORES Y MECANISMOS DE
GENERACIÓN
• Los suelos proceden generalmente de la descomposición de las rocas,
por lo cual los minerales más abundantes en los suelos son los propios
de las rocas y aquellos mas resistentes a la meteorización física o
química.
• Los mecanismos de ataque del suelo pueden incluirse en dos grupos:
desintegración mecánica y descomposición química.
• La desintegración mecánica es la intemperización de las rocas por
agentes físicos, tales como cambios periódicos de temperatura, acción
de la congelación del agua en las juntas y grietas de las rocas, efectos de
otros organismos . Por estos efectos las rocas llegan a formar arenas,
limos o arcillas.

26. • En la descomposición química se considera la acción de agentes que
atacan las rocas modificando su constitución mineralógica o química.
• Según el proceso de formación, un suelo puede ser sedimentario,
residual, o colocado por el hombre (relleno artificial).
• En un suelo sedimentario las partículas se forman en un determinado
lugar, son transportados y se depositan finalmente en otro
emplazamiento. Un suelo residual se ha formado por la meteorización
de la roca in situ, con escaso o nulo desplazamiento de las partículas.
• En los desiertos la falta de agua hace que los fenómenos de
descomposición no se desarrollen.

27. EL SUELO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL:
OBRAS DE TIERRA EN INGENIERÍA CIVIL
Construcción de una Presa de Tierra
Una presa de tierra se constituye para crear un embalse. Los elementos
principales de la presa son el núcleo o corazón de arcilla y el pie de
enroca miento.
Reservorio de agua para humedecer las zonas aledañas, agricultura

28. • El núcleo con su arcilla impermeable hace que las filtraciones sean
escasas, y el pie de rocas pesadas y muy permeables proporcionan
una estabilidad considerable a la presa.
• Entre el núcleo y el pie de enroca miento se coloca un filtro de grava
para evitar el arrastre de las partículas del suelo del núcleo hacia los
huecos de enroca miento.

29. • Entre el núcleo y el embalse se coloca un manto de bloques sobre un
lecho de grava. Este manto evita la erosión del núcleo por la lluvia o el
agua del embalse.
• El lecho de grava impide la penetración de grandes bloques de roca
del manto en la arcilla.
• Este tipo de presa se denomina núcleo para diferenciarla de la presa
de tierra homogénea la que se utiliza un solo tipo de material en toda
la sección.

30. • La presa de tierra presenta alguna ventaja con respecto de una de
concreto, por ejemplo puede resistir mejor los desplazamientos de la
cimentación, el costo de mano de obra, mientras que para la presa de
concreto el costo de este material es representativo.
• Pero eso dependerá si la arcilla y arena están cerca de la zona

31. Uso del Suelo en Construcción de Carreteras
• Uno de los mayores usos del suelo se da en la construcción de
carreteras, como material de construcción en pavimentos.
• Los pavimentos pueden ser flexibles o rígidos.
• La función principal de un pavimento flexible es repartir las cargas de
ruedas concentradas en la superficie suficientemente grande para
que no se produzca esfuerzos excesivos sobre el terreno de
cimentación.

32. • El pavimento rígido, formado por loza de concreto armado posee
suficiente resistencia a la flexión y compensa las partes de la
cimentación.
• La elección del pavimento depende de la naturaleza del terreno, de
los materiales de construcción disponibles y de las funciones de la
carretera.

33. • El pavimento de la figura es pavimento flexible para carretera,
proyectado para 100 pasadas por día y por carril de un vehículo con
una carga por rueda de 6750 kg. El pavimento elegido esta formado
por una subrasante mejorada, conseguida al compactar los 15 cm
superiores de terreno natural; una capa de base formada por 15 cm
de suelo del lugar, estabilizado por un 7% en peso de cemento
portland y regado hasta la humedad conveniente el cual se compacto
posteriormente; y una superficie de rodamiento construida por 5 cm
de mezcla asfáltica fina, en caliente.

34. Taludes y Excavaciones
• Cuando la superficie del terreno no es horizontal existen una componente
del peso que tiende a provocar deslizamientos del suelo, a lo largo de la
superficie potencial de desplazamiento.
• Si a lo largo de la superficie potencial de desplazamiento, los esfuerzos
tangenciales debidos al peso propio o cualquier otra causa como: agua de
infiltración, peso de la estructura y otros, superan la resistencia al corte del
suelo, se produce un deslizamiento de una parte del terreno.

35. • El ingeniero debe estudiar la estabilidad del talud, comparando los esfuerzos tangenciales con la resistencia al
corte a lo largo de una superficie de desplazamiento potencial, es decir debe hacer un calculo de estabilidad.
En la figura se muestra un talud natural en el cual se ha construido un edificio.

36. Canal de
Panama

39. BARCO NAVEGANDO POR EL CANAL DE
PANAMÁ 1965