Este documento presenta los resultados de un ensayo de relaciones volumetricas y gravimetricas realizado para un curso de Mecánica de Suelos. Describe los métodos utilizados para determinar el contenido de humedad, la proporción de vacíos, la porosidad y el grado de saturación de una muestra de suelo obtenida mediante un barreno helicoidal. También presenta los cálculos y procedimientos para determinar el peso específico de la muestra.

1. TÍTULO : “ENSAYO DE RELACIONES VOLUMETRICAS
Y GRAVIMETRICAS”
CURSO : MECANICA DE SUELOS II
DOCENTE : Ing. JULIO RIVASPLATA DIAZ
CICLO : VI
INTEGRANTES :
 AGUILAR PURIZAGA, Lesly.
 HERRERA GRADOS, Lisset
 LIZARRAGA AVALOS, Erwin.
 OSORIO CUEVA, Luis.
 PLASENCIA CHINCHAY, Juan.
 QUILICHE ARNAO, Sujei.
NUEVO CHIMBOTE - PERÚ
Abril del 2009

2. ENSAYO DE RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS
En general el suelo esta constituido por esqueleto de partículas sólidas rodeadas de
espacios llenos de agua y aire, la representación en volumen y masa esquelética de las
fases se muestra a continuación:
Vw AGUA Ww
Vv Ww
Va AIRE Wa Wm
Vs SÓLIDO Ws
En mecánica de suelos se relaciona los distintos pesos con sus volúmenes
correspondientes, por medio del concepto de peso especifico, es decir la relación entre el
peso de la sustancia y su volumen. Se distinguen los siguientes pesos específicos:
1. Peso Volumétrico del Suelo (γm):
Llamado también peso especifico de la masa del suelo.
m
m
m
V
W
=γ
2. Peso Especifico Relativo de las partículas sólidas (SS):
0γ−
=
S
S
S
V
W
S
3. Peso Volumétrico Seco (γd):

3. Llamado también peso especifico seco:
m
S
V
W
d =γ
RELACIONES FUNDAMENTALES
 Contenido de Humedad (W):
Es la relación entre el peso de agua contenida en el mismo y el peso de su fase
S
W
W
W
W =
 Proporción de Vacíos (e):
Llamado también oquedad o índice de poros; es la relación entre el volumen de
vacíos y el de sólidos.
S
V
V
V
e =
 Porosidad (n):
Se llama así a la relación entre su volúmenes de vacíos y volumen de masa.
100% ×=
m
V
V
V
n
 Grado de Saturación (Gw):
Es la relación del volumen sobre el volumen de vacíos, se expresa en porcentaje.
100×=
V
W
W
V
V
G
MUESTREO POR MEDIO DE LA UTILIZACION DE BARRENO
HELICOIDAL
I. OBJETIVOS:
Describir el procedimiento y el equipo necesario para adelantar una
perforación de muestreo de suelos, mediante un barreno con vástago hueco.

4. Puede aplicarse cuando se requieran muestras representativas o muestras in
situ, o ambas, siempre y cuando la formación del terreno sea de naturaleza
no consolidada, que permita tal perforación con barreno.
II. DEFINICIONES:
Barreno con vástago hueco. Es una especie de barreno en forma de espiral
continua, en la cual el elemento helicoidal está soldado a un tubo central
hueco con un diámetro interior que permita el paso de diferentes
herramientas de muestreo. Los tramos de la barrena podrán ser de cualquier
longitud deseada, pero deberán estar elaboradas en tal forma que, cuando se
acoplen uno con otro, proporcionen un paso esencialmente sin restricciones,
hermético e impermeable, en toda su longitud conectada. La distribución de
la hélice deberá permitir una conducción continua de los desechos de un
tramo a otro y a través de la profundidad completa del agujero de
perforación.
III. APARATOS:
Barrenos con vástago hueco, fabricados de acero-carbono, de aleaciones de
acero, ó de ambos. Deberán clasificarse como pequeños, medianos y largos.
• Tamaño mínimo. Los diámetros interiores deberán ser de 57.2 mm
(2.25"), 82.6 mm (3.25") y 95.2 mm (3.75"). Son aceptables
tamaños adicionales y mayores, con tal de que cumplan el requisito
del párrafo siguiente para la luz libre del “muestreador.”
• La holgura del “muestreador” deberá ser tal, que ningún
“muestreador” o tubos sacanúcleos sea operado en, o a través de un
barreno con vástago hueco, cuyo diámetro de dicho hueco sea menor
del 108% del diámetro exterior del “muestreador”.
• El barreno con vástago hueco podrá avanzar y tomar núcleos,
conducida por cualquier máquina de perforación que tenga suficiente

5. fuerza de torsión y de hincado, para hacerla girar y forzar hasta la
profundidad deseada, con tal de que la máquina esté equipada con los
accesorios necesarios para tomar la muestra o el núcleo requerido.
IV. PROCEDIMIENTO:
Primer paso:
Hágase avanzar el barreno de vástago hueco
con tapón, hasta la profundidad de muestreo
deseada. Retírese el tapón, sacando las
varillas centrales de perforación y
reemplácese con las herramientas requeridas
para el muestreo o toma de los núcleos. Bájese
la herramienta de muestreo a través de la
barrena con vástago hueco, y asiéntese sobre
el material inalterado en el fondo de la
perforación.

6. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE
HUMEDAD DE UN SUELO
V. OBJETIVOS:
Este presente modo operativo sirve para determinar el contenido de humedad
de un suelo.
Segundo paso:
Procédase con la operación de muestreo,
mediante rotación, presión o hincamiento de
acuerdo con el método normal o el autorizado,
que rija el uso de la herramienta particular de
muestreo. Retírese el “muestreador” cargado
sacando las varillas centrales.
Tercer paso:
Reemplácese el “muestreador” con el tapón y
retórnese al fondo del hueco. Hágase avanzar
la barrena de vástago hueco hasta la siguiente
profundidad a la que se va a muestrear.
Repítase la secuencia para cada muestra
deseada.

7. VI. DEFINICIONES:
La humedad o contenido de humedad de un suelo es la relación expresada en
porcentaje del peso del agua en una masa dada de suelo, al peso de la
partículas solidas
VII. PRINCIPIO DEL MÉTODO:
Se determina el peso del agua eliminada secando el suelo húmedo hasta un
peso constante en un horno controlado a 110+- 5º. El peso del suelo que
permanece del secado en horno es usado como el peso de las partículas
solidas. La pérdida de peso durante el secado es considerado el peso del agua.
VIII. APARATOS:
• Balanza electrónica
• Contenedores (taras)

8. • Horno(110 +
-5º)
IX. MUESTRAS:

9. Las muestras deberán ser preservadas y transportadas según la norma
ASTM D-4220, grupos de suelos B C o D. las muestras que se almacenen
antes de ser ensayadas se mantendrán en contenedores herméticos no
corroibles a temperaturas aproximadas de 3º C a 30ºC y en un área que
prevenga el contacto directo con la luz solar. Las muestras alteradas se
almacenaran en recipientes de tal manera que se prevenga o minimice la
condensación de la humedad dentro del contenedor.
La determinación del contenido de humedad se determinara lo mas pronto
posible después del muestreo especialmente si se utilizan contenedores
corroibles.
X. ESPECIMEN DE ENSAYO:
La cantidad mínima de espécimen de material húmedo seleccionado como representativo
de la muestra total, será de acuerdo a lo siguiente:
La muestra que utilizamos de ejemplo tiene
un máximo tamaño de partículas de
4.75mm obtenido en el tamizado, y es por
esto q se utilizara una muestra
representativa de mas de 20 gr.
Selección del espécimen de ensayo:
La muestra utilizada es la que obtuvimos
por medio del muestreo con barreno
helicoidal
El espécimen de ensayo se obtiene
mezclando el material y luego reducirse al
tamaño requerido por cuarteo o por división.

10. Primer paso:
Determinar y registrar la masa de un
contenedor limpio y seco.
Ejemplo: Peso de las taras
Tara 1: 37.963 gr
Tara 2: 38.084 gr
Tara 3: 37.262
Tara 4: 41.380 gr
Segundo paso:
Colocar el espécimen de ensayo húmedo en el
contenedor y, si se usa, colocar la tapa
asegurada en su posición. Determinar el peso
del contenedor y material húmedo usando una
balanza seleccionada de acuerdo al peso del
espécimen. Registrar este valor.
Ejemplo: peso de las taras + muestras húmeda
Tara 1: 55.963 gr
Tara 2: 62.879 gr
Tara 3: 67.010 gr
Tara 4: 70.950 gr
Tercer paso:
Remover la tapa (si se usó) y colocar el contenedor
con material húmedo en el horno. Secar el material
hasta alcanzar una masa constante. Mantener el
secado en el horno a 110 ± 5 °C a menos que se
especifique otra temperatura. El tiempo requerido
para obtener peso constante variará dependiendo del
tipo de material, tamaño de espécimen, tipo de horno
y capacidad, y otros factores. La influencia de estos
factores generalmente puede ser establecida por un
buen juicio, y experiencia con los materiales que sean
ensayados y los aparatos que sean empleados.

11. XI. CÁLCULOS:
Cuarto paso:
Luego que el material se haya secado a peso constante,
se removerá el contenedor del horno, y se
Determinara el peso del contenedor y el material
secado al homo usando la misma balanza usada en el
peso de las taras mas la muestra húmeda.
Ejemplo: Peso de las tara mas la muestra seca.
Tara 1: 55.848 gr
Tara 2: 66.828 gr
Tara 3: 62.755 gr
Tara 4: 70.799 gr

12. Se calcula el contenido de humedad de la muestra, mediante la siguiente fórmula:
100
sec
..
(%) ×
⋅⋅⋅
⋅⋅
=
osuelodelpeso
aguadelpeso
W
100(%) ×
−
−
=
ccs
cscws
MM
MM
w
Donde:
W = es el contenido de humedad, (%)
Mcws = es el peso del contenedor más el suelo húmedo, en gramos
Mcs = es el peso del contenedor más el suelo secado en homo, en gramos:
Mc = es el peso del contenedor, en gramos
Ejemplo: Con la formula ya dada anteriormente se calculan los contenidos de humedad
del ejemplo
CALCULOS DE LOS CONTENIDOS DE HUMEDAD
n° de
tara
W
tara
W tara + Muestra
húmeda
W tara + Muestra
seca
W
agua
W muestra
seca W
1
39,96
3 55,963 55,484
0,47
9 15,521 3,086
2
38,08
4 62,879 61,933
0,94
6 23,849 3,967
3
37,26
2 67,010 62,755
4,25
5 25,493
16,69
1
4
41,38
0 70,950 70,799
0,15
1 29,419 0,513
Contenido de humedad promedio 6,064
El contenido de humedad de la muestra es = 6.064%

13. COMO DETERMINAR EN EL LABORATORIO EL PESO ESPECÍFICO DE LA
MUESTRA (γm):
XII. PRINCIPIO DEL MÉTODO:
Se determinara el peso volumétrico de la muestra con el siguiente proceso q
es muy simple y consiste sacar muestra mediante un barreno para luego
pesar esta muestra y obtener el volumen q ocupa y así poder determinar el
peso volumétrico en su estado natural .
XIII. APARATOS:
• Balanza de precisión
• Wincha

14. XIV. PROCEDIMIENTO:
PASO NUMERO 1°
Antes de extraer la muestra con ayuda del
barreno medir el volumen del depósito cilíndrico
del barreno en donde se alojara la muestra
Este depósito nos permitirá saber el volumen
que nuestro suelo posee.
Así que mediremos sus dimensiones con una
wincha.
Vdeposito=275.05 cm3
El volumen de la muestra es el volumen del
depósito.
PASO NUMERO 2°
Luego se pesara el deposito, antes de
ingresar la muestra en el.
Wdeposito=79.9gr

15. PASO NUMERO 4°
Esta muestra que queda en el depósito
interno será enrazada dejando la superficie
libre.
PASO NUMERO 3°
Luego de sacar la muestra del terreno con
ayuda del barreno, esta será retirada
cuidadosamente del mismo evitando perdida
del material.

16. Peso Volumétrico del Suelo (γm):
m
m
m
V
W
=γ
3
06.275
475
cm
gr
m =γ
PASO NUMERO 5°
Se volverá a pesar el deposito, pero esta vez
c con la muestra dentro de el.
Wdesp+muestra=555g
Wmuestra=475gr
3
gr/cm1.7269=mγ

17. XV. CALCULOS
Peso Volumétrico Seco (γd):
m
S
V
W
d =γ
596.54
282.94
=dγ
 Proporción de Vacíos (e):
S
V
V
V
e =
 Porosidad (n):
100% ×=
m
V
V
V
n
 Grado de Saturación (Gw):
73.1=dγ
67.33
926.20
=e
62.0=e
100
596.54
926.20
% ×=n
%33.38% =n

18. 100×=
V
W
W
V
V
G 100
926.20
831.5
×=WG
%86.27=WG