Este documento presenta los conceptos fundamentales de mecánica de suelos, incluyendo las relaciones volumétricas y gravimétricas de suelos en diferentes estados. Define índice de poros, porosidad, grado de saturación, contenido de humedad, peso específico y peso específico relativo. Además, describe las fórmulas para calcular las densidades de suelos parcialmente saturados, saturados, secos y sumergidos.

1. FORMULARIO DE MECANICA DE SUELOS
VOLÚMENES
PESOS
Va
Aire
0
Vw
Agua
Ww
Vs
Sólido
Ws
Vv
V
W
CUADRO DE CASAGRANDE
I.
Relaciones Volumétricas
 INDICE DE POROS ú OQUEDAD (e)
Vv
e = ----------Vs
Varía de 0.25 < e < 15
0.25 : Arenas muy compactas
15
: Arcillas altamente compresibles
 POROSIDAD (n)
Vv
n (%) = --------- * 100
V
 GRADO DE SATURACIÓN (S)
Vw
GW = S (%) = ------ * 100
Vv
II.
Varía de 20% a 95%
Varía de 0% a 100%
Relaciones Gravimétricas
 CONTENIDO DE HUMEDAD(W)
Ww
w (%) = -------- * 100
Varía teóricamente de 0 a ∞
Ws
Arcillas japonesas: 1200 % - 1400 % (excepcionales)
México:
1000% (Sureste del país)
500% - 600% (valle de México)

2. FORMULARIO DE MECANICA DE SUELOS
 EL PESO ESPECÍFICO (peso unitario de una masa de suelo), es la razón del
peso de la masa del suelo al volumen de la masa del suelo, se expresa en g/cm³ ó
kg/m³.
W
γ = ----V
El p.e. del agua es γw = γο = 1 g/cm³ ,γw = 1000 kg/m³ ,1Ton/m³,62.4lbs/pie³
 EL P.E RELATIVO DE UNA SUSTANCIA, es la razón de su peso al peso de
igual volumen de agua.
 PER DE MASA (Gm):
γ
W
Sm=Gm = --------- = ---------γw
Vγw
 PER DE SÓLIDOS (Gs) ó Gravedad Específica:
γs
Ws
Ss= Gs = --------- = ---------γw
Vs γw
FORMULAS REFERENTES A DIVERSOS ESTADOS DEL
SUELO
a) Suelos Parcialmente Saturados
Si asumimos que Vs = 1 u³.
De
Ws
Gs = ---------Vs γο
De
De
Ww
w = ---------Ws
Ww
γ w = γο = -------Vw
Ws = Gs Vs γο = Gs γο
Ww = w Ws = w Gs γο
Ww
w Gs γο
Vw = -------- = -----------γο
γο

3. FORMULARIO DE MECANICA DE SUELOS
Entonces:
Vw = w Gs
En el cuadro de Casagrande, tenemos:
e–w Gs
Aire
0
w Gs
Agua
w Gs γο
1
Sólido
Gs γο
e
1+e
Gs (1 + w) γο
γ = -------------------,
1+ e
Luego:
Gs γο (1+w)
w Gs
S = ----------e
b) Suelos Saturados
En este caso: S = 100%, Vv = Vw = e
De la misma manera que para suelos parcialmente saturados, Vs = 1
Ws = Gs γο, Ww = γο Vw = γο e
El cuadro de Casagrande queda definido:
e
Agua
e γο
1
Sólido
Gs γο
(Gs + e) γο
1+e
La densidad saturada:
(Gs + e) γο
γ sat = -------------------,
1+e
e = w Gs

4. FORMULARIO DE MECANICA DE SUELOS
c) Suelos Secos
En este caso: Ws = W, Vv = Va = e
e
Aire
0
1+e
Gs γο
1
Sólido
Gs γο
La densidad seca ó densidad de campo se expresa como:
Gs γο
γd = ----------- o γd = γ sat
1+e
1+w
γd=
ws
vm
d) Suelos Sumergidos
Los suelos sumergidos están ubicados por debajo del nivel freático. Todos los suelos
sumergidos son saturados (S = 100%, Vv = Vw). Se diferencian de los suelos
saturados, debido a que sobre ellos actúa el “EMPUJE HIDROSTATICO NETO”, que
es el peso en agua del volumen desalojado por los sólidos.
G ’s = Gs – 1 (p.e. sumergido de sólidos)
G’m = Gm – 1
(p.e. sumergido de masa)
γ ’s
Si G’s = --------γο
Luego:
γ ’s = G’s γο = (Gs – 1) γο
γ ’s = Gs γο – γο = γs – γο
También:
γ ’ = γ sat - γο
De la fórmula de suelo saturado:
(Gs + e) γο
γsat = ---------------1+e
(Gs + e) γο
Gs γο + e γο – γο - e γο
γ’ = ----------------- γο = -----------------------------1+e
1+e
(Gs – 1 ) γο
γ’ = --------------1+e