Guias ensayos de geotecnia

MANUAL DE
PRÁCTICAS DE
LABORATORIO DE
SUELOS-UPTC.
U N I V E R S I D A D
P E D A G Ó G I C A Y
T E C N O L Ó G I C A D E
C O L O M B I A
F A C U L T A D D E I N G E N I E R Í A .
E S C U E L A D E I N G E N I E R Í A
C I V I L .
A V . N O R T E N ° 3 9 - 1 1 5 .
T u n j a ( B o y a c á ) .
2 6 / 0 1 / 2 0 1 6
Realizado por:
Edwin Albeiro Suarez Reátiga
Documento para la realización de prácticas de
laboratorio de mecánica de suelos y rocas,
creado como guía para estudiantes de las
asignaturas de geotecnia básica y geotecnia
aplicada I. Los procedimientos descritos
cumplen con los requisitos de las normas del
Instituto Nacional de Vías (INVIAS) y la
sociedad americana para la prueba de
materiales (ASTM).

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
Contenido
1. RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS Y MATERIALES DE LABORATORIO..... 7
1.1 OBJETIVO..................................................................................................... 7
1.2 PROCEDIMIENTO......................................................................................... 8
1.3 CUESTIONARIO. .......................................................................................... 8
2. RELACIONES DE FASES Y PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SUELOS..... 9
2.1 OBJETIVO..................................................................................................... 9
2.2 MATERIALES. ............................................................................................... 9
2.3 PROCEDIMIENTO......................................................................................... 9
2.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 10
2.5 CUESTIONARIO ......................................................................................... 12
3. LÍMITES DE CONSISTENCIA. ...................................................................... 14
3.1 OBJETIVO................................................................................................... 14
3.2 EQUIPOS Y MATERIALES. ........................................................................ 14
3.3 PROCEDIMIENTO....................................................................................... 14
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS (LL).................... 14
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO DE LOS SUELOS (LP) ................ 17
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN DE LOS SUELOS (LC) 18
3.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 19
3.5 CUESTIONARIO. ........................................................................................ 22
4. GRAVEDAD ESPECÍFICA PARA AGREGADOS FINOS. ............................. 25
4.1 OBJETIVO................................................................................................... 25
4.3 PROCEDIMIENTO................................................................................... 27
4.3.1 Para arenas........................................................................................... 27
4.3.2 Para arcillas .......................................................................................... 27
4.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 28

5. GRAVEDAD ESPECÍFICA PARA GRAVAS O ROCAS................................. 31
5.1 OBJETIVO................................................................................................... 31
5.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA............................................................. 31
5.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 33
6. DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS DE LOS
SUELOS POR MEDIO DE TAMIZADO................................................................. 36
6.1 OBJETIVO................................................................................................... 36
6.3 PROCEDIMIENTO....................................................................................... 37
6.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 38
SUELOS- HIDRÓMETRO. .................................................................................... 41
7.1 OBJETIVO................................................................................................... 41
7.2 MATERIALES. ............................................................................................. 41
7.3 PROCEDIMIENTO....................................................................................... 41
7.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 45
7.5 Formato de Cálculos.................................................................................... 46
8. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS.
MÉTODO DE CARGA VARIABLE. ....................................................................... 48
8.1 OBJETIVO................................................................................................... 48
8.3 PROCEDIMIENTO....................................................................................... 48
8.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 49
9. PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (CABEZA CONSTANTE)
INV E – 130 – 13................................................................................................... 51
9.1 OBJETIVO................................................................................................... 51
9.3 PROCEDIMIENTO....................................................................................... 52
9.4 CÁLCULOS. ................................................................................................ 53
10. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS........................... 56
(Obtenido en Campo)............................................................................................ 56

10.1 OBJETIVO................................................................................................. 56
10.2 MATERIALES Y EQUIPOS. ...................................................................... 56
10.3 PROCEDIMIENTO..................................................................................... 56
10.4 CÁLCULOS. .............................................................................................. 57
10.5 CUESTIONARIO........................................................................................ 57
11. DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL SUELO EN EL TERRENO POR EL
MÉTODO DEL CONO Y ARENA. ......................................................................... 59
11.1 OBJETIVO................................................................................................. 59
11.2 EQUIPOS Y MATERIALES. ...................................................................... 59
11.3 DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DEL CONO............................... 60
11.4 PROCEDIMIENTO..................................................................................... 62
11.5 CÁLCULOS. .............................................................................................. 64
12. CARGA PUNTUAL Y COMPRESIÓN PARA NÚCLEOS DE ROCA........... 67
12.1 OBJETIVO................................................................................................. 67
12.3 PROCEDIMIENTO..................................................................................... 68
12.4 CÁLCULOS. .............................................................................................. 71
13. CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE SUELOS INV E – 151 – 13..... 73
13.1 OBJETIVO................................................................................................. 73
13.1 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA. ..................................................... 73
13.4 PROCEDIMIENTO..................................................................................... 74
13.5 CÁLCULOS. .............................................................................................. 74
14. COMPRESIÓN INCONFINADA EN MUESTRAS DE SUELOS. ................. 81
14.1 OBJETIVO................................................................................................. 81
14.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA........................................................... 82
14.4 PROCEDIMIENTO..................................................................................... 82
14.5 CÁLCULOS. .............................................................................................. 84
15. COMPRESIÓN SIMPLE EN ROCAS- CON MEDIDA DE DEFORMACIÓN.
87

15.1 OBJETIVO................................................................................................. 87
15.2 EQUIPOS Y MATERIALES................................................................... 87
15.3 PROCEDIMIENTO................................................................................ 87
15.4 CÁLCULOS........................................................................................... 88
16 ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELOS............................................ 91
16.1 OBJETIVO ............................................................................................ 91
16.2 EQUIPOS Y MATERIALES................................................................... 91
16.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA. ..................................................... 91
16.4 PROCEDIMIENTO................................................................................ 91
16.5 CÁLCULOS........................................................................................... 94
17. SENSITIVIDAD EN MUESTRAS DE SUELOS. ........................................ 100
17.1 OBJETIVO .......................................................................................... 100
17.2 EQUIPOS Y MATERIALES................................................................. 100
17.3 PROCEDIMIENTO.............................................................................. 101
17.4 CÁLCULOS......................................................................................... 103
17.5 CUESTIONARIO................................................................................. 104
18. GUÍA DE TRABAJO PARA LA EXPLORACIÓN ...................................... 106
18.1 OBJETIVO............................................................................................... 106
GENERALIDADES. ......................................................................................... 106
18.2 MATERIALES.......................................................................................... 106
18.3 PROCEDIMIENTO RECOMENDADO.................................................... 107
18.4 CONTENIDO DEL INFORME.................................................................. 109
19. NORMAS TÉCNICAS UTILIZADAS.......................................................... 114

LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 Diagrama De Fases- Elaboración Propia........................................................................ 10
FIGURA 2 Ranura Antes y Después de Cerrarse............................................................................. 16
FIGURA 3 Ejemplo Presentación de Resultados- Ensayo de Límites de Consistencia................... 23
FIGURA 4 Masa Recomendada Para Muestra De Ensayo .............................................................. 26
FIGURA 5 Extracción De Aire Atrapado En El Matraz Mediante Bomba De Vacío. . ...................... 27
FIGURA 6 VALORES DE COEFICIENTE K ..................................................................................... 29
FIGURA 7 Cantidades Mínimas para Ensayo................................................................................... 32
FIGURA 8 Curva de Gradación......................................................................................................... 38
FIGURA 9 Aparato para el ensayo del cono y arena........................................................................ 60
FIGURA 10 Excavación del Hueco ................................................................................................... 63
FIGURA 11 Llenado del Hueco con Arena ....................................................................................... 63
FIGURA 12Especificaciones exigidas a la forma de muestras para el ensayo diametral. a) ensayo
axial. b) ensayo de bloque. c) ensayo de fragmento de roca irregular. ............................................ 68
FIGURA 13 Formas Típicas De Falla Para Ensayos Válidos Y No Válidos. .................................... 70
FIGURA 14 Cv Por Medio Del Método de Taylor. ............................................................................ 75
FIGURA 15 Gráfica Presión Contra Relación de Vacíos.................................................................. 78
FIGURA 16 Gráfica- Cálculo de Cr y Cc........................................................................................... 79
FIGURA 17 Identificación del material de Acuerdo al Tipo de Falla Presentada. ............................ 83
FIGURA 18 Consistencia de la Arcilla de Acuerdo al qu Obtenido. .................................................. 85
FIGURA 19 Imágenes ensayo Compresión Simple en Rocas. ........................................................ 88
FIGURA 20 Caja Para El Ensayo De Corte Directo.......................................................................... 94
FIGURA 21 Formato para Cálculos- Ensayo de Corte Directo......................................................... 94
FIGURA 22 Esfuerzo Cortante Vs Esfuerzo Normal......................................................................... 96
FIGURA 23 Esfuerzo Cortante Vs Desplazamiento Horizontal ........................................................ 97
FIGURA 24 Clasificación de la sensitividad.................................................................................... 104

LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Equipos Y Materiales Del Laboratorio.................................................................................... 7
Tabla 2 Formato De Toma De Datos- Relaciones De Fases. ......................................................... 13
TABLA 3 Formato Para Toma De Datos- Límites. ................................................................ 24
Tabla 4 Formato Para Toma De Datos-Gravedad Específica Finos. ............................................... 30
Tabla 5 Formato Para Toma de Datos- Ensayo Gravedad Específica en Gravas. .......................... 35
Tabla 6 Masa Mínima Para el Ensayo .............................................................................................. 37
Tabla 7 Formato de Cálculos- Granulometría................................................................................... 38
Tabla 8 Formato para Toma de Datos Ensayo Granulométrico ....................................................... 40
Tabla 9 Factores De Corrección Por Temperatura........................................................................... 43
Tabla 10 Valores de Profundidad Efectiva........................................................................................ 44
Tabla 11 Valores de K para el Cálculo del Diámetro de las Partículas. ........................................... 45
Tabla 12 Formato de Datos ensayo de Gradación por Hidrómetro .................................................. 47
Tabla 13 Formato toma de datos-Ensayo de Permeabilidad Carga Variable. ................................ 50
Tabla 14 Relación entre la viscosidad del agua y la temperatura a una presión de 101.325 kPa ... 53
Tabla 15 Formato de Datos Ensayo de- Permeabilidad Carga Constante....................................... 55
Tabla 16 Clasificación de la Permeabilidad. ..................................................................................... 57
Tabla 17 Formato de Datos- Ensayo de Permeabilidad en Campo. ................................................ 58
Tabla 18 Volúmenes mínimos del hueco de ensayo de acuerdo con el tamaño
máximo de las partículas del suelo a ensayar. ..................................................................... 63
TABLA 19 Formato Toma De Datos- Densidad Cono Y Arena. ...................................................... 66
Tabla 20 Formato de Cálculos ......................................................................................................... 71
Tabla 21 Formato Toma de Datos- Ensayo de Carga Puntual........................................................ 72
Tabla 22 Formato de Cálculos (1)..................................................................................................... 76
Tabla 23 Formato de Cálculos (2)..................................................................................................... 77
Tabla 24 Formato Toma de Datos- Consolidación unidimensional de Suelos. ................................ 80
Tabla 25 Formato de Cálculos- Ensayo de Compresión Simple. ..................................................... 83
Tabla 26 Formato de datos- Ensayo de Compresión Inconfinada en suelos ................................... 86
Tabla 27 Formato de Resultados-Compresión Simple En Rocas. ................................................... 90
Tabla 28 Tiempo por defecto para la alcanzar la falla en el espécimen........................................... 93
Tabla 29 Formato Toma de Datos-Ensayo de Corte Directo............................................................ 98
Tabla 30 Formato de Datos-Ensayo de Corte Directo. Equipo Rossemberg .................................. 99
Tabla 31 Formato De Cálculos- Ensayo De Sensitividad. .............................................................. 103
Tabla 32 Formato toma de datos- ensayo de sensitividad ............................................................. 105
Tabla 33 Formato de campo- Exploración...................................................................................... 112

LABORATORIO N°1
1. RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS Y MATERIALES DE LABORATORIO
1.1 OBJETIVO
Conocer los diferentes equipos y materiales disponibles en el laboratorio de
suelos, y entender su uso adecuado para la caracterización física y mecánica de
los suelos.
Tabla 1 Equipos Y Materiales Del
Laboratorio.
 Balanza
 Beaker
 Botiquín
 Calibrador pie de rey
 Capsula
 Cazuela de
Casagrande
 Deformímetro
 Edómetro
 Equipo para ensayo
del cono y arena
 Espátula
 Estufa
 Extintor
 Hidrómetro
 Horno
 Lastre, balde
 Licuadora
 Máquina de carga
puntual
 Máquina de
compresión
inconfinada
 Máquina de corte
directo
 Maquina universal
 Matraz
 Papel filtro
 Permeámetro
 Pipeta
 Platón
 Probeta
 Tamiz
 Termómetro
 Triaxial
 Triturador de muestra

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE SUELOS.
EDWIN A. SUAREZ R.
8
1.2 PROCEDIMIENTO.
 Explicación de las normas generales de seguridad, de comportamiento y de
trabajo dentro del laboratorio.
 Recorrido por el laboratorio conociendo los diferentes equipos y materiales.
1.3 CUESTIONARIO.
1. Enuncie las normas de seguridad que se deben tener en cuenta al realizar
laboratorios de geotecnia.
2. ¿Cuál es la finalidad de realizar un ensayo de laboratorio?
3. ¿Cuál es la importancia de realizar ensayos de laboratorios en la ingeniería
civil y específicamente en el área de geotecnia?
4. Realice una lista de los equipos vistos en el laboratorio de con su respectiva
foto y descripción (uso principal, precisión, unidades. etc.).
5. Describa otros equipos y materiales empleados para la realización de
ensayos de laboratorio

EDWIN A. SUAREZ R.
9
LABORATORIO N° 2
2. RELACIONES DE FASES Y PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS SUELOS.
2.1 OBJETIVO.
Determinar las relaciones volumétricas y gravimétricas de los suelos mediante un
ensayo de laboratorio, para poder determinar sus propiedades físicas.
2.2 MATERIALES.
 Muestra de suelo inalterada.
 Calibrador.
 Balde con agua.
 Lastre.
 Balanzas de precisión.
 Estufa.
 Parafina
 Horno.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.
 La muestra necesaria para realizar el ensayo debe estar en estado
inalterado, y preferiblemente poseer forma cilíndrica.
 Se deben describir las propiedades físicas de la muestra a trabajar (color,
tamaño de partículas, tipo de material, dureza, consistencia, plasticidad,
textura, etc.).
2.3 PROCEDIMIENTO.
Método de inmersión en parafina.
 Calentar la parafina en un recipiente sobre la estufa y luego de estar disuelta
sumergir la muestra de tal forma que esta quede cubierta con una película de
parafina.
 pesar la muestra recubierta con parafina. (Wmuestra h+ parafina).
 Pesar el lastre sumergido en el balde con agua. (Wlastre).
 Pesar la muestra con parafina y el lastre sumergidos en el balde con agua.
(Wmuestra h+ parafina+ lastre).

EDWIN A. SUAREZ R.
10
DETERMINAR HUMEDAD NATURAL DEL SUELO.
 Tomar la muestra y retirar la capa de parafina.
 Tomar una porción de muestra mayor de 50 gr para determinar la humedad
natural.
 Pesar una capsula en la balanza de 0.01gr de precisión.
 Depositar la muestra de suelo en la capsula y registrar su peso (Wc + mh).
 Llevar la capsula que contiene la muestra al horno durante 24 horas a una
temperatura de ±110°C.
2.4 CÁLCULOS.
Determinación del diagrama de fases.
Constantes necesarias.
Peso específico del agua ɣw= 0,99gr/cm³
Peso específico de la parafina. ɣp=0,92 gr/cm³
Gravedad específica Gs=2,67 (asumido únicamente para el ensayo).
FIGURA 1 Diagrama De Fases- Elaboración Propia

EDWIN A. SUAREZ R.
11
→ Volumen de la muestra más parafina: principio de Arquímedes.
𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ℎ + 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 =
𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 + 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 − (𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ℎ + 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 + 𝑙𝑎𝑠𝑡𝑟𝑒 − 𝑊𝑙𝑎𝑠𝑡𝑟𝑒
ɣ𝑤
→ Humedad Natural 𝑊𝑛 =
(𝑊𝑐+𝑚ℎ)−(𝑊𝑐+𝑚𝑠)
(𝑊𝑐+𝑚𝑠)−𝑊𝑐
→ Peso del sólido 𝑊𝑠 =
𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
1+𝑊𝑛
→ Peso del agua 𝑊𝑤 = 𝑊𝑛 ∗ 𝑊𝑠
→ Peso de la parafina 𝑊𝑝 = 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 + 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 − 𝑊𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
→ Volumen de la parafina 𝑉𝑝 =
𝑊𝑝
ɣ𝑝
→ Volumen de los sólidos 𝑉𝑠 =
𝑊𝑠
ɣ𝑤∗𝐺𝑠
→ Volumen de agua 𝑉𝑤 =
𝑊𝑤
ɣ𝑊
→ Volumen de aire 𝑉𝑎 = 𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 + 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 − 𝑉𝑠 − 𝑉𝑤 − 𝑉𝑝
→ Volumen de vacíos 𝑉𝑣 = 𝑉𝑤 + 𝑉𝑎
→ Volumen de muestra 𝑉𝑚 = 𝑉𝑤 + 𝑉𝑎 + 𝑉𝑠
PROPIEDADES FÍSICAS
𝑒 =
𝑉𝑣
𝑉𝑠
ɣ =
𝑊𝑚
𝑉𝑚
𝑛 =
𝑉𝑣
𝑉𝑚
∗ 100%
ɣ𝑑 =
𝑊𝑠
𝑉𝑚
S=
𝑉𝑤
𝑉𝑣
∗ 100%
ɣ𝑠 =
𝑊𝑠
𝑉𝑠
𝑊𝑛 =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
ɣ𝑠𝑎𝑡 =
𝑊𝑠 + (𝑉𝑣 ∗ ɣ𝑤)
𝑉𝑚

EDWIN A. SUAREZ R.
12
2.5 CUESTIONARIO
17.¿Cuál es la importancia de realizar un ensayo de relaciones de fases al
investigar el suelo?
17.Clasifique la muestra de acuerdo a las características observadas, y los
resultados obtenidos en el ensayo.
17.Dibujar el diagrama de fases del suelo, con los valores obtenidos.
17.Investigar y describir brevemente que otros métodos existen para la
determinación de las propiedades físicas de los suelos además del
realizado en el laboratorio de inmersión en parafina

EDWIN A. SUAREZ R.
13
Tabla 2 Formato De Toma De Datos- Relaciones De Fases.
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
DESCRIPCIÓN FÍSICA
DATOS RELACIÓNES DE FASES
Muestra N°
Profundidad
W (muestra)
W (muestra+parafina)
W(Lastre)
W M+Parafina+ Lastre
W (Cápsula)
W(Cap+ mh)
W(Cap+ ms)
DESCRIPCIÓN FÍSICA
DATOS RELACIONES DE FASES
Muestra N°
Profundidad
W (muestra)
W (muestra+parafina)
W(Lastre)
W M+Parafina+ Lastre
W (Cápsula)
W(Cap+ mh)
W(Cap+ ms)
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
14
LABORATORIO N°3
3. LÍMITES DE CONSISTENCIA.
Limite líquido limite, plástico y de contracción.
3.1 OBJETIVO.
Caracterizar el comportamiento de un suelo, basándose en los cuatro estados de
consistencia según la humedad, de acuerdo a su límite líquido, plástico y de
contracción.
3.2 EQUIPOS Y MATERIALES.
 Cazuela de Casagrande.
 Ranurador.
 Horno
 Agua destilada o desmineralizada.
 Mortero con pistón.
 Tamiz #40
 Balanza de precisión de 0,01gr.
 Calibrador.
 Placa de fibra plana o platón.
 Muestra de suelo.
 Material misceláneo (espátulas, capsulas, bayetilla, brocha, etc.)
3.3 PROCEDIMIENTO.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS (LL)
Límite líquido (LL, wL) – Contenido de humedad del suelo, expresado en porcentaje,
cuando se halla en el límite entre los estados líquido y plástico.
El ensayo se realiza siguiendo el procedimiento de preparación de muestras por vía
seca, y la forma de realización del ensayo se usa el método A o multipunto.
ELABORACIÓN DEL ESPÉCIMEN DE ENSAYO.
 Se obtiene una porción representativa de la muestra, suficiente para
suministrar de 150 a 200 g de material que pase el tamiz de 425 μm (No. 40).
masa mezclada. es necesario que previamente al desarrollo del ensayo sea
secado al aire libre.

EDWIN A. SUAREZ R.
15
 Se pulveriza el material en un mortero empleando una maja forrada en
caucho u otro procedimiento que no cause rotura de las partículas
individuales del suelo. Cuando las partículas gruesas halladas durante el
proceso correspondan a concreciones, conchillas u otros materiales frágiles,
ellas no se deben triturar para obligarlas a pasar por el tamiz de 425 μm (No.
40), sino que se deben remover manualmente.
CALIBRACIÓN DEL EQUIPO.
 Ajuste de la altura de caída libre de la cazuela – La altura se debe ajustar de
manera que la parte de la cazuela que golpea la base se eleve a una altura
de 10 ± 2 mm.
 Revisar que tanto la leva como, la base, y soporte de la cazuela, no tengan un
desgaste que afecte el funcionamiento, que produzca un juego de más de
3mm, verificar que el desgaste del ranurador no sea muy pronunciado.
MÉTODO DE PREPARACIÓN POR VÍA SECA:
 Se separa el material a través del tamiz de 425 μm (No. 40), sacudiendo el
tamiz manualmente para asegurar la separación de la fracción fina.
 Mezclar con 15 a 20 ml de agua destilada o desmineralizada la muestra
tamizada sobre el vidrio de tal forma que se obtenga una pasta homogénea.
 Se remezcla completamente el espécimen, ajustando su contenido de agua
para que adquiera la consistencia requerida para que sean necesarios entre
25 y 35 golpes de la cazuela para cerrar la ranura que se forma en el suelo.
Se coloca una cantidad adecuada de suelo en la cazuela encima del punto
donde ésta descansa en la base y se comprime y extiende con la espátula
para nivelarla y, a la vez, dejarla con una profundidad de 10 mm en el punto
de su máximo espeso. Se debe usar el menor número posible de pasadas
con la espátula, evitando atrapar burbujas de aire en la masa de suelo. El
suelo excedente se debe devolver al recipiente mezclador, el cual se debe
tapar con el fin de retener la humedad de la muestra. Se debe enrasar
horizontalmente.

EDWIN A. SUAREZ R.
16
 El suelo colocado sobre la cazuela de bronce se divide con una pasada firme
del ranurador, hundiendo el lado biselado de éste hacia adelante en una línea
que va desde el punto más alto hasta el más bajo del borde de la cazuela.
 Se verifica que no haya restos de suelo ni en la base ni en la parte inferior de
la cazuela. Entonces, se levanta y golpea la cazuela girando la manija a una
velocidad de 1.9 a 2.1 revoluciones por segundo, hasta que las dos mitades
de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo de la ranura a lo largo
de una distancia de cerca de 13 mm. Se registra el número de golpes.
Nota1: Por ningún motivo se deberá sostener la base del equipo con una
mano mientras se gira la manivela.
FIGURA 2 Ranura Antes y Después de Cerrarse- Tomado de I.N.V.E-125-13
 Pesar una capsula e introducir el material de la cazuela de Casagrande, pesar
nuevamente para obtener peso capsula+muestra húmeda (Wcap+Mh).
 Llevarla al horno durante 24 horas a una temperatura constante de 110°
±5°C. cumplido el tiempo, sacar la muestra y tomar su peso en conjunto.
 Repetir el proceso dos veces más adicionando agua o material según sea el
caso.

EDWIN A. SUAREZ R.
17
 En cada ensayo se procura que el número de golpes esté entre 15-25, 20-30
y 25-35. (a mayor cantidad de agua adicionada menor será el número de
golpes necesarios para cerrar la ranura.).
NOTA2: si luego de varios ensayos con contenidos de agua sucesivamente
mayores, la pasta de suelo se continúa deslizando en la cazuela o si el
número requerido de golpes para cerrar la ranura es siempre menor de 25, se
informa que no es posible determinar el límite líquido y que el suelo es no
plástico (NP), sin que sea necesario realizar el ensayo de límite plástico.
 Teniendo los valores de humedad y el número de golpes de cada ensayo,
graficar la curva de fluidez en papel semi-logaritmico (humedad Vs No. De
golpes.)
 El contenido de humedad correspondiente a la intersección de la curva de
fluidez con la ordenada de 25 golpes se toma como límite liquido del suelo y
se aproxima este valor al número entero más cercano.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE PLÁSTICO DE LOS SUELOS (LP)
El ensayo del límite plástico se realiza sobre el mismo material preparado para la
determinación del límite líquido.
A los fines de comparar valores medidos o calculados con límites especificados,
el valor medido o calculado se deberá redondear al dígito significativo más
próximo al del límite especificado.
Límite plástico (LP, wP) – Contenido de agua del suelo, expresado en porcentaje,
cuando se halla en el límite entre los estados plástico y semisólido.
 Se toma una porción de 20 g, o un poco más, del suelo preparado para el
ensayo del límite líquido, ya sea luego del segundo mezclado antes del
ensayo o del suelo que sobre al terminar la prueba del límite líquido
(norma INV E–125). Se reduce el contenido de agua de esta porción de
suelo hasta que alcance una consistencia que permita enrollarlo sin que se
pegue a las manos.

EDWIN A. SUAREZ R.
18
 Pesar 2 capsulas y registrar su número.
 Hacer cilindros de 3mm de diámetro con la palma de las manos hasta que
se formen pequeñas grietas en ellos, de longitud entre 3 y 4 cm, en un
tiempo no mayor a dos minutos por cilindro.
 Depositar estos rollitos en una capsula previamente pesada, hasta tener
aproximadamente 20g (el material debe ser por lo menos 2 veces el peso
de la capsula en la que se va a depositar) y se registra su peso.
 Llevarla al horno durante 24 horas a una temperatura de 110 ±5°C.
cumplido el tiempo sacar la muestra del horno y tomar su peso en
conjunto.
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE DE CONTRACCIÓN DE LOS SUELOS (LC)
Límite de contracción – Es el contenido máximo de agua, por debajo del cual un
secado adicional no causa una disminución de volumen de la muestra de suelo, pero
por encima de cual un incremento en el contenido de agua sí produce un aumento
en el volumen de la masa de suelo.
 Tomar 3 recipientes adecuados para límite de contracción, se determina el
volumen interno de la capsula, tomando el diámetro y la altura con el
calibrador.
 Aplicar una película de aceite o vaselina a la capsula para evitar la adhesión
del suelo y pesarla.
 Preparar una pasta del material de consistencia blanda de manera que sea
fácilmente manejable en la capsula, evitando la formación de burbujas de aire.
Para suelos friables, la cantidad de agua requerida para llegar a la
consistencia deseada es igual o ligeramente mayor que el límite líquido; y
para suelos plásticos, la cantidad de agua puede exceder en un 10% el límite
líquido.

EDWIN A. SUAREZ R.
19
 Colocar una cantidad de suelo húmedo igual o cercana a la tercera parte del
volumen de la capsula en el centro de este y se fuerza para que fluya hacia
los bordes golpeándolo suavemente contra una superficie firme.
 A continuación se agrega una cantidad de suelo aproximadamente igual a la
primera porción y se golpea el recipiente hasta que el suelo este
completamente compactado y todo el aire haya sido expulsado. Se repite el
procedimiento de agregar muestra una vez más, se enrasa la capsula y se
toma su peso.
 La muestra de suelo se deja secar a temperatura ambiente, hasta que el color
de la misma cambie de oscuro a claro, momento en el que la muestra ha
perdido toda su humedad.
 Llevar la muestra al horno donde será secada a una temperatura de
110°±5°C, pesarla para obtener W(c+ms).
 Finalmente se pesa la capsula más la muestra seca, se le toma a la muestra
el diámetro y la altura.
3.4 CÁLCULOS.
Límite líquido (LL)
→ Se calcula el contenido de agua de cada porción del suelo,
expresándolo como porcentaje de la masa del suelo secado en
el horno, como sigue:
𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 =
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑜 𝑎𝑙 ℎ𝑜𝑟𝑛𝑜
∗ 100
Es decir:
𝑊𝑛 =
(𝑊𝑐 + 𝑚ℎ) − (𝑊𝑐 + 𝑚𝑠)
(𝑊𝑐 + 𝑚𝑠) − 𝑊𝑐

EDWIN A. SUAREZ R.
20
→ Dibujar la curva de fluidez – La "curva de fluidez", que representa la
relación entre el contenido de humedad y el correspondiente número de
golpes de la cazuela de bronce, se dibuja en un gráfico semi-logarítmico,
con el contenido de agua como ordenada en la escala aritmética y el
número de golpes como abscisa en la escala logarítmica. La curva de
fluidez es una línea recta promedio que pasa tan cerca, como sea posible,
de los tres o más puntos dibujados.
→ De la curva de fluidez obtener β equivalente a la pendiente de la curva.
𝐿𝐿 = 𝑊𝑛 ∗ (
𝑁
25
)
𝑡𝑎𝑛𝛽
→ El valor de limite liquido corresponderá al promedio de los valores obtenidos
→ Opcionalmente el contenido de agua correspondiente a la intersección de la
curva de fluidez con la abscisa de 25 golpes se toma como Límite Líquido del
suelo y se redondea al número entero más cercano.
Límite plástico (LP)
→ Determinar humedad natural para cada una de las capsulas (W1, W2).
→ Determinar el límite plástico.
𝐿𝑃 =
𝑊1 + 𝑊2
2

EDWIN A. SUAREZ R.
21
Límite de contracción (LC).
→ Determinar humedad natural (Wn) para cada capsula.
Dónde:
ρw: Densidad del agua, aproximadamente igual a 1.0 g/cm3.
V=volumen de la muestra húmeda
V0=volumen de la muestra seca.
M0= peso de la muestra seca.
W= humedad en porcentaje.
𝐿𝐶 =
𝛴𝐿𝐶
3
Índice de plasticidad (IP):
Í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 − 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜
Índice de liquidez (IL)
𝐼𝐿 =
𝑊𝑛 − 𝐿𝑃
𝐼𝑃
Índice de consistencia (IC).
𝐼𝐶 =
𝐿𝐿 − 𝑊𝑛
𝐼𝑃
Wn= promedio de humedades halladas en el límite de contracción.

EDWIN A. SUAREZ R.
22
3.5 CUESTIONARIO.
1. Describa cada uno de los límites establecidos por A. Atterbeg.
2. Cuáles son los principales usos de los límites líquido y plástico.
3. Investigar que otro procedimiento normalizado existe para hallar el límite
líquido de un suelo.
4. ¿Qué variables afectan los resultados del ensayo de límite líquido?
5. Teniendo en cuenta los datos obtenidos y los diversos métodos de
clasificación (clasificación unificada de suelos SUCS, método de la AASTHO,
clasificación del MIT, entre otros) caracterice y clasifique el suelo ensayado.
NORMAS DE REFERENCIA.
(1) Instituto Nacional De Vías Normas De Ensayo De Materiales 2013.
I.N.V. E - 125 Determinación Del Límite Líquido De Los Suelos.
I.N.V. E - 126 Límite Plástico E Índice De Plasticidad De Los Suelos.
(3) Instituto Nacional De Vías Normas De Ensayo De Materiales 2013 I.N.V. E -
127 Determinación De Los Factores De Contracción De Los Suelos.
(4) American Society For Testing Materials - ASTM 4318

EDWIN A. SUAREZ R.
23
FIGURA 3 Ejemplo Presentación de Resultados- Ensayo de Límites de
Consistencia. Elaboración propia

EDWIN A. SUAREZ R.
24
TABLA 3 Formato Para Toma De Datos- Límites.
DETERMINACIÓN DE LIMITE LÍQUIDO Y PLÁSTICO
INV E-125
INV E-126
Fecha:
LIMITE LIQUIDO
Número de muestra
W cap 1 (g)
W cap 2 (g)
W cap 3 (g)
W(cap 1+ muestra húmeda. (g)
W(cap 1+ muestra seca. (g)
Número de golpes 1. (g)
LIMITE PLÁSTICO
Numero de muestra
W cap 1. (g)
W cap 2. (g)
LÍMITE DE CONTRACCIÓN INV E-127 fecha:
Número de muestra
Cápsula. 1 2 3 1 2 3
Diámetro. (cm)
Altura. (cm)
Wcap. (g)
Wc+mh. (g)
Wc+ms. (g).
Diám. muestra seca. (cm)
Altura muestra seca. (cm)

EDWIN A. SUAREZ R.
25
LABORATORIO N°4
4. GRAVEDAD ESPECÍFICA PARA AGREGADOS FINOS.
4.1 OBJETIVO.
Determinar la gravedad específica de los suelos que pasan el tamiz de 4.75 mm (No.
4) o Tamiz 0,425 mm (No. 40). , empleando un picnómetro o un matraz aforado.
 Picnómetro o Matraz de 500 ml.
 Beaker.
 Termómetro.
 Balanza con precisión de 0.1g.
 Tamiz 4.75 mm (No. 4).
 Tamiz 0,425 mm (No. 40).
 100-110g. de suelo.
 Batidora.
 Pipeta.
 Embudo.
 Papel absorbente.
 Platones.
 Horno.
 Material misceláneo (espátula, brocha, bayetilla).
Gravedad específica de las partículas sólidas del suelo, Gs – 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 igual temperatura. La temperatura
generalmente usada como referencia es 20° C.
MUESTRA PARA ENSAYO
Se debe tener especial cuidado en obtener muestras representativas para la
determinación de la gravedad específica de los sólidos del suelo que pase el tamiz
de 4.75 mm (No. 4). La muestra de suelo se puede ensayar con su humedad natural
o se puede secar al horno.

EDWIN A. SUAREZ R.
26
FIGURA 4 Masa Recomendada Para Muestra De Ensayo- Tomado de ASTM
Designation: D 854-10
CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO
 Llenar el picnómetro hasta la línea de aforo con agua destilada de tal manera
que la parte inferior del menisco coincida con la marca de calibración.
 Secar el cuello del matraz con el papel absorbente y a la vez en el exterior del
recipiente.
 Pesar el matraz aforado con el agua y registrar su temperatura (Wm+Ww).
 Por medio de un baño de maría se aumenta la temperatura del agua, y con
ayuda de una pipeta se saca el exceso de agua hasta que se tenga la medida
exacta del matraz (línea de aforo), se seca, se pesa y se toma su
temperatura.
 Se repite este procedimiento aumentando cinco grados entre cada ensayo
hasta obtener por lo menos cuatro lecturas.
 Se grafica (Wm+Ww) Vs. Temperatura.
 Realizar una regresión lineal a esta grafica para determinar el peso del matraz
más agua (Wm+Ww) a la temperatura de trabajo.

EDWIN A. SUAREZ R.
27
4.3 PROCEDIMIENTO
4.3.1 Para arenas:
 Pasar el material por el tamiz 4.75 mm (No. 4).
4.3.2 Para arcillas:
 Pasar el material por el tamiz 0,425 mm (No. 40).
 Depositar el material en la batidora, añadiendo una cantidad de agua
suficiente y se pone en marcha durante unos minutos.
El procedimiento siguiente es igual tanto para arenas como para arcillas y limos.
 Terminado el proceso de batido se deposita todo el contenido de la mezcla
en un matraz calibrado, eliminando el aire atrapado mediante una bomba
de vacío, o mediante cualquier otra técnica de extracción de aire.
FIGURA 5 Extracción De Aire Atrapado En El Matraz Mediante Bomba De Vacío.
Elaboración propia.
 Depositar agua para llenar el matraz hasta la marca de aforo, se eliminan
las partículas flotantes en el agua así como el agua en el cuello del
matraz.
 Pesar el matraz con su contenido (Wm+Ww+Ws) y se toma la temperatura
de trabajo.
 Se pesa un platón.

EDWIN A. SUAREZ R.
28
 Vaciar todo el contenido en el platón y llevarlo al horno durante 24 horas a
una temperatura de 110°±5°C.
 Después de las 24 horas se pesa el platón más muestra seca W(p+ms)
 Con base en la curva de calibración del matraz se determina el peso del
matraz más agua (Wm+Ww) con la temperatura de trabajo del ensayo.
4.4 CÁLCULOS.
Wss=W(p+ms)-Wp
En donde:
Wss: peso de la muestra de suelo.
W(p+ms): Peso del platón más muestra de suelo seca.
Wp: peso del platón.
GRAVEDAD ESPECÍFICA.
Relación entre el peso de los sólidos y el peso de un volumen de agua igual al
volumen de los sólidos.
Parámetro adimensional. Se aproxima el valor a 0.01
𝐺𝑠 =
𝑊𝑠𝑠 ∗ 𝐾
(𝑊𝑚𝑎𝑡𝑟𝑎𝑧 + 𝑎𝑔𝑢𝑎) + 𝑊𝑠𝑠 − (𝑊𝑚𝑎𝑡𝑟𝑎𝑧 + 𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜)
Dónde:
Wss: Peso de la muestra de suelo seco.
K: Coeficiente de corrección por temperatura (Tabla 128 - 2).
NORMAS DE REFERENCIA:
I.N.V. E - 128 Determinación De la Gravedad Específica De Las partículas
sólidas de los suelos y del llenante mineral, empleando un picnómetro con
agua.
(2) American Society for Testing Materials. Designation: D 854 – 10 Standard
Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer.

EDWIN A. SUAREZ R.
29
FIGURA 6 VALORES DE COEFICIENTE K - Tomado De I.N.V E-128

EDWIN A. SUAREZ R.
30
Tabla 4 Formato Para Toma De Datos-Gravedad Específica Finos.
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
CALIBRACION DEL MATRAZ
Matraz N°
Datos T (˚C) W(g) T (˚C) W(g) T (˚C) W(g)
1
2
3
4
5
6
7
GRAVEDAD ESPECÍFICA
Número de Muestra.
W(matraz+agua+sólido). (g)
W(Platón). (g)
W(platón+ms). (g)
W(matraz+agua). (g)
T (°C)
GRAVEDAD ESPECÍFICA
Número de Muestra.
W(matraz+agua+sólido). (g)
W(Platón). (g)
W(platón+ms). (g)
W(matraz+agua). (g)
T (°C)
DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL
OBSERVACIONES

EDWIN A. SUAREZ R.
31
LABORATORIO N°5
5. GRAVEDAD ESPECÍFICA PARA GRAVAS O ROCAS.
5.1 OBJETIVO.
Determinar el valor de la gravedad especifica en agregados gruesos, como pueden
ser gravas, o bloques de roca.
 Balanza con precisión de 0,01g.
 Canastillas metálicas.
 Tanque o balde con agua.
 Dispositivo de suspensión.
 Tamiz N° 4
 Horno a temperatura de 110°C ±5°C.
 Bayetilla.
 Muestra.
5.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.
 La muestra se debe obtener de acuerdo con la norma I.N.V E-201
 Por cuarteo se selecciona una muestra representativa con la cantidad
adecuada, se deben eliminar las partículas menores a 4,75 mm.
 Posteriormente se sumerge en agua, a temperatura ambiente, durante un
período de 24 ± 4 horas.
 Después del período de inmersión, se saca la muestra del agua y se secan
las partículas rodándolas sobre un paño absorbente de gran tamaño, hasta
que se elimine el agua superficial visible, secando individualmente los
fragmentos mayores. Se deben tomar las precauciones necesarias para evitar
cualquier evaporación del agua de los poros durante la operación de secado
de la superficie de las partículas.

EDWIN A. SUAREZ R.
32
FIGURA 7 Cantidades Mínimas para Ensayo- Tomado de I.N.V E-223-13,
Tabla 223-1.
 A continuación se toma el peso de un platón Wp.
 Se deposita el material en el platón y se registra el peso del conjunto
Wp+Wsss, donde Wsss es el peso de los sólidos superficialmente secos.
 Pesar la canastilla y el lastre sumergidos en el balde Wc+L.
 Se coloca el material en la canastilla, se sumerge en el balde con agua todo el
conjunto, registrando su peso Wc+L+m.
Nota 1: Se debe evitar la inclusión de aire en la muestra antes de determinar
su masa, agitando la canastilla mientras está sumergida.
Nota 2: La diferencia entre las masas de la muestra en el aire y sumergida en
agua, es igual a la masa de agua desplazada por la muestra.
Nota 3: La canastilla y la muestra deberán quedar completamente
sumergidas durante la pesada. El hilo de suspensión deberá ser lo más corto
posible, para minimizar los efectos de una profundidad de inmersión variable.

EDWIN A. SUAREZ R.
33
 Se deposita la muestra en el platón y se lleva al horno durante 24 horas, a
una temperatura oscilante entre los 110°C y los 115°C.
 Transcurrido el proceso de secado, se pesa la muestra seca más el platón
Wp+ms.
5.4 CÁLCULOS.
→ 𝑾𝒔 = (𝑾𝒑 + 𝒎 𝒔) − 𝑾𝒑 (A).
→ 𝑾𝒔𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐 = (𝑾𝒄 + 𝑳 + 𝒎) − (𝑾𝒄 + 𝑳) (C).
→ 𝑽𝒔 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 =
𝑾𝒔−𝑾𝒔𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐
ɣ 𝒘
→ 𝑾𝒔𝒔𝒔 = (𝑾𝒔𝒔𝒔 + 𝑾𝒑) − 𝑾𝒑 (B).
→ 𝑽𝒗 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒆𝒂𝒃𝒍𝒆𝒔 =
𝑾𝒔𝒔𝒔−𝑾𝒔
ɣ 𝒘
→ 𝑽 𝑻 =
𝑾𝒔𝒔𝒔−𝑾𝒔𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐
ɣ 𝒘
Otra forma de calcularlos.
→ 𝑽 𝑻 𝒐 𝑽 𝒃𝒖𝒍𝒌 = 𝑽𝒔 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 + 𝑽𝒗 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒆𝒂𝒃𝒍𝒆
→ 𝑨𝒃𝒔𝒐𝒓𝒄𝒊ó𝒏 =
𝑽𝒗 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒆𝒂𝒃𝒍𝒆∗ɣ 𝒘
𝑾𝒔
∗ 𝟏𝟎𝟎%
→ 𝑮𝒔 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 =
𝑾𝒔
𝑽𝒔 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆∗ɣ 𝒘
→ 𝑮𝒔 𝒃𝒖𝒍𝒌 =
𝑾𝒔
𝑽𝒃𝒖𝒍𝒌∗ɣ 𝒘
(Gravedad especifica Verdadera).
→ 𝑮𝒔 𝒔𝒔𝒔 =
𝑾𝒔𝒔𝒔
𝑽𝒃𝒖𝒍𝒌∗ɣ 𝒘
(Gravedad especifica saturada y superficialmente
seca).

EDWIN A. SUAREZ R.
34
Comparar los valores obtenidos con las siguientes expresiones:
→ %𝑨𝒃𝒔𝒐𝒓𝒄𝒊ó𝒏 =
𝑩−𝑨
𝑨
∗ 𝟏𝟎𝟎
→ 𝑮𝒔 𝒃𝒖𝒍𝒌 =
𝑨
𝑩−𝑪
→ 𝑮𝒔 𝒂𝒑𝒂𝒓𝒆𝒏𝒕𝒆 =
𝑨
𝑨−𝑪
→ 𝑮𝒔 𝒔𝒔𝒔 =
𝑩
𝑩−𝑪
NORMAS DE REFERENCIA.
(1) Instituto Nacional De Vías Normas De Ensayo De Materiales 2013. I.N.V E-
223 -13. Densidad, Densidad Relativa (gravedad Específica) del agregado
Grueso
(2) Norma Técnica Colombiana NTC 176 - Método De Ensayo Para Determinar
La Densidad Y La Absorción Del Agregado Grueso

EDWIN A. SUAREZ R.
35
Tabla 5 Formato Para Toma de Datos- Ensayo Gravedad Específica en Gravas.
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
ENSAYO DE GRAVEDAD ESPECÍFICA EN GRAVAS I.N.V E-223-13
muestra N°
Wp (Kg)
Wp+Wsss (Kg).
Wc+L (Kg).
Wc+L+m (Kg).
Wp+ms (Kg).
ɣw (N/m3). 9806
Cantidad necesaria (Kg).
muestra N°
Wp (Kg)
Wp+Wsss (Kg).
Wc+L (Kg).
Wc+L+m (Kg).
Wp+ms (Kg).
ɣw (N/m3). 9806
muestra N°
Wp (Kg)
Wp+Wsss (Kg).
Wc+L (Kg).
Wc+L+m (Kg).
Wp+ms (Kg).
ɣw (N/m3). 9806
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
36
LABORATORIO N°6
SUELOS POR MEDIO DE TAMIZADO.
6.1 OBJETIVO.
Determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas de un
suelo granular por medio del tamizado.
 Dos balanzas – Una con sensibilidad de 0.01 g para pesar material que pasa
el tamiz de 2.0 mm (No. 10) y otra con sensibilidad de 0.1 % de la masa de la
muestra, para pesar los materiales retenidos en el tamiz de 2.0 mm (No. 10).
(Agregado grueso).
 Tamices de malla cuadrada – Un juego completo de tamices, que incluye los
siguientes:
 Material misceláneo
 Muestra de suelo.
Según sean las características de los materiales finos de la muestra, el análisis con
tamices se hace, bien con la muestra entera, o bien con parte de ella después de
separar los finos por lavado. Si la necesidad del lavado no se puede determinar por
examen visual, se seca en el horno una pequeña porción húmeda del material y
luego se examina su resistencia en seco rompiéndola entre los dedos. Si se puede
romper fácilmente y el material fino se pulveriza bajo la presión de aquellos,
entonces el análisis con tamices se puede efectuar sin previo lavado.
Se prepara una muestra para el ensayo como se describe en la norma INV E –
106, la cual estará constituida por dos fracciones: Una retenida sobre el tamiz de 2
mm (No.10) y otra que pasa dicho tamiz. Ambas fracciones se ensayarán por
separado.

EDWIN A. SUAREZ R.
37
Para la porción de muestra retenida en el tamiz de 2 mm (No. 10), la masa dependerá
del tamaño máximo de partícula, como se indica a continuación:
Tabla 6 Masa Mínima Para el Ensayo
Diámetro nominal de las
partículas mayores
9.5 mm (3/8”)
19.0 mm (3/4”)
25.4 mm (1”)
38.1 mm (1 ½”)
50.8 mm (2”)
76.2 mm (3”)
Masa mínima aproximada
de la porción, g
500
1000
2000
3000
4000
5000
Tomado de INV E-123-13.
6.3 PROCEDIMIENTO.
 Seleccionar una muestra representativa del suelo. (por cuarteo).
 Determinar el peso total de la muestra (Wm), antes de iniciar el tamizado.
 Disponer las mallas en orden descendente de mayor a menor abertura,
ubicando además un fondo.
 Ensamblar los tamices en orden decreciente según el tamaño de las
aberturas de arriba hacia abajo y se debe colocar la muestra en el tamiz
superior.
 En la operación de tamizado manual se sacude(n) el tamiz o tamices con un
movimiento lateral y vertical acompañado de vibración y recorriendo
circunferencias, de forma que la muestra se mantenga en movimiento
continuo sobre las mallas. En ningún caso se permite girar o manipular
fragmentos de la muestra para que pasen a través de un tamiz. Al desmontar
los tamices se debe comprobar que la operación está terminada; esto se sabe
cuándo no pasa más del 1 % de la parte retenida al tamizar durante un
minuto, operando cada tamiz individualmente. Si quedan partículas atrapadas
en la malla, se deben separar con una brocha o cepillo y reunirlas con lo
retenido en el tamiz. Cuando se utilice una tamizadora mecánica, el resultado
se puede verificar usando el método manual.
 Se determina la masa de cada fracción en una balanza con una sensibilidad
de 0.1 %. La suma de las masas de todas las fracciones y la masa inicial de la
muestra no deben diferir en más de 1 %.
 con el peso total de la muestra (Wm) y la sumatoria de pesos retenidos en
cada tamiz, determinar si es necesario aplicar correcciones a los pesos
retenidos. De acuerdo a:
Σ peso retenido en cada tamiz-Wm ≤ 1%
 Corrección
Diferencia de pesos= Σ peso retenido en cada tamiz-Wm

EDWIN A. SUAREZ R.
38
Corrección=±
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑧 𝑖
𝛴𝑝𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜𝑠
∗ 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑠𝑜𝑠
𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒐 = 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒊 ± 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒄𝒊ó𝒏
Nota: si la suma de los pesos retenidos de los tamices es mayor al peso de la
muestra (Wm), la corrección se resta al peso retenido de cada tamiz, de lo contrario
se sumaría; la corrección se suma o se resta en valor absoluto.
6.4 CÁLCULOS.
→ % 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 = ±
𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒐
𝑾𝒎
∗ 𝟏𝟎𝟎
→ % 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒂𝒄𝒖𝒎𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 = Σ peso retenido desde i hasta n
→ % 𝒒𝒖𝒆 𝒑𝒂𝒔𝒂 = 𝟏𝟎𝟎 − %𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒂𝒄𝒖𝒎𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐.
 Formato de Cálculos
Tabla 7 Formato de Cálculos- Granulometría
TAMIZ
ABERTURA
DEL TAMIZ
PESO
RETENIDO
PESO
RETENIDO
CORREGIDO
%RETENIDO
%RETENIDO
ACUMULADO
%
QUE
PASA
Fuente: Elaboración propia.
 Curva granulométrica (%que pasa vs Diámetro de las partículas en mm) en
papel semilogarítmico de mínimo tres ciclos D10, D30, D60
FIGURA 8 Curva de Gradación.
Elaboración Propia

EDWIN A. SUAREZ R.
39
Por medio de la curva obtener los coeficientes de concavidad Cc y de
Uniformidad Cu, y determinar si el material ensayado se encuentra bien gradado
o no.
Coeficiente de Uniformidad (Cu)
𝑪𝒖 =
𝐃 𝟔𝟎
𝐃 𝟏𝟎
D60=Diámetro de las partículas que pasan el 60%.
D10= Diámetro de las partículas que pasan el 60%.
COEFICIENTE DE CONCAVIDAD (Cc).
𝑪𝒄 =
(D30)²
D10 ∗ D60
D30= Diámetro de las partículas que pasan el 30%.
Cuestionario:
1. Defina coeficiente de concavidad y coeficiente de uniformidad.
2. ¿Qué es un material bien gradado?
3. ¿Cuál es la importancia de tener materiales bien gradados en la ejecución de
obras de ingeniería?
4. Comente 5 usos que tiene la curva granulométrica obtenida del suelo.
(1) INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS Normas De Ensayos De Materiales
2013- INV E-123-13. Determinación De Los Tamaños De Las Partículas
De Los Suelos.

EDWIN A. SUAREZ R.
40
Tabla 8 Formato para Toma de Datos Ensayo Granulométrico
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Muestra N° Grupo
DATOS DE ENTRADA
Tamiz N° Apertura (mm) Wret %Retenido Wm
∑Wret
%error
Observaciones:
Muestra N°
DATOS DE ENTRADA
Tamiz N° Apertura (mm) Wret %Retenido Wm
∑Wret
%error
Observaciones:

EDWIN A. SUAREZ R.
41
LABORATORIO N° 7
SUELOS- HIDRÓMETRO.
7.1 OBJETIVO.
Determinar cuantitativamente la distribución de los tamaños de las partículas de un
suelo, menores de 75 μm por un proceso de sedimentación empleando un
hidrómetro.
7.2 MATERIALES.
 Hidrómetro Conforme a los requisitos para los hidrómetros 151 H o 152 H de
la norma ASTM E 100,
 Termómetro- Con apreciación de 0.5° C (0.9° F).
 Dos probetas de 1000cm3
 Antifloculante
 Balanza
 Tamiz N° 200
 Platón.
 Cronometro.
7.3 PROCEDIMIENTO.
 Tomar una muestra de 50g aproximadamente que pase por el tamiz N° 200.
 Preparar una solución con una proporción de 40g de anti-floculante
(hexametafosfato de sodio NaPOȝ) por cada litro de agua.
 Preparar un cilindro patrón donde debe permanecer el hidrómetro, con agua
preferiblemente destilada y una cantidad igual de anti-floculante a la anterior
solución, realizar la corrección por menisco.
 Verificar la temperatura del agua en los dos cilindros.

EDWIN A. SUAREZ R.
42
 Verter el material en el cilindro de sedimentación con la solución
anteriormente preparada, agitar durante varios segundos con el objeto de
remover los sedimentos del fondo y lograr una suspensión uniforme.
 Al terminar el proceso de agitación, colocar el cilindro sobre la mesa y poner
en marcha el cronómetro.
 Introducir el hidrómetro en la suspensión.
 Tomar las lecturas del hidrómetro y del termómetro cada 1,2,3,4,5,15,30,60
minutos; 2,4,8, 16, 24, 32, 64 y 96 horas. Inmediatamente después de realizar
cada lectura extraerlo cuidadosamente y colocarlo en el cilindro patrón.
 El ensayo puede terminarse antes de las 96 horas; los intervalos sugeridos
para tomar mediciones después de 2 horas de comenzado el ensayo son sólo
aproximados, las lecturas deben permitir una dispersión satisfactoria de los
puntos de la gráfica.
Corrección de las lecturas del hidrómetro.
En la norma Inv E-123-13 no se contempla la corrección por temperatura, ya que se
exige que se cuente con un baño de agua, que mantenga la temperatura constante
durante la realización del ensayo. Si no se cuenta con este dispositivo, se deberá
realizar la corrección por temperatura.
Antes de proceder con los cálculos, las lecturas del hidrómetro, las lecturas del
hidrómetro deberán ser corregidas por menisco, por temperatura (si es necesario),
por defloculante y punto cero.
Corrección por menisco (Cm).
- Hidrómetro 151 H: Cm = 0,6 ∗ 10−3
𝑔/𝑐𝑚³
- Hidrómetro 151 H: Cm = 1,0 𝑔/𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜.

EDWIN A. SUAREZ R.
43
Corrección por temperatura (Ct)
Tabla 9 Factores De Corrección Por Temperatura.
Temperatura °C CT
15 -1.10
16 -0.90
17 -0.70
18 -0.50
19 -0.30
20 0.00
21 0.20
22 0.40
23 0.70
24 1.00
25 1.30
26 1.60
27 2.00
28 2.50
29 3.00
30 3.80
Tomado de: Manual De Laboratorios De Suelos En Ingeniería Civil.
Joseph E. Bowles-.
Corrección por defloculante y punto cero (cd).
𝑪𝒅 = 𝝉′
+ 𝑪𝒎 ± 𝑪 𝑻
Dónde:
𝝉′
= lectura del hidrómetro, en agua con defloculante únicamente.
𝑪𝒎=corrección por menisco.
𝑪 𝑻=corrección por temperatura, sumada algebraicamente.

EDWIN A. SUAREZ R.
44
Tabla 10 Valores de Profundidad Efectiva
Tomado de: INV E-123-13

EDWIN A. SUAREZ R.
45
Tabla 11 Valores de K para el Cálculo del Diámetro de las Partículas.
Tomado de: INV E-123-13
7.4 CÁLCULOS.
→ Lectura del hidrómetro corregida (R).
→ R=R’+Cm
Dónde:
R’: lectura del hidrómetro no corregida.
Cm: Corrección por menisco.
→ Diámetro de las partículas (D).
𝐷 = 𝐾 ∗ √
𝐿
𝑇
𝐾 = √(
30ℎ
980∗(𝐺𝑠−1)∗𝐺𝑤
)
Dónde:
D= Diámetro máximo del grano en mm.
H=coeficiente de viscosidad del medio en suspensión (agua).
L=Profundidad efectiva en mm.
T=tiempo transcurrido en minutos.
Gs=Gravedad especifica de las partículas de suelo.

EDWIN A. SUAREZ R.
46
Gw=Gravedad especifica del agente en suspensión.
K=Constante para facilitar el cálculo, la cual depende del valor de la gravedad
especifica del suelo y de la temperatura de la suspensión. Calcularlo por ecuación y
por tabla).
→ Porcentaje más fino.
Para hidrómetro 151H.
%𝑚á𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 =
1606(𝑅 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 − 1) ∗ 𝑎
𝑊0
∗ 100
𝑅𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝑅 − 𝐶𝑑 ± 𝐶 𝑇
Para hidrómetro 152H.
% 𝑚á𝑠 𝑓𝑖𝑛𝑜 =
(𝑅 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎) ∗ 𝑎
𝑊0
∗ 100
𝑎 =
2.6500 − 1.000
2.6500
∗
𝐺𝑠
𝐺𝑠 − 1.000
Dónde:
Gs=Gravedad especifica de los sólidos.
Wο=Peso inicial de la muestra.
𝑎=factor de corrección por gravedad especifica.
→ Realizar una curva de gradación (% más fino Vs Diámetro de las
partículas D).
7.5 Formato de Cálculos.
Hora Tiempo Lectura
Temper
atura
Lectura Hidrómetro L K
D,
mm
Fecha de la
transcurr
ido
real del ºC
corregida
del
% corregido de la L/t de la
lectura min
hidrómetr
o Ro
hidrómetro
Rc
más
fino
por menisco
Tabla
E2,10,
e
Tabla
E2,10,d

EDWIN A. SUAREZ R.
47
Tabla 12 Formato de Datos ensayo de Gradación por Hidrómetro
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Muestra N° Gs Ws
FECHA
HORA DE
LECTURA
TIEMPO Ro
TEMPERATUR
A
1 min
2 min
3 min
4 min
8 min
15 min
30 min
60 min
2horas
5horas
7horas
8 horas
16 horas
24 horas
32 horas
64 horas
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
48
LABORATORIO N°8
8. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS.
MÉTODO DE CARGA VARIABLE.
8.1 OBJETIVO
Determinar el coeficiente de permeabilidad a una muestra inalterada, de suelo fino,
mediante el método de carga variable.
 Permeámetro de carga variable.
 Cronómetro.
 Termómetro.
 Papel filtro.
 Calibrador.
 Agua destilada.
8.3 PROCEDIMIENTO.
 Preparar la muestra inalterada de suelo obtenida de trabajos de
exploración.
 Tomar el diámetro de la muestra y determinar su correspondiente área.
(A).
 Preparar dos circunferencias de papel filtro con el mismo diámetro interno
de la cámara del permeámetro.
 Tomar el diámetro interno del tubo capilar y determinar su correspondiente
área. (a).
 Medir la altura de la muestra (L).
 Instalar la muestra en la cámara del permeámetro.

EDWIN A. SUAREZ R.
49
 Llenar el tubo capilar y dejar saturar la muestra por un tiempo
determinado; (es importante saber que esta etapa de saturación debe
durar varias horas, incluso días, pero para efectos de laboratorio se deja
un breve lapso de tiempo).
 Después de éste lapso de tiempo tomar la altura inicial (h1) y tomar la
temperatura del agua (T° ensayo).
 Abrir la llave y tomar el tiempo (t) en el que se desplaza aproximadamente
10 cm el nivel del tubo capilar y registrar la altura final (h2).
 Llenar nuevamente el tubo capilar y repetir el ensayo por lo menos tres
veces.
8.4 CÁLCULOS.
𝐾 =
𝑎 ∗ 𝐿
𝐴 ∗ ∆𝑡
∗ 𝐿𝑛 (
ℎ1
ℎ2
)
Tomado de ASTM D 5084-00
a: Área del tubo capilar.
L: Longitud de la muestra
A: Área de la muestra.
h₁: Altura inicial en t₀
h₂: Altura final del ensayo en tfinal.
t: Tiempo de ensayo.
Determinar el valor de la permeabilidad para cada lectura, realizar el
promedio y aplicar la corrección por temperatura:
𝐾(20°𝐶) =
𝜇(𝑇°𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜)
𝜇(𝑇° 20°𝐶)
∗ 𝐾

EDWIN A. SUAREZ R.
50
Tabla 13 Formato toma de datos-Ensayo de Permeabilidad Carga Variable.
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
DATOS DE ENTRADA 1 2 3 4
Diámetro de la muestra (cm)
Altura de la muestra (cm)
Diámetro interno del tubo capilar (cm)
Temperatura de ensayo (°C)
N° ENSAYO Tiempo (s) h1(cm) h2 (cm)
1
2
3
4
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
51
LABORATORIO N°9
9. PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (CABEZA CONSTANTE)
INV E – 130 – 13
9.1 OBJETIVO
Determinar el coeficiente de permeabilidad mediante el método de cabeza
constante para el flujo laminar de agua a través de suelos granulares.
 Permeámetro.
 Tanque de cabeza constante.
 Embudos amplios.
 Equipo para la compactación del espécimen.
 Termómetro.
 Cronometro.
CONDICIONES FUNDAMENTALES DEL ENSAYO
 Las siguientes condiciones ideales de ensayo son prerrequisitos para el flujo
laminar de agua a través de suelos granulares, bajo condiciones de cabeza
constante:
 Continuidad de flujo, sin cambios en el volumen del suelo durante el ensayo.
 Flujo con los vacíos del suelo saturados con agua y sin burbujas de aire
dentro de los mismos.
 Flujo uniforme sin cambios en el gradiente hidráulico.
 Proporcionalidad directa de la velocidad de flujo con gradientes hidráulicos
por debajo de ciertos valores críticos, a partir de los cuales se inicia el flujo
turbulento.
MUESTRA
 Se deberá escoger por cuarteo una muestra representativa de suelo
granular secado al aire, que contenga menos del 10 % de pasante por el
tamiz de 75 μm (No. 200), y en cantidad suficiente para satisfacer las
exigencias de los numerales 4.2 y 4.3.

EDWIN A. SUAREZ R.
52
 Se deberá realizar un análisis granulométrico, de acuerdo con la norma
INV E–123, sobre una muestra representativa de la totalidad del suelo,
antes del ensayo de permeabilidad. Las partículas mayores de 19.0 mm
(3/4") deberán ser separadas por tamizado. Los sobretamaños no deberán
ser empleados para el ensayo de permeabilidad, pero su porcentaje
deberá ser reportado.
9.3 PROCEDIMIENTO.
 Pesar el recipiente de material (granular) que será utilizado en el ensayo.
 Armar el aparato de permeabilidad hasta donde se necesite para colocar
el suelo para el ensayo.
 Determinar el volumen de suelo introducido si no se había hecho antes.
 Orientar las tuberías de entrada y de salida convenientemente para la
recolección de agua y la saturación/drenaje iniciales.
 Determinar el diámetro interno del permeámetro.
 Tomar la lectura manométrica.
 Conectar la entrada del agua al recipiente del suministro. A continuación
dejar saturar lentamente la muestra (por observación visual) y estabilizar la
condición de flujo permitiendo que fluya agua por un tiempo y luego cerrar
la válvula de entrada y de salida.
 Utilizar un recipiente de 1000 ml para recibir el agua a la salida del
permeámetro.
 Registrar el tiempo necesario para almacenar entre 750 y 900 ml de agua
así como la temperatura del agua. Repetir dos o tres mediciones similares
adicionales utilizando un tiempo constante (t=constante).

EDWIN A. SUAREZ R.
53
9.4 CÁLCULOS.
Determinar el valor de permeabilidad para cada lectura, realizar el promedio y aplicar
la corrección por temperatura.
𝐾 =
𝛥𝑄 ∗ 𝐿
𝐴 ∗ ℎ ∗ 𝛥𝑡
En donde:
K: coeficiente de permeabilidad (cm/s).
ΔQ: Gasto, es decir, la cantidad de agua descargada (cmᶾ)
L: altura de la muestra (cm).
A: Área de la sección transversal del espécimen (cm²).
Δt: Tiempo total de desagüe (t2-t1) (s).
h = pérdida media cabeza a través de las permeámetro / ejemplar ( (H1 +
h2) / 2 ), cm de agua.
h1 = pérdida de carga a través de las permeámetro / espécimen en t1,
(cm) de agua.
h2 = pérdida de carga a través de las permeámetro / espécimen en t2.
(cm) de agua.
Tomado de: Astm D 5084 00.
Determinar el valor de permeabilidad para cada lectura, realizar el promedio y aplicar
la corrección por temperatura:
𝐾(20°𝐶) =
𝜇(𝑇°𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜)
𝜇(𝑇° 20°𝐶)
∗ 𝐾
𝜇: Viscosidad dinámica del agua.
Tabla 14 Relación entre la viscosidad del agua y la temperatura a una presión de
101.325 kPa

EDWIN A. SUAREZ R.
54
Tomado de I.N.V-E 130-13.
CUESTIONARIO
1. Clasifique y caracterice el tipo de suelo ensayado de acuerdo al valor
de la permeabilidad obtenido.
2. Que factores influyen en el coeficiente de permeabilidad del suelo.
3. ¿En qué consiste la ley de Darcy?
4. ¿Cuáles son los principios de los ensayos de permeabilidad?
(1) American Society for Testing Materials. Designation: D 5084 – 00e1Standard
Test Methods for Measurement of Hydraulic Conductivity of Saturated Porous
Materials Using a Flexible Wall Permeameter.

EDWIN A. SUAREZ R.
55
Tabla 15 Formato de Datos Ensayo de- Permeabilidad Carga Constante
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
MUESTRA N° I.N.V-E 130-13
Altura de la Muestra (cm)
Diferencia de Cabezas Hidráulicas (cm)
Diámetro de la Muestra (cm)
Tiempo (s) Volumen ( cmᶾ) T° (°C)
MUESTRA N° I.N.V-E 130-13
Altura de la Muestra (cm)
Tiempo (s) Volumen ( cmᶾ) T° (°C)
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
56
LABORATORIO N°10
10.COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS.
(Obtenido en Campo).
10.1 OBJETIVO.
Determinar el coeficiente de permeabilidad (K) “In situ” de un suelo, en condición de
cabeza variable.
10.2 MATERIALES Y EQUIPOS.
 BALDE
 BARRA.
 CRONÓMETRO
 FLEXÓMETRO
10.3 PROCEDIMIENTO.
 Hacer un hueco con la ayuda de la hoyadora y la barra.
 Tomar el diámetro de la perforación.
 Medir la profundidad de la perforación.
Nota 1: es importante que éstas mediciones se hagan con gran precisión,
si es necesario se deben realizar varias medidas y hacer un promedio.
 Llenar la perforación con agua hasta el nivel del suelo, medir la altura del
agua H₁, iniciar inmediatamente el cronometro (t1=0, H₁).
 Después de un lapso de tiempo de aproximadamente 2 minutos, tomar
una lectura de H₂ que representa el tiempo en que se demora el agua en
infiltrarse.
 Continuar tomando tiempos y alturas con el flexómetro hasta llegar al final
de la perforación en intervalos que se evidencian en un marcado cambio
de nivel freático.

EDWIN A. SUAREZ R.
57
10.4 CÁLCULOS.
𝐾 =
𝑛 ∗ 𝐷
11 ∗ (𝑡2 − 𝑡1)
∗ 𝐿𝑛 (
𝐻1
𝐻2
)
En donde:
H₁: altura inicial, cuando t=0
H₂: altura final.
t₁: tiempo inicial, t=0
t₂: tiempo final.
D: diámetro de la perforación.
El valor de permeabilidad será el promedio de los valores de K obtenidos.
→ Convertir la permeabilidad (K) a cm².
→ 𝐾 𝐷𝑎𝑟𝑐𝑦 = 𝐾 ( 𝑐𝑚
𝑠⁄ ) ∗ 1,035 ∗ 10−3
𝐾 (𝑐𝑚2) ∗ 1,02 ∗ 10−5
10.5 CUESTIONARIO.
1. Clasificar el suelo según el grado de permeabilidad obtenido.
Tabla 16 Clasificación de la Permeabilidad.
GRADO DE
PERMEABILIDAD K (cm/s)
Elevada Superior a 10-1
Media 10-1 - 10-3
Baja 10-3 - 10-5
Muy Baja 10-5 - 10-7
Prácticamente
Impermeable Menor de 10-7
2. ¿Qué factores afectan la permeabilidad de un suelo?
3. ¿Qué indica un suelo que tenga bajo grado de permeabilidad?

EDWIN A. SUAREZ R.
58
Tabla 17 Formato de Datos- Ensayo de Permeabilidad en Campo.
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
Diámetro (cm) Diámetro (cm) Diámetro (cm)
profundidad (cm) Longitud (cm) Longitud (cm)
TIEMPO (min) Nivel de agua (cm) H TIEMPO (min) Nivel de agua (cm) H TIEMPO (min) Nivel de agua (cm) H
1 1 1
2 2 2
4 4 4
6 6 6
8 8 8
10 10 10
12 12 12
14 14 14
16 16 16
18 18 18
20 20 20
25 25 25
30 30 30
35 35 35
40 40 40
45 45 45
50 50 50
55 55 55
60 60 60
90 90 90
120 120 120
180 180 180
240 240 240
300 300 300
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
59
LABORATORIO N°11
11.DENSIDAD Y PESO UNITARIO DEL SUELO EN EL TERRENO POR EL
MÉTODO DEL CONO Y ARENA.
11.1 OBJETIVO.
Determinar la densidad y el peso unitario de un terreno específico o de
suelos compactados, con el equipo de cono y arena.
 Aparato del cono y arena – El aparato del cono y arena consta de lo siguiente:
 Frasco – U otro recipiente que se pueda utilizar para contener arena, con una
capacidad de volumen de, aproximadamente, 4 litros (1 galón).
 Cono – Un dispositivo desmontable que consiste en una válvula cilíndrica con
un orificio de 13 mm (½") de diámetro, unida por un lado a un embudo
metálico y al frasco y, por el otro, a un embudo grande de metal, que es el
cono propiamente dicho. Las paredes del cono grande formarán un ángulo de
unos 60° con la base, para que se llene con arena en forma uniforme.
 Placa de base – Una placa de metal con un orificio central con una pestaña
moldeada o maquinada, para recibir el embudo grande (cono). El plato de
base puede ser redondo o cuadrado y será, como mínimo, 75 mm (3") más
largo que el embudo grande (cono).
 Arena – La arena que se utilice deberá ser limpia, seca, tener densidad y
gradación uniformes, no cementada, durable y que fluya libremente, se
recomienda utilizar arena de OTTAWA.
 Balanza – Una balanza de capacidad de 20 kg (44 lb) y sensibilidad mínima
de 5 g (0.01 lb).
 Equipo para el secado – Horno u otro equipo para secar muestras.
 Equipo misceláneo – Una pica pequeña, cinceles, cucharas para excavar el
hueco de ensayo, puntillas grandes o estacas para asegurar la placa de base,
recipientes con tapa, recipientes adecuados para contener las muestras para
la determinación de la densidad y la humedad, así como para guardar la
arena empleada en el ensayo; pequeña brocha, etc.

EDWIN A. SUAREZ R.
60
FIGURA 9 Aparato para el ensayo del cono y arena.
Tomado de INVIAS I.N.V-E 161-13
11.3 DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DEL CONO
Procedimiento de calibración:
El cono se puede calibrar con uno de los siguientes métodos:
Método A – Determinando la masa de arena calibrada que puede caber en el
conjunto formado por el embudo grande (cono) y la placa de base.
Método B – Determinando el volumen de arena necesaria para llenar el
conjunto de embudo grande (cono) y placa de base y aplicando este volumen
constante siempre que se vayan a calcular nuevas densidades de la arena.
Método A:
 Se llena el aparato con arena, la cual se debe encontrar seca al aire y
preparada en las mismas condiciones en las que se espera usarla durante los
ensayos del terreno.
 Se determina la masa del aparato lleno con arena, en g.

EDWIN A. SUAREZ R.
61
 Se coloca la placa de base sobre una superficie limpia, nivelada y plana. Se
invierte el aparato y se coloca sobre el orificio de la placa de base. Se marcan
y se identifican el aparato y la placa de base de tal forma que se pueda usar
la misma pareja en el terreno.
 Se abre la válvula hasta que cese el flujo de arena; durante esta actividad, se
debe controlar que el aparato, la placa de base o la superficie plana, no se
muevan ni vibren, antes de que se cierre la válvula.
 Se cierra rápidamente la válvula, se retira el aparato y se determina la masa
del aparato y arena restante.
 Se calcula la masa de la arena que se usó para llenar el conjunto de embudo
y placa de base, como la diferencia entre la masa inicial y la masa final.
 Se repite el procedimiento no menos de tres veces
𝐾 = 𝑤(𝑐𝑜𝑛𝑜 + 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑓𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜) − 𝑊(𝑐𝑜𝑛𝑜 + 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 + 𝑓𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜)
Determinación de la densidad bulk de la arena:
 Se llena de arena el aparato ensamblado. La arena debe estar seca al aire y
preparada en la misma condición que se espera durante su uso. Se registra la
masa del conjunto.
 Se determina y se registra la masa del recipiente de calibración vacío.
 Método A (Recomendado):
 Cuando el recipiente de calibración tiene el mismo diámetro del
reborde del orificio de la placa de base, se invierten y se centran el
aparato lleno de arena y la placa de base en el recipiente de
calibración.
 Se abre totalmente la válvula y se deja que la arena llene el recipiente.
Cuando cese el flujo se cierra la válvula.
 Se determina la masa del aparato y la arena restante. Restando este
valor del determinado en el numeral B.3.1, se obtiene la masa de la
arena usada.

EDWIN A. SUAREZ R.
62
 Se calcula la masa neta de la arena en el recipiente de calibración,
restando la masa de arena que cabe en el cono y la placa de base
(constante del cono) de la masa de arena usada (numeral B.3.3.3). Se
anota el valor obtenido.
𝑊1 = 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎+𝑓𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜 2 − 𝑊𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎+𝑐𝑜𝑛𝑜 2 − 𝐾
 Se calcula la densidad de la arena, de la siguiente manera:
𝜌1 =
𝑤1
𝑉1
Dónde: ρ1: Densidad de la arena, g/cm3 (multiplicar por 9.807 para
kN/m3 o por 62.43 para lbf/pie3);
W1: Masa neta de la arena con la que se llena el molde de calibración, g;
V1: Volumen del recipiente de calibración, cm3.
11.4 PROCEDIMIENTO
Se elige un sitio representativo del área a ser ensayada y se determina la densidad
del suelo in- situ, de la siguiente manera:
 Se inspecciona el aparato para verificar que no tenga daños, que la válvula
gire libremente y que el plato de base esté bien apoyado. Se llena el aparato
con la arena acondicionada.
 Se prepara la superficie del sitio de ensayo para que forme un plano nivelado.
Se puede usar la placa de base como herramienta para nivelar la superficie.
 Se coloca la placa de base sobre la superficie plana, verificando que esté en
contacto con la superficie del suelo alrededor del borde de la pestaña del
orificio central de la placa. Se marca el contorno de la placa para controlar su
movimiento durante el ensayo y, si fuera necesario, se asegura la placa con
puntillas enterradas en el perímetro de la placa, o por otro medio, pero sin
perturbar el suelo que se va a ensayar.
 El volumen del hueco de ensayo depende del tamaño máximo de las
partículas del suelo que se ensaya y del espesor de la capa compactada.

EDWIN A. SUAREZ R.
63
Tabla 18 Volúmenes mínimos del hueco de ensayo de acuerdo con el tamaño
máximo de las partículas del suelo a ensayar.
Tomado De I.N.V E 161 2013.
 Se excava el hueco de ensayo a través del orificio central de la placa de base,
teniendo cuidado para no alterar o deformar el suelo alrededor del hueco
(Figura 2). Los lados del hueco deberán tener un leve declive hacia adentro y
el fondo deberá ser razonablemente plano o cóncavo.
FIGURA 10 Excavación del Hueco
Tomado De: I.N.V E 161-13.
 Se limpia la pestaña del orificio de la placa de base, se invierte el aparato de
cono y arena y se coloca el embudo grande (cono) en el orificio rebordeado,
en la misma posición marcada durante la. Se eliminan o reducen al mínimo
las vibraciones causadas por el personal o los equipos. Se abre la válvula y
se deja que la arena llene el hueco, el cono y la placa de base (Figura 3).
FIGURA 11 Llenado del Hueco con Arena
Tomado De: I.N.V E 161-13.

EDWIN A. SUAREZ R.
64
 Se determina la masa del aparato con la arena restante, y se calcula la masa
de la arena utilizada.
 Se determina y se registra la masa del material húmedo que se retiró del
hueco de ensayo. Cuando sea necesario hacer correcciones por
sobretamaños del material, se determina la masa del material retenido en el
tamiz apropiado y se anota.
 Se mezcla completamente el material y se obtiene una muestra representativa
para determinar el contenido de humedad o se usa toda la muestra para ello.
 Las muestras para contenido de humedad deben ser suficientemente grandes
y seleccionadas, de manera que representen todo el material extraído del
hueco de ensayo. La masa mínima de las muestras tomadas para la
determinación del contenido de agua debe ser tal, que permita el cálculo de la
humedad con aproximación a 1.0 %.
11.5 CÁLCULOS.
𝑀1 = (𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑓𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜 + 𝑐𝑜𝑛𝑜) − 𝑊(𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 + 𝑓𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜 + 𝑐𝑜𝑛𝑜)
→ Se calcula el volumen del hueco de ensayo, de la siguiente manera:
𝑉 =
𝑀1 − 𝑘
𝜌1
Dónde:
V: Volumen del hueco de ensayo, cm3;
M1: Masa de la arena que se utilizó para llenar el hueco, el cono y la placa.
K: constante del cono.
ρ1: Densidad de la arena, g/cm3.
→ Se calcula la masa seca del material removido del hueco de ensayo, de
la siguiente manera:
𝑀4 =
𝑀3
(𝑤 + 100)
× 100

EDWIN A. SUAREZ R.
65
Donde:
M4: Masa seca del material removido del hueco de ensayo, g;
M3: Masa húmeda del material removido del hueco de ensayo, g;
w: Contenido de agua del material removido del hueco de ensayo, %
→ Se calcula la densidad húmeda in-situ del material ensayado (ρm), con
la fórmula:
𝜌𝑚 =
𝑀3
𝑉
→ Se calcula la densidad seca in-situ del material ensayado (ρd), de la
siguiente forma:
𝜌𝑑 =
𝑀4
𝑉
→ Se calcula el peso unitario seco en el sitio, γd , de la siguiente forma:
𝛾𝑑 (𝑘𝑁/𝑚3) = 𝜌𝑑 × 9.807
Dónde: ρd: Densidad seca en el sitio, g/cm3.
NORMA DE REFERENCIA:
(1) Instituto Nacional de Vías Normas de Ensayo de Materiales para
Carreteras E – 161-13. Densidad Y Peso Unitario En El Terreno Por
Método De Cono Y Arena.

EDWIN A. SUAREZ R.
66
TABLA 19 Formato Toma De Datos- Densidad Cono Y Arena.
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
Constante del cono k (método A)
W (frasco+cono+arena inicial) (g).
W (frasco+cono+arena final) (g).
Calibración (método A)
W (frasco+cono+arena inicial) (g).
W (frasco+cono+arena restante) (g).
Volumen del frasco (g).
Ensayo de cono y arena
Profundidad del hueco (cm).
Diámetro (cm)
Peso del frasco con arena de Ottawa (g).
Peso del frasco con arena restante (g).
Peso del material extraído+ platón (g).
Peso del platón (g).
Humedad natural
W platón (g).
W platón + muestra húmeda (g).
W platón+ muestra seca (g).
Tabla de Resultados
(M1) W(ARENA HUECO)
(K) (CONSTANTE DEL CONO)
(M3) MASA HÚMEDA
(M4) MASA SECA
(ρm) DENSIDAD HÚMEDA IN-SITU
(ρd) DENSIDAD HÚMEDA IN-SITU
(ɣd) PESO UNITARIO SECO
% HUMEDAD
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
67
LABORATORIO N°12
12.CARGA PUNTUAL Y COMPRESIÓN PARA NÚCLEOS DE ROCA.
12.1 OBJETIVO.
Hallar el índice de resistencia de materiales rocosos, mediante una prueba de
compresión uniaxial.
 Equipo de carga puntual: provisto de un sistema para aplicar la carga que
comprende un bastidor de carga, una bomba, un embolo y sus respectivas
bases.
 Sistema de medición de carga.
 Sistema de medición de las distancias.
 Núcleo de roca de forma cilíndrica, o en su defecto en forma de bloque.
 Equipo Misceláneo.
 Horno.
Con las formas a clasificar se forman grupos, cada uno de los cuales se considera
con resistencia uniforme en la inspección preliminar. Se escoge entonces de cada
grupo una muestra de roca que contenga el número de probetas necesario. Se
preferirán muestras de forma cilíndrica cuando existan. Para ensayos de rotura de
las probetas pueden ensayarse en estado saturado.

EDWIN A. SUAREZ R.
68
12.3 PROCEDIMIENTO.
FIGURA 12Especificaciones exigidas a la forma de muestras para el ensayo
diametral. a) ensayo axial. b) ensayo de bloque. c) ensayo de fragmento de roca
irregular.
Tomado de: NTL 252/91.
ENSAYO DIAMETRAL.
 Las probetas adecuadas para el ensayo serán aquellas con una relación
longitud-diámetro mayor que 1.
 Se deben realizar 10 o más ensayos por muestra, según la cantidad
disponible de testigos y según la uniformidad de la muestra.
 La probeta se coloca en la máquina de ensayo y se aproximan las bases
hasta que hagan contacto diametral con la probeta., asegurando que la
distancia L entre el punto de contacto y el extremo libre, más cercano sea por
lo menos de 0,5 D, siendo D el diámetro de la probeta. Se toma nota de la
medida de D, con una precisión de ± 2 por 100.

EDWIN A. SUAREZ R.
69
 se aumenta la carga hasta la rotura de tal forma que se produzca en un
periodo de 10 a 60 seg.
 Se anota la carga de rotura y se repite el ensayo con los demás especímenes
de la muestra.
 El ensayo se rechaza si la rotura se produce afectando solamente a un punto
de carga.
ENSAYO AXIAL.
 Son adecuados para el ensayo axial las probetas con una relación
longitud-diámetro de 0,3-1,0.
 Las probetas de la longitud requerida pueden obtenerse a partir de los
ensayos diametrales ya descritos, siempre que antes se marquen
exactamente en la probeta los tramos longitudinales para el ensayo.
 Se deben realizar 10 o más ensayos por muestra, según la cantidad
disponible de testigos y según la uniformidad de la muestra.
distancia L entre el punto de contacto y el extremo libre, más cercano sea
por lo menos de 0,5 D, siendo D el diámetro de la probeta. Se toma nota
de la medida de D, con una precisión de ± 2 por 100.
 Se anota la carga de rotura y se repite el ensayo con los demás
especímenes de la muestra.
 El ensayo se rechaza si la rotura se produce afectando solamente a un
punto de carga.

EDWIN A. SUAREZ R.
70
ENSAYO CON BLOQUES O FRAGMENTOS IRREGULARES.
 Se escogen bloques o trozos irregulares de roca con una dimensión media de
aproximadamente 50±35mm, y con una relación D7W entre 0,3 y 1
preferiblemente 1.
distancia L entre el punto de contacto y el extremo libre, más cercano sea por
lo menos de 0,5 D, siendo D el diámetro de la probeta. Se toma nota de la
medida de D, con una precisión de ± 2 por 100.
 Se rechaza el ensayo si produce una rotura como alguna de las de la figura
N°2d o 2e.
FIGURA 13 Formas Típicas De Falla Para Ensayos Válidos Y No Válidos.
Tomado de: NTL 252/91.

EDWIN A. SUAREZ R.
71
12.4 CÁLCULOS.
→ Índice de resistencia a la carga puntual. (Is)
𝐼𝑠 =
𝑃
𝐷𝑒
2
De= diámetro equivalente.
𝐷𝑒2
= 𝐷2
, para ensayos diametrales.
𝐷𝑒2
= 4𝐴/𝜋, para ensayos axiales, ensayos de bloques y de fragmentos.
𝐴 = 𝑊 ∗ 𝐷, mínima área de la sección transversal.
Debe emplearse el 𝐼50 para la clasificación general de la roca y se puede hallar una
serie de ensayos corrigiendo el valor respecto a un diámetro de referencia de 50mm,
mediante una tabla, o mediante la siguiente expresión:
𝐼50 = 𝐹 ∗ 𝐼𝑠
→ F= factor de corrección por tamaño.
𝐹 = (
𝐷𝑒
50
)
0,45
→ Formato de cálculos.
Tabla 20 Formato de Cálculos
ESPECÍMEN TIPO D(MM)
W1
(MM)
W2
(MM)
P (KN) DE2
FACTOR DE
CORRECCIO
N POR
TAMAÑO (F)
IS (KN/M^2)
IS(50)
(KN/M^2)
Elaboración propia

EDWIN A. SUAREZ R.
72
Tabla 21 Formato Toma de Datos- Ensayo de Carga Puntual
Proyecto Fecha
Localización
Sondeo
Grupo
Datos de la Muestra ENSAYO DE CARGA PUNTUAL NTL/91
N° Tipo D(mm) W1 (mm) W2 (mm) P (KN)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
d diametral
a axial
b bloque
i fragmento
T perpendicular
// paralelo
OBSERVACIONES:

EDWIN A. SUAREZ R.
73
LABORATORIO N° 13
13.CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE SUELOS INV E – 151 – 13
13.1 OBJETIVO.
Determinar la magnitud y la velocidad de consolidación de muestras de suelos
mediante una prueba de laboratorio en la cual se permite el drenaje axial de
especímenes confinados lateralmente, mientras se someten a incrementos de carga
con esfuerzo controlado.
 Consolidómetro.
 Calibrador.
 Dispositivo de carga.
 Deformímetros.
 Calibrador.
 Balanza con precisión de 0.01g.
 Horno a 110°C±5°C.
 Recipientes para determinar humedad.
 Equipo misceláneo (espátulas, cuchillo para preparar la probeta, brocha, etc.)
 Muestra de suelo inalterada.
13.1 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA.
 Se deben reducir las posibilidades de alteración del suelo tanto como sea
posible: cambios de humedad, de densidad, etc., así como evitar vibración,
distorsión y compresión.
 Se recorta la muestra (tallar o labrar) y se inserta en el anillo de consolidación.
El suelo debe quedar ajustado dentro del anillo, sin vacíos en su perímetro.
Cuando las muestras inalteradas provienen de tubos muestreadores, el
diámetro interno del tubo debe ser, como mínimo, 5 mm (0.25”) mayor que el
diámetro interno del anillo de consolidación.

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