El documento describe los tipos de suelos desde la perspectiva de la mecánica de suelos, incluyendo suelos no cohesivos, cohesivos y orgánicos. Explica la estructura del suelo y cómo está determinada por las características de las partículas como el tamaño, forma y composición mineralógica. También describe las estructuras típicas de suelos granulares y cohesivos, y las fuerzas entre partículas como fuerzas iónicas, de Van der Waals y cementantes.

1. Universidad del Cauca – Facultad de Ingeniería Civil – Mec. Suelos I (Geotecnología) – Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco
Tipos de Suelos desde el punto
de vista de la mecanica de suelos
• Suelos NO cohesivos: Las partículas de suelo no
tienden a juntarse ni a adherirse, sus partículas son
relativamente grandes, tambien llamados suelos
granulares o friccionantes. (Gravas, arenas, limos)
• Suelos cohesivos: Partículas muy pequeñas,
predominan los efectos electroquímicos
superficiales. Las partículas tienden a juntarse
(interacción agua partícula). Suelos plásticos.
(Arcillas)
• Suelos Orgánicos: Suelos esponjosos, con
grumos, compresibles. Prohibitivos para soporte
de estructuras de ingenieria. (Turba, Muskeg)

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Estructura del suelo
• Definición: La estructura de un suelo es la
distribución y ordenamiento geométrico de las
partículas o granos minerales, el aire y el agua
presentes de un material, como consecuencia de
las caracteristicas propias de este, e influenciados
por las fuerzas que actuan sobre las partículas.

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• En un suelo de granos gruesos el origen
mineralogico que constituye las partículas influye
relativamente poco en las propiedades geotecnicas
del mismo, en el caso de partículas muy finas la
composición mineralogica tiene una gran
influencia sobre las propiedades y estructura del
suelo.

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• La estructura de un suelo es producto de su
historia geologica y su tipo de formación (suelo
residual o transportado).

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• Según la estructura del suelo, este respondera a
cambios exteriores: principalmente a cargas y a
cambios de humedad (agua); o tambien a cambios
en la temperatura y a otros factores exogenos para
tener en cuenta.
∆σ

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• Las caracteristicas para tener en cuenta son:
- Tamaño (Gradación)
- Distribución de tamaños (Gradación)
- Angularidad, textura y color
- Forma de las particulas
- Agentes ligantes
• Se deberá tener en cuenta que tipo y
magnitud de fuerzas que actuan sobre las
partículas.

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Tamaño
Estructura de los suelos
Tamaño
mínimo (mm)
Tamaño
máximo (mm)
Fragmentos-Bloques 300 -
Guijarros-Bolos 75 300
Grava 4.76 75
Arena 0.075 4.76
Limo 0.002 0.075
Arcilla - 0.002

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10. Universidad del Cauca – Facultad de Ingeniería Civil – Mec. Suelos I (Geotecnología) – Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco
Angularidad, Forma de las
partículas, textura superficial y
color,
Estructura de los suelos

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Agente cementante
Fotografia
de un
contacto
cementado
en un suelo

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Composición del suelo
• Suelos
- inorgánicos (mineral, roca)
- orgánicos (turba, muskeg)
Mineral: Elemento o compuesto químico presente en
la naturaleza y formado por un proceso geologico,
tiene una composición química expresable
mediante una fórmula.
Roca: Material sólido que constituye la corteza
exterior de la tierra y esta formada por uno o mas
minerales o cristales.
Estructura de los suelos

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Clasificación de los minerales
• Carbonatos
• Fosfatos
• Óxidos
• Silicatos (90%) (SiO2)
Augita (Silicato)
Arena de oxido de hierro
Aragonito (Carbonato)
Fosfoderita (Fosfato)

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Estructura de un suelo granular
• Un suelo sin cohesión
tiende a formar su
estructura ,originalmente
de granos aislados,
debido a las fuerzas
gravitatorias actuantes
en una estructura
granular simple donde
cada partícula toca a
otras formando un
esqueleto granular
estable aunque no haya
fuerzas de adherencia
entre ellas.
Estruct.
Suelta y
compacta

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• La forma como se estructura el suelo es
función de las caracteristicas propias del
suelo antes mencionadas
Fotografia de un corte
transversal

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• El tamaño de
las particulas
de este tipo
de suelos
hace que las
fuerzas
gravitatorias
actuantes
sobre cada
particula
superen las
fuerzas
ionicas entre
partículas.
Arena Gravosa

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Cohesión aparente
• En los suelos granulares no se generan
fuerzas interparticulares, pero en
arenas se desarrolla un fenomeno
llamado cohesión aparente, el cual se
desarrolla cuando el suelo esta
parcialmente saturado (ni en estado
seco, ni totalmente saturado), y es
debido a las fuerzas de tensión
superficial desarrolladas por el agua
que restringen el movimiento de
particulas pequeñas (0.05mm - 5mm)

22. Universidad del Cauca – Facultad de Ingeniería Civil – Mec. Suelos I (Geotecnología) – Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco
Estructura de un suelo cohesivo
• En un suelo con cohesión la estructura que se
forma, es debido principalmente a las fuerzas
ionicas actuantes entre las particulas del suelo.
• El tamaño de las particulas de este tipo de suelos
hace que las fuerzas interparticulares actuantes
superen las fuerzas gravitatorias actuantes sobre
cada particula. A este tipo de particulas se les
llama coloide.
• Como caracteristica la particulas constitutivas son
alargadas (largo>>ancho>>espesor), en forma de
escamas o láminas, o de de forma cilíndrica o
prísmatica.

23. Universidad del Cauca – Facultad de Ingeniería Civil – Mec. Suelos I (Geotecnología) – Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco
Fuerzas entre partículas
• Son debidas a:
- Enlaces ionicos
- Fuerzas de Van der Waals
- Enlaces de hidrogeno
- Atracción gravitacional entre dos cuerpos
- Cementante
• Teoricamente una particula de suelo posee carga
electrica en su superficie, la cual puede ser
positiva o negativa, pero experimentalmente solo
se han medido cargas negativas.

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Fuerzas entre partículas
• La carga negativa de una particula es posibleente
debida a:
- Sustitución isomorfa (más importante)
- Disociasión superficial de los iones hidroxilo
- Ausencia de cationes en la estructura cristalina
- Adsorción de aniones
- Presencia de materia orgánica
• La magnitud de la carga negativa de las particulas
ésta en relación directa con el área de la partícula,
su indicador es la superficie especifica.

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Tipo de suelo Superficie específica (m²/g)
Minerales arcillosas
Montmorillonita Más de 840
Ilita 65-200
Caolinita 10-20
Arena limpia aprox. 2x10-4
Superficie específica

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Tipos de fuerzas entre partículas
- Fuerza en el contacto
partícula-partícula (Fm)
- Fuerza en el contacto aire-
partícula o aire-aire (Fa)
- Fuerza en el contacto agua -
partícula o agua –agua (Fw)
- Repulsión electrica entre
partículas (R’)
- Atracción electrica entre
partículas (A’)

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Posiciones
posibles de dos
laminas de arcilla

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Estructura paralela (dispersa) y en
panal (floculada) en láminas de
arcilla.
Estructura de Grumos
Estructuras
tipicas de
suelos
cohesivos

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a) Floculación salina
b) Floculación no salina
c) Dispersión
Estructuras
tipicas de
suelos
cohesivos

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Estructuras
tipicas de
suelos
cohesivos

32. Universidad del Cauca – Facultad de Ingeniería Civil – Mec. Suelos I (Geotecnología) – Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco
Estructura paralela de una arcilla
dura

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Par estereográfico de una
estructura en panal de una arcilla
blanda

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Estructura en lamina

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Estructura de grumo

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Estructura en forma de panal de una
arcilla blanda con granos de cuarzo

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Corte de un esqueleto granular con relleno de
arcilla

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Transmisión de fuerzas a traves del suelo

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Composición del suelo
• Suelos
- inorgánicos (mineral, roca)
- orgánicos (turba, muskeg)
Mineral: Elemento o compuesto químico presente en
la naturaleza y formado por un proceso geologico,
tiene una composición química expresable
mediante una fórmula.
Roca: Material sólido que constituye la corteza
exterior de la tierra y esta formada por uno o mas
minerales o cristales.
Estructura de los suelos

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Clasificación de los minerales
• Carbonatos
• Fosfatos
• Óxidos
• Silicatos (90%) (SiO2)
Augita (Silicato)
Arena de oxido de hierro
Aragonito (Carbonato)
Fosfoderita (Fosfato)

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Clasificación
de los silicatos

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Unidades
estructurales
básicas de los
silicatos

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Unidades de dos capas (bicapas)

50. Universidad del Cauca – Facultad de Ingeniería Civil – Mec. Suelos I (Geotecnología) – Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco
Unidades de tres capas (tricapas)

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Retículos tridimensionales
• Son minerales que se forman en retículos
tridimensionalmentes, de forma
aproximadamente equidistante. El cuarzo y
los fedelpastos tienden a estructurarse de
esta manera.

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