Este documento presenta información sobre las características de los suelos granulares y finos. Explica el tamaño y forma de las partículas, estructura, densidad relativa, límites de consistencia como el límite líquido y plástico, y conceptos como actividad y sensibilidad para suelos finos. El documento provee detalles sobre pruebas como la copa Casagrande para medir el límite líquido.

1. Mecánica de Suelos
SEMANA 03-S1
Dr. Msc. Ing. Ronald Mejia Sanchez
c22691@utp.edu.pe
romes28@gmail.com
rmejias@tecgraf.puc-rio.br
rmejias@uni.pe
Comportamiento de los Suelos Granulares y finos
Consistencia de suelos

2. Introducción
• La forma de las partículas minerales de un suelo es de importancia en el
comportamiento mecánico de este.
• Suelos granulares:
 Por su génesis especial, la forma de las partículas tiende a ser aplastadas (Arcilla forma laminar)
 En estos material son grandemente influenciados por la forma (Relacion área- volumen).
 Presentan actividad superficial (absorción)
 Excepcionalmente las partículas algún ataque químico.
• Suelos Finos:
 Su forma característica es la equidimensional, las tres dimensiones son de magnitud comparable
 Se originan por la acción de agente mecánicos desintegradores.
 Excepcionalmente las partículas algún ataque químico.

3. Rela.
Gavim.
Vol.
 Características de las partículas granulares y finos.
 Tamaño y forma de las partículas granulares
 Compacidad de los suelos granulares
 Determinar los limites de consistencia de los suelos finos
 Aprender a identificar las características de los suelos granulares y finos

4. Estructura de los suelos
Un suelo nunca es un mero agregado desprovisto de organización, al
contrario, sus partículas se organizan siguiendo algunas leyes fijas y la
acción de fuerzas naturales.
Estructura Caracteristicas Tipo de suelo
Granular Fuerza de gravedad Gravas
Arena
Apanalada Grandes espacios vacíos
Fuerzas de superficie y gravedad
Limos
Floculenta Particulas muy finas
Agrupados em flocos
Fuerzas de superficie
Arcillas

5. Tamaño de partículas
https://vssoils.weebly.com/soil-texture.html
Denominación Tamaño
Boleo > 30cm
Canto Rodado 15 cm a 30 cm
Grava 4.75mm a 75mm
Arena 0.075 mm a 4.75mm
Limo 0.002 mm a 0.075 mm
Arcilla < 0.002mm

6. Tamaño de partículas
El rango de tamaños puede variar desde decenas de centímetros hasta nanómetros. Puede decirse que la partícula más grande es diez
millones de veces mayor que la más pequeña.
Nombre de la
Organización
Grava Arena Limo Arcilla
MIT 2 2 a 0.06 0.06 a 0.002  0.002
USDA 2 2 a 0.05 0.05 a 0.002  0.002
AASHTO 76.2 a 2 2 a 0.075 0.075 a 0.002  0.002
SUCS 76.2 a 4.75 4.75 a 0.075 0.075
Suelos granulares

7. Este rango incluye partículas que son visibles a simple vista hasta aquellas de tamaño microscópico y nanoscópico. cuya observación requiere del
uso de microscopio electrónico o microscopio de fuerza atómica.
Nombre de la
Organización
Grava Arena Limo Arcilla
MIT 2 2 a 0.06 0.06 a 0.002  0.002
USDA 2 2 a 0.05 0.05 a 0.002  0.002
AASHTO 76.2 a 2 2 a 0.075 0.075 a 0.002  0.002
SUCS 76.2 a 4.75 4.75 a 0.075 0.075
Suelos finos
Tamaño de partículas

8. Tamaño de partículas- arenas
Las partículas de arena están formadas principalmente de cuarzo y
feldespatos, aunque también están presentes, a veces, otros granos minerales.
 Partículas comprendidas entre 2 y
0.06mm,
 Observables a simple vista.
 Cuando se mezclan con el agua no se
forman agregados continuos, sino que se
separan de ella con facilidad.

9. Redondez, textura superficial
El grado de redondez hace referencia a la agudeza de los bordes y cantos de una partícula.
Las características secundarias de la superficie de una partícula independientemente del tamaño, forma, o grado de redondez, se
denominan “textura superficial” de la partícula. Para describir esta textura se utilizan términos como pulimentada, lisa, rugosa, estriada, mate,
etc.
• Grados de redondez de las partículas

10. Color de los suelos
Las descripciones de colores deben utilizarse con cuidado ya que el color de una
masa de suelo puede variar con la humedad o la composición química.

11. Compacidad Relativa o Densidad Relativa (Cr o Dr)
Donde:
Cr o Dr= compacidad relativa o densidad relativa, usualmente dada como porcentaje
e= relación de vacíos in situ del suelo
emáx= relación de vacíos del suelo en la condición más suelta
emín=relación de vacíos del suelo en la condición más densa.
El término compacidad relativa es comúnmente usado para indicar la
Compacidad o la flojedad in situ del suelo granular. Se define como

12. Densidad Relativa (Dr)

13. Densidad Relativa (Dr)
Los resultados de la prueba de
densidad relativa en una arena fueron:
e=58,2%, emax=62,4%, emin=41,5%
La arena debe ser considerada una
compacidad.

14. Consistencia del suelo
Así como se clasifican los suelos gruesos, de igual manera, se pueden clasificar
los suelos finos.
La clasificación se puede realizar gracias al aporte del científico sueco Albert
Mauritz Atterberg (1846-1916) propuso unos limites el cual lleva su nombre
“LÍMITES DE ATTERBERG”.
Finalmente, el profesor Arthur Casagrande (1902-1981) realizó una gran
cantidad de investigaciones tendientes a la normalización de estos ensayos.

15. Estados y límites de consistencia
Dependiendo del contenido de humedad, la naturaleza del comportamiento del
suelo puede ser dividido en cuatro estados básicos: sólido, semisólido, plástico y
líquido.
• Existen diferentes estados de los suelos finos en función de su contenido de agua,
llamándose estados de consistencia

16. límite Líquido (LL)
• Diagrama esquemático (vista lateral) de un dispositivo de limite líquido.
• Este dispositivo consiste en una copa de latón y
una base de goma dura. La copa de latón se
puede soltar sobre la base por una leva operada
por una manivela.
• Para la prueba de límite líquido, se coloca una
pasta de suelo en la copa y se hace un corte en
el centro de la pasta de suelo, usando la
herramienta de ranurado estándar.

17. límite Líquido (LL)
• Diagrama esquemático (vista lateral) de un dispositivo de limite líquido.
• Entonces la copa se eleva con la leva accionada
por la manivela y se deja caer desde una altura
de 10 mm.
• El contenido de humedad, en porcentaje,
necesario para cerrar una distancia de 12.7
mm a lo largo de la parte inferior de la ranura
después de 25 golpes se define como el límite
líquido.

18. límite Líquido (LL)
• El contenido de humedad, en
porcentaje, necesario para
cerrar una distancia de 12.7
mm a lo largo de la parte
inferior de la ranura después
de 25 golpes se define como
el límite líquido.

19. Límite Líquido - Copa Casagrande

20. Límite Líquido - Copa Casagrande

21. Límite Líquido - Copa Casagrande

22. Ejemplo
1 2 3 4
Numero de golpes 24 37 32 22
Peso de la muestra húmeda +
recipiente
22.50 25.94 25.86 25.27
Peso de la muestra seca +
recipiente
18.89 21.10 21.59 20.96
Peso del recipiente 14.12 14.61 15.82 15.34
Peso del fluido en los poros 3.61 4.84 4.27 4.31
Peso de la fase solida 4.77 6.49 5.77 5.62
Contenido de humedad (%) 75.7 74.6 74 76.7

23. Limite plástico (PL)
El límite plástico se define como el contenido de humedad, en porcentaje, en el
que el suelo al enrollarse en hilos de 3.2 mm de diámetro se desmorona.
Prueba de límite plástico (Cortesía de Braja M. Das, Henderson, Nevada)
• El límite plástico es el límite
inferior del escenario plástico del
suelo.
• La prueba es simple y se realiza
mediante rodados repetidos por
parte de una masa de tierra de
tamaño elipsoidal sobre una placa
de vidrio esmerilado

24. Limite plástico (PL)
Contenido de agua según el cual el suelo comienza a perder sus propiedades
plásticas para pasar a un estado semi-sólido.

25. Limite plástico (PL) método cono
El método de penetración de cono se puede utilizar para obtener el límite plástico.
Esto se puede lograr mediante el uso de un cono de geometría similar, pero con
una masa de 2.35 N (240 gf).
• El contenido de humedad que corresponde
a una penetración de cono de d=20 mm
es el límite plástico
Dispositivo de penetración de cono
(Cortesía de N. Sivakugan, James
Cook University,Australia)

26. Límite Líquido (LL) y Limite plástico (PL) método Cambridge

27. Índice de liquidez
Cuando
No Plástico Rango Plástico Líquido Viscoso
wi= LP wi= LL
Líquido Viscoso
0 LP LL
0
0 1 IL
índice de plasticidad (PI)
PI = LL - PL
wi < LP IL ≤ 0 Consistencia sólida o semisólida
LP < wi < LL 0 < IL < 1 Consistencia plástica
Wi > LL IL ≥ 1 Estado liquido. Condición de inestabilidad

28. Aplicaciones
- Identificación y clasificación de suelos.
- Especificaciones en trabajos de suelos: diseño de mezclas, estabilización
de suelos.
- Como ayuda para estimar la calidad de las propiedades mecánicas de los
suelos: compactación, resistencia al corte, consolidación.

29. Limite de contracción (SL)
La masa de suelo se contrae a medida que éste pierde humedad gradualmente.
El contenido de humedad, en porcentaje, en el que el
cambio de volumen de la masa de suelo cesa se define
como límite de contracción.
Prueba de límite de contracción: (a) porción de suelo
antes del secado; (b) porción de suelo después del
secado

30. Actividad
Skempton (1953) obsevo que el indice de
plasticidad de un suelo incrementa linealmente
con el porcentaje de fracción granulometrica
de tamaño de arcilla (<0.002 mm).
Actividad es usado como un indice para
indentificar el potencial de hinchamiento de
suelos arcillosos.
(After Skempton, A. W., 1953, Proceedings of the Third International
Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering, vol. 1,
𝑨 =
𝑷𝑰
(𝑷𝒐𝒓𝒄𝒆𝒏𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒅𝒆 𝒕𝒂𝒎𝒂ñ𝒐,𝒎𝒆𝒏𝒐𝒓 𝒊𝒈𝒖𝒂𝒍,𝟐𝒖𝒎 )
El % de arcilla es tomado de la fracción de suelo < 0.002 mm

31. Determinar el límite de contracción
Donde:
LC : Límite de contracción ( %) .
w : Contenido de agua del suelo al momento
del ensayo
V : Volumen del suelo húmedo .
Vo : Volumen del suelo seco .
Wo : Peso de suelo seco (pastilla) .
w : Densidad del agua (1.0 g/cm3) .
1 Vasija de contracción N° 17
2 Peso vasija de contracción + peso suelo húmedo (g) 50,5
3 Peso vasija de contracción + peso suelo seco (g) 42,3
4 Peso de agua contenida (g) 8,2
5 Peso vasija de contracción (g) 20
6 Peso de suelo seco Wo (g) 22,3
7 Contenido de agua, w (%) 36,8
8 Volumen de la vasija de contracción, V (cm3) 16,7
9 Volumen de suelo seco, Vo (cm3) 13,1
10 (V-Vo)*100/Wo 16.12
11 Límite de contracción (%) 20,66
Determinación del límite de contracción

32. Actividad
Valores Típicos de Actividad para algunas unidades de arcilla:

33. Sensibilidad
La relación de resistencias entre el espécimen inalterado y el alterado se llama
sensibilidad de la arcilla
𝑆 =
𝑐 (𝑖𝑛𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜)
𝑐 (𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜, 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒𝑎𝑑𝑜)
Donde:
𝑐 Resistencia no drenado
𝑆 Sensibilidad de la arcilla

34. Origen y Formación de los Suelos
Muchas Gracias