Unidad Nº 1 Propiedades fisico mecanicas de los suelos_21.pptx
1. 1
Carrera de Ingenieria Civil
Propiedades Físico - Químicas De Los
Suelos
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
2. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
Mec. Suelos Roy Whitlow, 1995 2
SUELO
El termino SUELO puede
tener diferentes matices de
significado dependiendo del
contexto en el que se use.
La corteza terrestre, está compuesta por dos tipos de materiales que genéricamente
se denominan:
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3. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
Mec. Suelos, KARL Terzagj, 1978 3
El problema no es sencillo, porque la naturaleza no nos da productos que se diferencien
netamente, sino que dichos productos recorren toda la gama sin que exista ninguna división
neta.
Terzaghi-Peck (Mecánica de Suelos en
la Ingeniería Práctica) define el suelo
como un conglomerado de partículas
unidas por fuerzas cohesivas de poca
potencia.
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4. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
4
“Fuerzas cohesivas de poca potencia, son aquellas que pueden
contrarrestarse por una acción mecánica poco intensa, como
ser agitación en agua”
Mec. Suelos Roy Whitlow, 1995
En conclusión para el ingeniero el concepto de suelo “SUELO”
esta relacionado con la obra que pueda hacer sobre el, con el o
en el, por consiguiente para la ingeniería el termino “SUELO” es
el material que se puede utilizar sin la necesidad de voladuras
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5. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
5
Mec. Rocas P. Ramírez, 2004
Se define ROCA como un agregado solido, formado por uno o varios minerales,
que se encuentran ocupando grandes extensiones en la corteza terrestre. En
mecana de Rocas se habla en muchas ocasiones de ROCA o ROCA INTACTA para
referirse a un elemento (trozo, bloque o probeta) de roca que no presenta
discontinuidades observables.
Se define como MACIZO ROCOSO como la forma que se presentan las rocas en el
medio natural, así pues un macizo rocoso estará definido por la roca y la
estructura, que a su vez contendrá planos de estratificación, fallas, juntas,
pliegues y otros caracteres estructurales, los macizos rocosos por lo tanto son
discontinuos, y pueden presentar propiedades heterogéneas y/o anisotrópicas.
Formación geológica
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6. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
6
Mec. Rocas P. Ramírez, 2004
Se define como MINERAL, a una sustancia de origen natural de composición
química definida y estructura atómica determinada.
Se define como SUELO, como una material formado por partículas solidas y
poros llenos de agua y/o aire, sin cementación o poco cementado originado por
la alteración de las rocas y sobre el que se desarrolla la mayor parte de la
actividad humana y biológica.
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7. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
7
Braja M. Das, 4ta Edición
Ciclos de la roca y origen del suelo
Los granos minerales que forman la fase sólida de un agregado del suelo son el producto
de la intemperización y la erosión de la roca.
Muchas de las propiedades físicas del suelo son dictadas por el tamaño, la forma y la
composición química de los granos. Para entender mejor estos factores, uno debe estar
familiarizado con los tipos de roca que forman la corteza terrestre.
Las rocas ígneas se forman por el
enfriamiento y la solidificación del
magma expulsado del manto de la
Tierra.
Los depósitos de grava, arena,
limo y arcilla formados por
meteorización pueden ser
compactados por presión de
sobrecarga y cimentada por
agentes como el óxido de hierro,
calcita, dolomita y cuarzo.
El metamorfismo es el proceso de
cambiar la composición y la textura de
las rocas (sin fusión) mediante calor y
presión. Durante el metamorfismo se
forman nuevos minerales y los granos
minerales son sometidos a esfuerzos
para dar una textura foliada de roca
metamórfica.
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8. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición, http://entenderlaciencia.blogspot.com/2013/12/metamorfismo-y-rocas-metamorficas.html
Rocas Ígneas
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9. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición, http://entenderlaciencia.blogspot.com/2013/12/metamorfismo-y-rocas-metamorficas.html
Rocas Metamórficas
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10. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Rocas Sedimentarias
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11. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Origen y tipos de depósitos de suelos
Después de la meteorización el suelo formado puede permanecer en el lugar
(suelo residual) o ser transportado por agentes naturales como los glaciares, el
agua, las corrientes y las corrientes de aire.
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12. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Residuales
Los suelos residuales se encuentran en zonas donde la tasa de meteorización
es mayor que la velocidad a la que los materiales intemperizados son llevados
lejos por los agentes de transporte. La tasa de meteorización es mayor en las
regiones cálidas y húmedas en comparación con las regiones más frías y más
secas y, dependiendo de las condiciones climáticas, el efecto de la intemperie
puede variar ampliamente.
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13. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Transportados
Depósitos transportados por gravedad
Los suelos residuales en una pendiente natural pronunciada se mueven lentamente hacia
abajo, lo que se conoce generalmente como fluencia.
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14. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Transportados
Depósitos aluviales
Los depósitos de suelos aluviales se derivan de la acción de los arroyos y ríos, y se
pueden dividir en dos categorías principales: depósitos en secuencias trenzadas y
depósitos causados por el cinturón de meandros de los ríos.
Depósitos por corrientes fluviales
Los depósitos formados a partir de corrientes fluviales son muy irregulares en la
estratificación y tienen una amplia gama de tamaños de grano.
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15. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Depósitos aluviales
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16. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Transportados
Depósitos aluviales
Depósitos de canal
En un río serpenteante, el suelo de la orilla se erosiona continuamente en los
puntos del banco que son de forma cóncava y se deposita en los puntos donde
el banco es de forma convexa. Estos depósitos se denominan depósitos de
barras de punta, y por lo general son de arena y partículas de sedimento de
tamaño de limo.
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17. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Transportados
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18. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
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Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Transportados
Depósitos lacustres
El agua de los ríos y manantiales fluye hacia los lagos. En las regiones áridas las
corrientes llevan grandes cantidades de sólidos en suspensión. Cuando la
corriente entra en el lago las partículas granulares se depositan en la zona
formando un delta. Algunas partículas más gruesas y las partículas más finas, es
decir, limo y arcilla, son llevadas al lago y se depositan en el fondo en capas
alternas de partículas de grano fino y de grano grueso.
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19. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
19
Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Transportados
Depósitos glaciares
Durante la Edad de Hielo del Pleistoceno los glaciares cubrían grandes
extensiones de la Tierra. Los glaciares avanzaron y se retiraron con el tiempo.
Durante su avance se llevaron grandes cantidades de arena, limo, arcilla, grava y
cantos rodados. Drift es un término general que normalmente se aplica a los
depósitos establecidos por los glaciares. Los depósitos estratificados
establecidos por el derretimiento de glaciares se denominan till. Las
características físicas de un till pueden variar de un glaciar a otro.
Los accidentes geográficos que se desarrollaron a partir de los depósitos de till
son llamados morrenas.
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20. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
20
Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Transportados
Depósitos de suelos eólicos
El viento es también un agente de erosión importante que conduce a la
formación de depósitos de suelo. Cuando grandes extensiones de arena se
encuentran expuestas, el viento puede arrastrar la arena a gran distancia y
volver a depositarla en otro lugar. Los depósitos de arena arrastrada por el
viento por lo general toman la forma de dunas.
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21. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
21
Braja M. Das, 4ta Edición
Suelos Orgánicos
Los suelos orgánicos se encuentran generalmente en zonas bajas donde el nivel
freático está cerca o por encima de la superficie del suelo. La presencia de un
alto nivel freático ayuda en el crecimiento de las plantas acuáticas que, al
descomponerse, forman el suelo orgánico. Este tipo de depósito generalmente
se encuentra en las zonas costeras y en las regiones glaciares. Los suelos
orgánicos muestran las siguientes características:
1. Su contenido de humedad natural puede variar de 200 a 300%.
2. Son altamente compresibles.
3. Las pruebas de laboratorio han demostrado que, bajo cargas, se derivan
grandes asentamientos a partir de la consolidación secundaria.
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22. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
22
Manual de derrumbes, Highlan - Brobowsky
Importancia de saber el origen de los suelos
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23. Propiedades Físico - Químicas De Los Suelos
23
Por que debemos estudiar mecánica de suelos?
1. Falla de talud
2. Problemas de licuefacción
3. Falla por capacidad de carga del suelo
4. Falla por asentamiento del suelo
5. Falla estructural de las fundaciones
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24. Las arcillas son en su mayoría partículas en
forma de láminas microscópicas y
submicroscópicas de mica, minerales de
arcilla y otros minerales, las arcillas se
definen generalmente como partículas
menores de 0.002 mm. (tamiz 200)
Las arcillas se definen como
aquellas partículas “que
desarrollan plasticidad
cuando se mezclan con una
cantidad limitada de agua”
(Grim, 1953).
Minerales de Arcillas
Naturaleza y Estructura de los Minerales de Arcilla
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25. Minerales de Arcillas
El tamaño de las partículas de arcilla se encuentran en el rango de la nano escala
(10x1000x1000 nm). Un nanómetro (nm) es la 1000 millonésima parte de un metro. 25
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26. Minerales de Arcillas
COLOIDE, este término se aplica a la materia de tamaño submicroscópico que, de cierta
forma, es de un tamaño mayor que los iones y moléculas. Y la medición del potencial zeta
puede ser utilizado para su conocimiento y control el cual describe la intensidad del
campo eléctrico estático de la capa doble en el límite entre el grano y el fluido.
26
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27. Minerales de Arcillas
ESTRUCTURAS BÁSICAS DE MINERALES DE ARCILLAS
Los minerales de arcilla son silicatos de aluminio complejos compuestos de una de las dos
unidades básicas: (1) sílice tetraédrico y (2) aluminio octaédrico
Cada unidad del tetraedro consiste de
cuatro átomos de oxígeno que rodean
un átomo de silicio. La combinación de
unidades tetraédricas de sílice da una
lámina de sílice
Las unidades octaédricas consisten en
seis hidroxilos rodeando un átomo de
aluminio, y la combinación de las
unidades hidroxilo de aluminio
octaédricas da una capa octaédrica
también se llama una lámina de gibsita
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28. Minerales de Arcillas
MINERALES DE ARCILLAS
La Caolinita, consiste de capas repetidas de láminas de sílice-gibbsita elementales. Cada
capa es de aproximadamente 7.2 Å de espesor. Las capas se mantienen unidas por
enlaces de hidrógeno muy estables (no entra nada). La caolinita se produce como
plaquetas (planas de forma hexagonal. Diámetro de 10 micras
El Angstrom es una unidad de medida equivalente a la diez mil millonésima parte del
metro, 1e-10 metros o 0,1 nm, cuyo símbolo es Å
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29. Minerales de Arcillas
MINERALES DE ARCILLAS
La Illita, consiste de una lámina de gibsita unida a dos láminas de sílice, una en la parte
superior y otra en la parte inferior. A veces se llama arcilla micácea. Las capas de illita
están unidas entre sí por iones de potasio. La carga negativa para equilibrar los iones de
potasio proviene de la sustitución de aluminio por alguno de silicio en las láminas
tetraédricas.
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30. Minerales de Arcillas
MINERALES DE ARCILLAS
La Montmorillonita, tiene una estructura similar a la de la illita, es decir, una lámina de
gibsita intercalada entre dos láminas de sílice. En la montmorillonita existe sustitución
isomorfa de magnesio y hierro para el aluminio en las láminas octaédricas y una gran
cantidad de agua es atraída al espacio entre las capas. Diametro de las particulas 1 micra
Las partículas de arcilla tienen una carga neta negativa en sus superficies. Éste es el
resultado de la sustitución isomorfa y de una ruptura en la continuidad de la estructura
en sus bordes.
30
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
31. Minerales de Arcillas
En arcilla seca la carga negativa se compensa con cationes intercambiables, como Ca++,
Mg+, Na+ y K+, rodeando las partículas sostenidos por la atracción electrostática.
Cuando se añade agua a la arcilla, estos cationes y un pequeño número de aniones
flotan alrededor de las partículas de arcilla. Esto se conoce como doble capa difusa.
Un Ion, es una partícula cargada
eléctricamente constituida por
un átomo o molécula que no es eléctricamente
neutro.
Los cationes (iones cargados positivamente) y
aniones (iones cargados negativamente)
El principal cation que hay en la naturaleza es el
Si+4, cuando llegan a faltar existen otros cotiones
como ser, Al+3, Mg+2 y Na +
31
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32. Minerales de Arcillas
Capacidad de Intercambio Catiónico, es una propiedad elemental de las arcillas, para saber
cuantos cationes puede llegar a atrapar fácilmente en los espacios interlaminares, o en otros
espacios interiores de las estructuras, por otros existentes en las soluciones acuosas
circundantes.
La capacidad de
intercambio catiónico se
puede centrar como la
suma de todos los
cationes de cambio que
un mineral puede
adsorber a un
determinado pH
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33. Minerales de Arcillas
+ +
-
Cuando se satura una arcilla no es por efecto de la gravedad, si no por fuerzas de
atracción
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34. Minerales de Arcillas
Proceso de Hidratación y Expansión de una Arcilla
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EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
35. Minerales de Arcillas
Caolinita, es una arcilla inerte (no activa) es estable.
Illita, es una arcilla híbrida no es expansiva pero es
activa.
Montmorillonita, es una arcilla activa muy expansiva.
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36. Minerales de Arcillas
AGUA ABSORBIDA, Proceso en el que un líquido penetra y llena los intersticios
de un material sólido poroso, ligado a la capilaridad y a la porosidad de la masa
de arcilla.
AGUA ADSORBIDA, fijación de moléculas de agua o de iones a las superficies
de las partículas de suelo, por efecto de la atracción eléctrica que resulta del
desequilibrio de cargas eléctricas en la superficie de tales partículas.
Proceso de Hidratación y Expansión de una Arcilla
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EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
37. Minerales de Arcillas
Actividad de la Arcilla
Dado que la propiedad plástica del suelo resulta del agua adsorbida que rodea las
partículas de arcilla, es de esperar que el tipo de minerales de arcilla y sus cantidades
proporcionales en un suelo afectará los límites líquido y plástico. Skempton (1953)
observó que el índice de plasticidad de un suelo aumenta linealmente con el porcentaje
de la fracción de tamaño de arcilla.
A = actividad. La actividad se utiliza como un índice para identificar el potencial de
hinchazón de los suelos arcillosos.
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EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
39. Minerales de Arcillas
39
Mec de Suelos, José Leoni
Superficie Especifica
La superficie específica de todo material conformado por un conglomerado de partículas
sueltas de tamaños diversos, es la sumatoria de la superficie expuesta de todas las
partículas que entran en un gramo (1 gr) del material en estado seco.
Se expresa por lo tanto en metros cuadrados / gramos (m2/gr)
Si tenemos una partícula prismática de lados “a” y espesor “c” como la que se muestra
en la figura, podemos calcular su superficie expuesta y su volumen haciendo:
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40. Minerales de Arcillas
40
Mec de Suelos, JC Rojas V.
El área superficial determina muchas de las propiedades físico químicas de los
materiales
La adsorción física de las moléculas y los procesos físicos resultantes de la contracción y
expansión, están fuertemente ligados al área superficial
La retención y movimiento de agua y la capacidad de intercambio de cationes esta
fuertemente relacionado a la superficie especifica
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
41. Minerales de Arcillas
41
Mec de Suelos, José Leoni
Supongamos ahora que tenemos una partícula de Montmorillonita que tiene las
siguientes dimensiones:
Si consideramos ahora una arena con granos de cuarzo de 0,10 mm de lado tendremos:
Ferrar y Coleman (1967) como resultado de un estudio realizado sobre arcillas, una
relación empírica que permite obtener una aproximación del valor de la superficie
específica conociendo el valor del límite líquido (WL)
Donde WL se expresa en % y el valor de la superficie específica se
obtiene en m²/gr
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
42. Minerales de Arcillas
42
Mec de Suelos, José Leoni
Si decimos que la capacidad de cambio de cationes de los suelos está asociada a las
cargas eléctricas negativas que se disponen en las partículas del suelo, es lógico que los
suelos con mayor superficie específica tengan una mayor capacidad de cambio. Ello se
nota claramente en el cuadro que se adjunta a continuación, que además convalida los
cálculos precedentes.
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
43. Minerales de Arcillas
Estructuras de Suelos Finos
La repulsión existe cuando las cargas tienen el mismo signo o polaridad, por ejemplo
dos cargas negativas se repelen, dos cargas positivas igualmente se repelen y la
atracción será con la misma fuerza y magnitud de la intensidad de su campo eléctrico.
Las fuerzas de repulsión y fuerzas de atracción
de Van der Waals definen la estructura de
suelos finos.
Cuando las fuerzas de atracción son mayores a
las fuerzas de repulsión la estructura es
floculada.
43
Estructura Floculada
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
44. Minerales de Arcillas
44
El mecanismo anterior produce una estructura muy blanda y suelta, con gran volumen
de vacíos, llamada floculenta.
Los flóculos se unen entre sí para formar panales, que se depositan conjuntamente
formando al tocar fondo, nuevos panales y dando lugar a una forma
extraordinariamente difusa de estructura floculenta, en la que el volumen sólido puede
no representar mas de un 5-10 %. La figura siguiente muestra un esquema de tal
estructura:
Mec de Suelos, Jose Leoni
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
45. Minerales de Arcillas
Estructuras Floculada
Poros Inter agregados grandes y en menor
cantidad
Mayor permeabilidad
Si compacto con menos agua la estructura
tiende a ser floculada
Se forman en zonas de aguas salinas
Se forma una estructura fragil
45
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
46. Minerales de Arcillas
Estructura dispersa
Cuando las fuerzas de repulsión son mayores a las fuerzas de atracción la estructura
es dispersa.
Estructura Dispersa
Poros Inter agregados pequeños
Menor permeabilidad
Si compacto con mas agua la estructura tiende
a ser dispersa
Se forman en zonas de aguas dulces
Se forma una estructura dúctil
46
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
47. Propiedades físicas
47
Tamaño de partícula de suelo
Los suelos son generalmente llamados grava, arena, limo o arcilla, dependiendo del
tamaño predominante de las partículas dentro del suelo.
Las gravas son fragmentos de rocas con partículas ocasionales de cuarzo, feldespato y
otros minerales.
En las partículas de arena predominan el cuarzo y el feldespato. A veces también pueden
estar presentes granos de otros minerales.
Braja M. Das, 4ta Edición
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
48. 48
Braja M. Das, 4ta Edición
Los limos son las fracciones microscópicas del suelo que consisten en fragmentos de
cuarzo muy finos y algunas partículas en forma laminar que son fragmentos de
minerales micáceos.
Las arcillas son en su
mayoría partículas en
forma de láminas
microscópicas y
submicroscópicas de
mica, minerales de
arcilla y otros minerales.
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
Propiedades físicas
49. 49
Braja M. Das, 4ta Edición
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
Propiedades físicas
50. 50
Braja M. Das, 4ta Edición
Gravedad específica (Gs)
La gravedad específica de los sólidos del suelo se utiliza en diversos cálculos en mecánica
de suelos y se puede determinar con precisión en el laboratorio. La tabla 2.4 muestra la
gravedad específica de algunos minerales comunes que se encuentran en los suelos. La
mayoría de los minerales tienen una gravedad específica que cae dentro de un rango
general de 2.6 a 2.9. El peso específico de los sólidos de arena, que está compuesta
principalmente de cuarzo, se puede estimar en alrededor de 2.65 para suelos arcillosos y
limosos, pudiendo variar desde 2.6 hasta 2.9.
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
Propiedades físicas
51. 51
Braja M. Das, 4ta Edición
Relaciones Volumétricas y
Gravimétricas
En el ambiente, el suelo se compone de materia en estado sólido, líquido y gaseoso. Es
importante conocer el volumen de vacíos en un suelo dado y su contenido de humedad
para determinar su peso unitario en el campo.
Sólida: Formada por partículas minerales del suelo, incluyendo la capa
semisólida adsorbida.
Líquida: Generalmente agua (específicamente agua libre), aunque pueden
existir otros líquidos de menor significación.
Gaseosa: Comprende sobre todo el aire, si bien pueden estar presentes
otros gases, por ejemplo: vapores de sulfuro, anhídridos carbónicos, etc.
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Propiedades físicas
52. 52
Braja M. Das, 4ta Edición
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
Propiedades físicas
53. 53
Braja M. Das, 4ta Edición
Si la muestra de suelo está
saturada, los espacios vacíos se
llenan completamente con agua
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
Propiedades físicas
55. 55
Relaciones de peso
La relación de pesos mas comunes son:
Contenido de Humedad (%w): Se define como la razón del peso del agua al
peso de los solidos en un volumen dado de suelo.
%𝛚 =
𝑊𝜔
𝑊𝑠
∗ 100 %𝛚 =
𝑊
𝑚 − 𝑊
𝑠
𝑊
𝑠
∗ 100
En general el suelo en estado natural, en menor o mayor grado, siempre está
húmedo. El agua que contiene (teniendo sólo en cuenta la fase líquida), puede
ser clasificada, por su origen, de la siguiente manera:
- Sedimentación
- Agua de Infiltración
- Condensación
El agua de sedimentación es la que ha quedado incluida en los suelos
sedimentarios al producirse el depósito de sus partículas.
Mec de Suelos, Jose Leoni
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Propiedades físicas
56. 56
El agua de infiltración proviene de la superficie del terreno, donde ha sido
depositada por las lluvias o por una corriente de agua.
El agua de condensación, por último, proviene del vapor de agua existente en
la fase gaseosa que rellena una parte de los poros del suelo.
Estados del agua del suelo
En cuanto a los estados en que el agua puede encontrarse en el terreno,
podemos considerar los siguientes:
- Agua libre
- Agua capilar
- Agua adsorbida
Mec de Suelos, Jose Leoni
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
Propiedades físicas
57. 57
Peso Unitario de la Masa (gm): Es el peso de la muestra en
relación al volumen de la muestra.
𝛄𝒎 =
𝑊𝑚
𝑉𝑚
(
𝑔𝑟
𝑐𝑚3)
Peso Unitario de los Solidos (gs): Es el peso de la muestra seca
en relación al volumen solidos.
𝛄𝑠 =
𝑊𝑠
𝑉𝑠
(
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
) 𝐆𝐬 =
𝛾𝑠
𝛾𝜔
G𝒓𝒂𝒗𝒆𝒅𝒂𝒅 𝑬𝒔𝒑𝒆𝒄𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒐𝒔 𝑺𝒐𝒍𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝒖𝒏 𝑺𝒖𝒆𝒍𝒐
Peso Unitario Seco (gd): Es el peso de la muestra seca en
relación al volumen total de la muestra.
𝛄𝑑 =
𝑊𝑠
𝑉𝑚
(
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
) 𝛄𝑑 =
𝛾𝑚
1 + 𝜔
(
𝑔𝑟
𝑐𝑚3)
G𝐰 = 𝟎
𝝎 = 0
Braja M. Das, 4ta Edición
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía
Propiedades físicas
58. 58
Peso Unitario Saturado (gsat): Es el peso de la muestra total en
relación al volumen total de la muestra.
𝛄𝑠𝑎𝑡 =
𝑊𝑚
𝑉𝑚
(
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
)
G𝐰 = 𝟏
𝝎 = Valor Máximo
Peso Unitario Sumergido (gsum): Es la diferencia entre el peso
uniterio saturado y el pero unitario de la fase liquida.
𝛄𝑠𝑢𝑚 = 𝛄𝑠𝑎𝑡 − 𝛄𝑤 (
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
)
Braja M. Das, 4ta Edición
EMI UASC - Mec. De Suelos – E.E. LOPEZ Mejía Propiedades físicas
59. 59
Braja M. Das, 4ta Edición
Relaciones de volumen:
La relación de volumen de uso común para las tres fases de un
suelo son:
Relación de Vacíos (e): Se define como la razón del volumen de
vacíos al volumen de los solidos.
Porosidad (n): Se define como la razón del volumen de vacíos al
volumen de la masa.
𝛈 =
𝑉𝑣
𝑉𝑚
=
е
1 + е
е =
𝑉𝑣
𝑉𝑠
=
𝛈
1 − 𝛈
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Grado de Saturación (Gw) y de Aireación (Ga): Se define como
la razón del volumen de agua o Aire al volumen de vacíos.
𝐆𝛚 =
𝑉𝜔
𝑉𝑣
𝐆𝐚 =
𝑉𝑎
𝑉𝑣
Propiedades físicas
60. 60
Braja M. Das, 4ta Edición
Densidad relativa o Compacidad relativa
En suelos granulares, el grado de compactación en el campo se puede medir de
acuerdo con la densidad relativa, definida como:
La densidad relativa también se puede expresar en términos del peso específico
seco, o:
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Propiedades físicas
61. 61
Braja M. Das, 4ta Edición
La densidad de un suelo granular está relacionado a veces con la densidad relativa del
suelo. En la tabla siguiente se da la correlación general de la densidad y Dr. Para arenas
naturales, las magnitudes de emáx y emín pueden variar ampliamente. Las razones
principales de estas variaciones amplias son la uniformidad y la redondez de las
partículas.
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Propiedades físicas
62. 62
Braja M. Das, 4ta Edición
EJEMPLO Nº 1
Una muestra de arcilla saturada pesa 1.526 gr en su estado natural y
1.053 gr. Después de secada al horno. Determinar el contenido de
humedad natural. Si el peso unitario de los solidos es de 2.7 gr/cm3
¿Cual es la relación de vacíos, peso unitario húmedo y la porosidad?
Datos
𝛄𝑠 = 2.70
𝑔𝑟
𝑐𝑚3
𝑮𝒘 = 1
𝑾𝒎 = 1.526 𝑔𝑟
𝑾𝒔 = 1.053 𝑔𝑟
Incógnitas
𝛄𝑚 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜
w = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑
𝒆 = 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠
𝒏 = 𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑
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Propiedades físicas
64. Los suelos constituyen un inagotable tema de investigación y estudio para diferentes
ramas de la ciencia:
Desde el punto de vista de INGENIERÍA CIVIL, el suelo se analiza desde los siguientes
aspectos:
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Propiedades físicas