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MECANICA DE SUELOS La mecánica de suelos es una parte del área de la ingeniería que está dedicada a estudiar las fuerzas o cargas que son establecidas en la superficie terrestre. La mecánica de suelos es la aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan problemas relacionados a la consolidación de partículas subatómicas y de los sedimentos. La ingeniería civil se desarrolla en este ámbito, donde las construcciones y el comportamiento de las mismas estarán determinadas por el material aplicado y sobre todo por el suelo que es utilizado en el relleno. Esta parte de la ingeniería fue inventada en el año 1925 por Karl von Terzaghi. Antes de realizar cualquier tipo de construcción uno de los pasos fundamentales es realizar un estudio característico del suelo, con el objetivo de conocer las propiedades del mismo y como se puede aprovechar para el uso que deseamos realizar. Si la capacidad del suelo se ve minimizada en relación a la aplicación a la aplicación de fuerzas, es probable que el mismo se deforme y que tenga como consecuencia que se generen algunos acontecimientos secundarios no determinados durante la fase del diseño del proyecto. Estas deformaciones secundarias pueden traer como consecuencia la proliferación de grietas, fisuras, y en los casos verdaderamente extremos, hasta el colapso de toda la obra. Siempre hay que observar detenidamente mediante un estudio pertinente tanto las condiciones del suelo como la del cimiento que trabaja como un medio de contacto entre el suelo y la estructura. Una diferencia muy palpable entre dos materiales distintos es la que existe entre la roca y el suelo, a pesar de su definición en la parte natural de la corteza terrestre. La diferencia más significativa entre la roca y el suelo es la resistencia, en ingeniería se conoce como roca un material altamente resistente, el mismo está formado por partículas minerales unidas mediante fuerzas cohesivas sorprendentes, sin embargo dentro de las principales características del suelo es la forma en la cual se encuentran sus partículas, estas están separadas ligeramente con medios mecánicos de poca fuerza. Si no se conoce a simple vista la diferencia de ambos materiales se procede a realizar una prueba en un vaso precipitado, la prueba consiste en

introducir los materiales en un vaso con agua, si el material se desintegra entonces este corresponde al suelo, en la parte contraria se estaría hablando de una roca. Sin embargo, un dato muy importante es que con el paso del tiempo las rocas pueden ir convirtiéndose en suelo debido a los fenómenos de meteorización, esto provoca que la misma vaya perdiendo la resistencia mecánica y por lo tanto que sus partículas se vayan desintegrando de manera tal que llegue a ser totalmente suelo. La mecánica de los suelos incluye temas importantes como la investigación de las propiedades físicas y químicas del suelo, la teoría del comportamiento de los suelos sujetos a cargas y la aplicación de dichos conocimientos empíricos a la práctica. El comportamiento estético de la estructura también estará determinado por la funcionalidad del material aplicado, quien en todo momento interactúa con el medio del soporte. Equipo arquitectura y construcción.

(ARQHYS.com, 2013)

Bibliografía ARQHYS.com.

(01

de

JUNIO

de

2013).

ARQHYS.com.

http://www.arqhys.com/arquitectura/mecanica-suelos.html

Obtenido

de

EVOLUCIÓN DE SUS CONSTITUYENTES 

Constituyentes minerales

Los suelos empiezan a formarse cuando las partículas de roca son transformadas por acción química y biológica. Dichos fragmentos de roca pueden haberse acumulado por diversas causas. Hay suelos que retienen muchos fragmentos resistentes a las alteraciones químicas, lo que contribuye a formar suelos húmedos y a sustentar las plantas. Estas partículas disminuyen a través de fenómenos físicos, aumentando la zona superficial e incrementando la vulnerabilidad a los procesos químicos. Los minerales arcillosos poseen cargas eléctricas que les permite retener los nutrientes de las plantas y cuando la planta lo necesita, las raíces pueden extraerlos a través del agua. Algunos minerales arcillosos aumentan en volumen con la humedad y vuelven a disminuir al secarse, quebrajándose el suelo. Las arcillas son lo suficientemente finas como para ser desplazadas por el agua a horizontes más pobres en arcillas. Las partículas minerales confieren al suelo su textura. 

Materia orgánica

Los materiales orgánicos son transformados por la acción de hongos y bacterias. Los minerales insolubles quedan como un duro esqueleto en la superficie, mientras el resto se convierte en humus. Éste es importante ya que puede contener los nutrientes para las plantas y el aire es necesario para realizar sus funciones vitales. Además suministra nitrógeno a las plantas y puede ganar de ellas oxígeno. El agua del suelo disuelve parte del dióxido e carbono, adquiriendo mayor acidez que ayuda a desintegrar la roca originaria. 

El agua del suelo

Los suelos bien estructurados suelen contener suficiente agua disponible para alimentar a las plantas. Estos suelos son resultados de una cantidad excesiva de agua bien drenada. En cambio, en los suelos de estructura deficiente y los

de climas secos las plantas pueden absorber toda el agua, excepto la que retienen los poros microscópicos, llegando al “punto de marchitamiento”, característico en los suelos arcillosos. En los suelos bien drenados el hierro liberado por la disgregación es oxigenado y enrojece el suelo por ser casi insoluble. En los suelos permanentemente húmedos el hierro es reducido y da un color gris verdoso (“gley”). En condiciones de humedad, los desechos orgánicos se descomponen con gran lentitud y pueden acumularse en la superficie turbas en vez de nitratos, posibilitando la formación de metano. 

Equilibrio en el proceso de formación de los suelos

En los suelos con buena vegetación, los ingredientes adicionales son disgregados y después eliminados por diversos procesos geomórficos. Generalmente, abandonan el suelo en forma de solución o erosión superficial. En muchos suelos un ligero aumento en el límite de eliminación conduce a un incremento en la tasa de producción del suelo, ya que al hacerse éste más delgado, la roca inalterada queda más expuesta a los procesos erosivos. Al hacerse el suelo más profundo, aísla a la roca de estos fenómenos. Así, el suelo y el ecosistema que éste soporta actúan como almohadilla protectora entre la atmósfera y la roca. El suelo se forma a partir de la alteración de la roca madre y el aporte de los restos orgánicos de las plantas y animales. Es dinámico. Su nacimiento se produce cuando los restos orgánicos se incorporan a los restos minerales. Luego evoluciona con varios substratos superpuestos en horizontes. Es la resultante de un proceso muy dilatado del tiempo, cuya amplitud varía entre cientos y miles de años en condiciones naturales, aunque con la intervención del hombre, mediante el empleo de fertilizantes, abonos verdes, prácticas de labranza y riego, etc., puede acelerarse notablemente su creación.

CLASES DE SUELOS  Clase1: no presenta limitaciones. Son aptos para la producción de una gran variedad de cultivos, pudiendo ser usados con mínimo riesgo de degradación para los cultivos de labranza y pasturas,

como

campos

de

pastoreo

y

forestación y recreo. Son suelos de tierras llanas,

con

reducido

peligro

de

erosión,

profundos, bien drenados y de fácil laboreo. Presentan una buena retención de agua y contienen muchos elementos nutritivos. Se adaptan al cultivo intensivo. El clima que soportan es favorable para los cultivos comunes a

la

zona

climática.

Para

mantener

su

productividad sólo requieren prácticas corrientes de manejo. Es nuestro país por el mal manejo sufrieron procesos degradatorios, disminuyendo así su capacidad productiva, por lo que pasan a formar parte de otra clase.  Clase 2: ligeras a moderadas limitaciones en cuanto a la elección de plantas o requieren modestas prácticas de conservación. Pueden

ser usados para cultivos labrados, pasturas forestación, etc. Puede presentar pendientes suaves, susceptibilidad moderada a la erosión eólica o hídrica, condiciones algo desfavorables de estructura o labranza, salinidad y alcalinidad ligeras

y

de

fácil

corrección,

ocasionales

inundaciones, pequeño exceso de humedad. Las limitaciones son pocas y las prácticas culturales de fácil aplicación.  Clase 3: limitaciones moderadas o requieren la aplicación

de

prácticas

especiales

de

conservación. Puede utilizarse para cultivos labrados, pasturas, como campos naturales de pastoreo, para forestación, etc. pero se hallan restringidos en la cantidad y proporción de cultivos, en la duración del tiempo adecuado para la plantación o siembra, el laboreo del suelo y la cosecha, y también en la elección de los

cultivos.

moderadamente

Limitaciones:

pendientes

pronunciadas,

alta

susceptibilidad a la erosión hídrica y eólica, inundaciones frecuentes, permeabilidad muy

lenta, exceso de humedad, escasa profundidad del suelo útil o problemas de estructura, baja capacidad de retención de agua, baja fertilidad difícil de corregir, leve salinidad y alcalinidad, condiciones

climáticas

moderadamente

adversas. Requieren prácticas de conservación más difíciles de aplicar y mantener que las anteriores. Presentan una o más alternativas de uso y manejo para su aprovechamiento libre de todo riesgo, el número de alternativas factibles es menor.  Clase 4: suelos con limitaciones muy severas que restringen: la elección de los cultivos, la producción de las pasturas y árboles forestales. Requieren un manejo cuidadoso. Pueden ser usados como campos naturales de pastoreo, forestación o para la conservación de la fauna silvestre, pero la elección de plantas se halla más limitada a dos o tres de los cultivos comunes. Limitaciones:

pendientes

pronunciadas,

gran

susceptibilidad a la erosión hídrica o eólica, escasa

profundidad del suelo, baja capacidad de retención de

agua,

inundaciones

frecuentes,

humedad

excesiva, fuerte salinidad o alcalinidad sódica, factores climáticos moderadamente adversos. Son pedregosos. Clima árido y semiárido con bosques. Requieren un manejo más cuidadoso y prácticas de conservación más difíciles de aplicar y mantener. Tiende a la desertización.  Clase

5: tienen

obstáculos

muy

severos

permanentes no corregibles: pendientes muy fuertes,

mucha

profundidad

erosión,

somera,

pedregosidad,

humedad

excesiva

o

frecuentes inundaciones, baja capacidad de retención de humedad, salinidad o alcalinidad sódica, severas limitaciones climáticas. Solamente

pueden

dedicarse

a

bosques

de

protección, pasturas o conservación de la fauna silvestre. Sólo unos pocos pueden ser cultivados con la aplicación de técnicas de manejo muy intensivas. Pueden

resultar

forestales.

no

apropiados

para

cultivos

Resulta conveniente introducir mejoras en las pasturas y campos naturales de pastoreo.  Clase 6: poseen limitaciones extremadamente severas en cantidad e intensidad, por lo que son áreas improductivas. Esta es la razón por la cual son transformados en áreas de recreación o turismo, en las que se debe aplicar una rigurosa reglamentación

de

protección

del

paisaje.

Incluyen las tierras yemas, terrenos rocosos, playas arenosas, embarques de los ríos, etc. Dichas limitaciones son incorregibles: pendientes muy pronunciadas, erosión, profundidad somera, piedras, exceso de humedad, sales o alcalinidad sódica, clima desfavorable.

COMPOSICIÓN DEL SUELO MINERALOGÍA DEL SUELO Limos, arenas y gravas se clasifican por su tamaño, y por lo tanto pueden consistir en una variedad de minerales. Debido a la estabilidad de cuarzo en comparación con otros minerales de la roca, el cuarzo es el componente más común de la arena y el limo. Mica, feldespato y otros minerales comunes presentes en las arenas y limos. Los componentes minerales de grava pueden ser más similar a la de la roca madre.

Los minerales de arcilla comunes son montmorillonita o esmectita, illita, caolinita y o caolín. Estos minerales tienden a formar en la hoja o placa como las estructuras, con una longitud que oscila típicamente entre 10-7 m y 4x10-6 m y el espesor que varía típicamente entre 10-9 M y 2x10-6 m, y tienen un área de superficie específica relativamente grande . El área superficial específica se define como la relación entre el área superficial de las partículas de la masa de las partículas. Los minerales de arcilla generalmente tienen superficies específicas en el intervalo de 10 a 1000 metros cuadrados por gramo de sólido. Debido a la gran superficie disponible para la química, electrostática, y la interacción de van der Waals, el comportamiento mecánico de los minerales de arcilla es muy sensible a la cantidad de fluido de los poros disponible y el tipo y la cantidad de iones disueltos en el fluido de los poros. Los minerales de los suelos son predominantemente formados por átomos de oxígeno, silicio, hidrógeno, y el aluminio, en sus diversas formas cristalinas. Estos elementos a lo largo con el calcio, sodio, potasio, magnesio, y de carbono constituyen más del 99 por ciento de la masa sólida de los suelos. Los suelos están formados por una mezcla de partículas de diferente tamaño, forma y mineralogía. Debido a que el tamaño de las partículas, obviamente, tiene un efecto significativo en el comportamiento de los suelos, el tamaño de grano y la distribución del tamaño de grano se utilizan para clasificar los suelos. La distribución del tamaño de grano describe las proporciones relativas de partículas de diversos tamaños. El tamaño de grano es a menudo visualizan en un gráfico de distribución acumulativa que, por ejemplo, muestra el porcentaje de partículas más fino que un tamaño dado como una función del tamaño. El tamaño de grano medio, es el tamaño para el cual 50% de la masa de las partículas se compone de partículas más finas. El comportamiento del suelo, especialmente la conductividad hidráulica, tiende a ser dominado por las partículas más pequeñas, por lo tanto, el término "tamaño efectivo", denotado por, se define como el tamaño para el cual 10% de la masa de las partículas se compone de partículas más finas. Arenas y gravas que poseen una amplia gama de tamaños de partículas con una distribución uniforme de tamaños de partículas se denominan suelos bien graduados. Si las partículas de suelo en una muestra son predominantemente en una gama relativamente estrecha de tamaños, el suelo se llama suelos uniformemente graduadas. Si hay huecos distintos en la curva de gradación, por

ejemplo, una mezcla de arena y grava fina, sin arena gruesa, los suelos pueden ser llamados brecha clasificado. Suelos calificados uniformemente graduados y la brecha de ambos se consideran mal clasificado. Hay muchos métodos para medir la distribución del tamaño de partícula. Los dos métodos tradicionales son el análisis granulométrico y análisis hidrómetro. GRANULOMETRÍA La distribución del tamaño de las partículas de arena y grava se miden típicamente usando análisis granulométrico. El procedimiento formal se describe en la norma ASTM D6913-04. Una pila de tamices con agujeros dimensionados con precisión entre una malla de cables se utilizan para separar las partículas en contenedores de tamaño. Un volumen conocido de suelo seco, con terrones desglosados de partículas individuales, se pone en la parte superior de una pila de tamices dispuestos de grueso a fino. La pila de tamices se agita durante un período estándar de tiempo para que las partículas se clasifican en barras de tamaño. Este método funciona razonablemente bien para partículas en el intervalo de tamaño de arena y grava. Las partículas finas tienden a pegarse entre sí, y por lo tanto el proceso de tamizado no es un método eficaz. Si hay una gran cantidad de finos presentes en el suelo puede ser necesario dejar correr el agua a través de los tamices para lavar las partículas gruesas y terrones por medio. Una variedad de tamaños de los tamices están disponibles. El límite entre la arena y el limo es arbitraria. De acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, un tamiz # 4 que tiene 4.75mm tamaño de la abertura separa la arena de grava y un tamiz # 200 con una abertura de 0,075 mm separa la arena de limo y arcilla. De acuerdo con la norma británica, 0.063 mm es el límite entre la arena y el limo, y 2 mm es el límite entre la arena y la grava. ANÁLISIS HIDRÓMETRO La clasificación de los suelos de grano fino, es decir, los suelos que son más finos que la arena, está determinada principalmente por sus límites de Atterberg, no por su tamaño de grano. Si es importante para determinar la distribución del tamaño de grano de suelos de grano fino, se puede realizar la prueba de hidrómetro. En las pruebas con el densímetro, las partículas de suelo se mezclan con agua y se agitan para producir una suspensión diluida en un cilindro de vidrio, y a continuación, el cilindro se deja para sentarse. Un hidrómetro se utiliza para medir

la densidad de la suspensión como una función del tiempo. Las partículas de arcilla pueden tardar varias horas para resolver más allá de la profundidad de la medición del hidrómetro. Las partículas de arena pueden tener menos de un segundo. La ley de Stoke proporciona la base teórica para el cálculo de la relación entre la velocidad de sedimentación y tamaño de partícula. ASTM proporciona los procedimientos detallados para la realización de la prueba del hidrómetro. Las partículas de arcilla pueden ser lo suficientemente pequeño que nunca se asientan, ya que se mantienen en suspensión por el movimiento Browniano, en cuyo caso pueden ser clasificados como coloides. Relaciones masa-volumen Hay una variedad de parámetros utilizados para describir las proporciones relativas de aire, agua y sólidos en un suelo. Esta sección define los parámetros y algunos de sus interrelaciones. La notación básica es la siguiente: , Y representar los volúmenes de aire, agua y sólidos en una mezcla de tierra; , Y representan los pesos de aire, agua y sólidos en una mezcla de tierra; , Y representar a las masas de aire, agua y sólidos en una mezcla de tierra; , Y representan las densidades de los componentes de una mezcla de suelo; Tenga en cuenta que los pesos, W, se pueden obtener multiplicando la masa, M, por la aceleración de la gravedad, g, por ejemplo, La gravedad específica es la relación de la densidad de un material en comparación con la densidad del agua pura. La gravedad específica de los sólidos, Tenga en cuenta que los pesos unitarios, denotadas convencionalmente por el símbolo pueden obtenerse multiplicando la densidad de un material por la aceleración debida a la gravedad. Densidad, o densidad húmeda, son diferentes nombres para la densidad de la mezcla, es decir, la masa total de la atmósfera, el agua, los sólidos dividido por el volumen total de agua del aire y sólidos: Densidad en seco, es la masa de sólidos dividido por el volumen total de agua del aire y sólidos:

Densidad de flotación, se define como la densidad de la mezcla menos la densidad del agua es útil si el suelo está sumergido bajo el agua: Donde es la densidad del agua Contenido de agua, es la relación de la masa de agua a la masa de sólido. Se mide fácilmente pesando una muestra del suelo, secado a cabo en un horno y volviendo a pesar. Los procedimientos estándar se describen por la norma ASTM. Relación de vacíos, es la relación entre el volumen de huecos para el volumen de sólidos: Porosidad, es la relación del volumen de vacíos y el volumen total, y se relaciona con la relación de vacíos: Grado de saturación, es la relación entre el volumen de agua para el volumen de huecos: A partir de las definiciones anteriores, algunas relaciones útiles se pueden derivar por

el

uso

de

álgebra

básico

LA TENSIÓN EFECTIVA Y CAPILARIDAD: CONDICIONES HIDROSTÁTICAS Para comprender la mecánica de suelos, es necesario entender cómo tensiones normales y las tensiones de cizallamiento son compartidas por las diferentes fases. Ni gas ni líquido proporcionan una resistencia significativa al esfuerzo cortante. La resistencia al corte del suelo es proporcionada por la fricción y el enclavamiento de las partículas. La fricción depende de los esfuerzos de contacto intergranulares entre partículas sólidas. Las tensiones normales, por otra parte, son compartidas por el fluido y las partículas. Aunque el aire de poro es relativamente compresible, y por lo tanto, necesita poco esfuerzo normal en la mayoría de los problemas geotécnicos, agua en estado líquido es relativamente incompresible y si los huecos están saturados con agua, el agua de los poros debe ser exprimida con el fin de llevar las partículas más cerca juntos.

El principio de la tensión efectiva, introducido por Karl Terzaghi, establece que el esfuerzo efectivo s 'se puede calcular mediante una simple sustracción de la presión de poro de la tensión total: Donde s es la tensión total y u es la presión de poro. No es práctico para medir s 'directamente, por lo que en la práctica la tensión efectiva vertical se calcula a partir de la presión de poro y la tensión vertical total. La distinción entre la presión y el estrés términos también es importante. Por definición, la presión en un punto es igual en todas las direcciones, pero las tensiones en un punto pueden ser diferente en diferentes direcciones. En la mecánica del suelo, las tensiones de compresión y las presiones son consideradas como positivos y tensiones a la tracción se consideran negativos, que es diferente de la convención de signos mecánica de sólidos para el estrés. El estrés total

Para las condiciones del nivel del suelo, la tensión vertical total en un punto, en promedio, es el peso de todo por encima de ese punto por unidad de área. El esfuerzo vertical debajo de una capa uniforme de la superficie con la densidad, y el grosor es, por ejemplo: Donde es la aceleración debida a la gravedad, y es la unidad de peso de la capa superpuesta. Si hay varias capas de suelo o el agua por encima del punto de interés, el esfuerzo vertical se puede calcular sumando el producto de la unidad de peso y el espesor de todas las capas suprayacentes. El estrés total aumenta al aumentar la profundidad en proporción a la densidad del suelo suprayacente. No es posible calcular la tensión total horizontal de esta manera. Empujes laterales se tratan en otro lugar. Presión de poros

Si no hay flujo de agua de los poros se producen en el suelo, las presiones de agua de poro serán hidrostática. La tabla de agua se encuentra en la profundidad en la que la presión del agua es igual a la presión atmosférica. Para condiciones hidrostáticas, la presión del agua se incrementa linealmente con la profundidad por debajo del nivel freático:

Donde es la densidad del agua, y es la profundidad por debajo del nivel freático. La acción capilar Debido a la tensión superficial del agua se levantará en un pequeño tubo capilar por encima de una superficie libre de agua. Del mismo modo, el agua se elevará por encima de la capa freática en los pequeños espacios de los poros alrededor de las partículas del suelo. De hecho, el suelo puede ser completamente saturado por alguna distancia por encima de la tabla de agua. Por encima de la altura de la saturación capilar, el suelo puede estar húmedo, pero el contenido de agua disminuye con la elevación. Si el agua en la zona capilar no se está moviendo, la presión del agua obedece a la ecuación de equilibrio hidrostático, pero tenga en cuenta que, es negativo por encima de la tabla de agua. Por lo tanto, las presiones hidrostáticas son negativos por encima del nivel freático. El espesor de la zona de saturación capilar depende del tamaño de los poros, pero típicamente, las alturas varían entre un centímetro o así para la arena gruesa a decenas de metros para un limo o arcilla. De hecho, el espacio de los poros del suelo es un ejemplo fractal uniforme se ha encontrado un conjunto de fractales distribuidos uniformemente Ddimensionales promedio de tamaño lineal L. Para el suelo arcilloso que L = 0,15 mm y D = 2,7. La tensión superficial del agua explica por qué el agua no drena fuera de un castillo de arena húmeda o una bola de arcilla húmeda. Presiones de agua negativos hacen que el palo de agua a las partículas y tiran de las partículas entre sí, la fricción en los contactos de partículas hacer un castillo de arena estable. Pero tan pronto como un castillo de arena húmeda se sumerge por debajo de una superficie de agua libre, las presiones negativas se pierden y el castillo se derrumba. Teniendo en cuenta la ecuación de la tensión efectiva, si la presión del agua es negativo, el esfuerzo efectivo puede ser positivo, incluso en una superficie libre. La presión de poro negativa atrae las partículas entre sí y hace que las partículas de compresión a las fuerzas de contacto de partículas. Presiones intersticiales negativos en suelos arcillosos pueden ser mucho más potente que los de arena. Presiones de poros negativas explican por qué los suelos arcillosos se encogen cuando se secan y se hinchan cuando se

humedecen. La hinchazón y la contracción pueden causar una angustia mayor, especialmente para estructuras ligeras y carreteras. En secciones posteriores de este artículo abordar las presiones de poros para problemas de filtración y consolidación

Clasificación de suelos Los ingenieros geotécnicos clasifican los tipos de partículas del suelo mediante la realización de pruebas sobre muestras alteradas del suelo. Esto proporciona información acerca de las características de los propios granos de suelo. Cabe señalar que la clasificación de los tipos de granos presentes en un suelo no tiene en cuenta los efectos importantes de la estructura o tejido del suelo, términos que describen compacidad de las partículas y los patrones en la disposición de las partículas en un marco de transporte de carga como así como el tamaño de poro y las distribuciones de fluido de los poros. Ingenieros geólogos también clasifican los suelos en función de su génesis y la historia de deposición. 1. Clasificación de los granos del suelo

En los EE.UU. y otros países, el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos se utiliza a menudo para la clasificación del suelo. Otros sistemas de clasificación son la norma británica BS5390 y el sistema de clasificación de suelos AASHTO. 1.1CLASIFICACIÓN DE LAS ARENAS Y GRAVAS En los USCS, gravas y arenas se clasifican en función de su granulometría. Para los USCS, gravas pueden darse el símbolo de clasificación GW, GP, GM, o GC. Asimismo arenas pueden clasificarse como SW, SP, SM o SC. Arenas y gravas con un pequeño pero no despreciable cantidad de multas pueden dar una clasificación dual como SW-SC. 1.2 LÍMITES DE ATTERBERG

Las arcillas y limos, a menudo llamados "suelos de grano fino», se clasifican en función de sus límites de Atterberg, los límites de Atterberg más utilizados son el límite líquido, límite plástico, y el límite de contracción. El límite de contracción corresponde a un contenido de agua por debajo del cual el suelo no se encogerá cuando se seca. El límite líquido y límite plástico son límites arbitrarios determinados por la tradición y la convención. El límite líquido se determina mediante la medición del contenido de agua para que una ranura se cierra después de 25 golpes en una prueba estándar. Alternativamente, un aparato de ensayo de cono caída puede ser utilizado para medir el límite líquido. La resistencia al corte sin drenaje del suelo remolded en el límite líquido es de aproximadamente 2 kPa. El límite plástico es el contenido de agua por debajo del cual no es posible para rodar por la mano del suelo en cilindros de diámetro 3 mm. El suelo se agrieta o se rompe, ya que se bajó de este diámetro. Remolded suelo en el límite plástico es bastante rígido, que tiene una resistencia al corte sin drenaje del orden de aproximadamente 200 kPa. El índice de plasticidad de una muestra de suelo en particular se define como la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico de la muestra, es un indicador de la cantidad de agua las partículas de suelo en el espécimen pueden absorber. El índice de plasticidad es la diferencia en el contenido de agua entre estados cuando el suelo es relativamente blando y el suelo es relativamente quebradiza cuando se moldea a mano. 1.3 CLASIFICACIÓN DE LOS LIMOS Y ARCILLAS

De acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, limos y arcillas se clasifican por el trazado de los valores de su índice de plasticidad y el límite líquido en un gráfico de plasticidad. El A-Line en la tabla separa arcillas de sedimentos. LL = 50% separa los suelos de alta plasticidad de los suelos de baja plasticidad. Un suelo que las parcelas sobre el A-line y ha LL> 50% serían, por ejemplo, se clasifica como CH. Otras posibles clasificaciones de limos y arcillas son ML, CL y MH. Si el Atterberg limita parcela en la región "tramado" en el gráfico cerca del origen, los suelos tienen la clasificación dual 'CL-ML.

ÍNDICES RELATIVOS A LA RESISTENCIA DEL SUELO -ÍNDICE DE LIQUIDE

Los efectos del contenido del agua en la resistencia de los suelos saturados pueden ser cuantificados por el uso del índice de liquidez oleche:

-DENSIDAD RELATIVA La densidad de arenas (suelos sin cohesión) está caracterizada a veces por su densidad relativa,

-----PERMEABILIDAD

EN

SUELOS

(ARENA,

ARILLA Y LIMO) COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD El coeficiente de permeabilidad es una característica de los suelos, específicamente está ligado a la Ley de Darcy que se refiere al flujo de fluidos a través de los suelos. El coeficiente de permeabilidad, generalmente representado por la letra k, es extremadamente variable, según el tipo de suelo. Clasificación de los suelos según su coeficiente de permeabilidad:

Grado de permeabilidad

Valor de k (cm/s)

Elevada

Superior a 10 -1

Media

10 -1 a 10 -3

Baja

10 -3 a 10 -5

Muy baja

10 -5 a 10 -7

Prácticamente impermeable

Menor de 10 -7

En la tabla siguiente se dan algunos valores orientativos.

Tipo de formación o suelo

Valor de k (cm/s)

Depósitos fluviales

-

Ródano, en Genissiat

Hasta 0.40

Pequeños

ríos

de

los Alpes orientales

0.02 - 0.16

río Missouri

0.02 - 0.20

río Misisipi

0.02 - 0.12

Depósitos glaciares

-

Llanura de aluvión

0.05 - 2.00

Esker, Westfield, Mass.

0.01 - 0.13

Delta, Chicopee, Mass.

0.0001 - 0.015

Till morrénico

Menor de 0.0001

Depósitos eólicos

-

Arena de médano

0.1 - 0.3

Loes

1

(+ ó -) 0.001

Tierra loésicas

(+ ó -) 0.0001

Depósitos lacustres y marinos (no costeros)

-

Arena muy fina uniforme (Ua = 5 - 2)2 0.0001 - 0.0064 "Hígado de Toro"3 "Hígado de Toro" Arcilla

4

0.0001 - 0.0050 0.00001 - 0.0001 Menor 0.0000001

de

PERMEABILIDAD EN ARENAS

La partícula más grande del suelo es un grano de arena, que tiene un tamaño de 0,5 a 2 mm. Debido a que las partículas de arena son grandes y de forma irregular, encastran holgadamente, lo que deja grandes espacios entre las partes integrantes; estos espacios permiten que el agua y otros fluidos atraviesen el suelo sin obstrucciones. Los nutrientes que se disuelven en el agua también drenan rápidamente y, como resultado, los suelos arenosos tienden a ser ligeros, secos y poco fértiles. PERMEABILIDAD EN LIMOS

Una única partícula de limo tiene un diámetro aproximado de 0,05 a 0,002 mm, por lo tanto, es 10 veces más pequeña que una partícula de arena. Aunque son mucho más pequeñas que la arena, las partículas de limo tiene una forma similar; no obstante, tienden a estar recubiertas de arcilla. En consecuencia, los suelos limosos se comportan como los arenosos y los arcillosos, permiten el paso de una poca cantidad de agua, pero retienen la suficiente humedad como para evitar que el suelo se seque. El limo tiene un tamaño de partícula ligeramente más grande en comparación con la arcilla, lo que le confiere una mayor capacidad de drenar. Aun así es un tipo de suelo poco permeable y tomará 200 días para drenar 40 pulgadas (101,6 cm) de líquido.

PERMEABILIDAD EN GRAVAS

Si la permeabilidad de las gravas es muy elevada, las perdidas de las cargas en este nivel seran despreciados y por lo tanto, el potencial hidraulico sera el mismo en cualquier punto e igual al nivel piezometrico que coincide con el nivel freatico En geología y en construcción, se denomina grava a las rocas de tamaño comprendido entre 2 y 64 milímetros. Pueden ser producidas por el ser humano, en cuyo caso suele denominarse «piedra partida» o «caliza», o

resultado de procesos naturales. En este caso, además, suele suceder que el desgaste natural producido por el movimiento en los lechos de ríos haya generado formas redondeadas, en cuyo caso se conoce como canto rodado. Existen también casos de gravas naturales que no son cantos rodados.

PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

1.- DEFINICIÓN. Se define a la plasticidad, como la propiedad de un material por la cual es capaz de soportar deformaciones rápidas sin rebote elástico, sin variación volumétrica apreciable y sin demorarse ni agrietarse. 2.- ÍNDICE PLASTICO (IP).

Ip = L.L – L.P.

L. L. = Límite Líquido, frontera convencional entre los estados semilíquido y plástico; es el contenido de humedad, en porcentaje en porcentaje de peso del suelo seco. L: P. = Límite Plástico, frontera convencional entre los estados plástico y semisólido; es el contenido de humedad más bajo, para el cual el suelo comienza a fracturarse, cuando es amasado en rollitos de 3mm de diámetro. 3.- ECUACIÓN DE LA CURVA DE FLUIDEZ. W = –FW Log N + C W = Contenido de agua, porcentaje del peso seco. FW = Índice de Fluidez, pendiente de la curva de fluidez, igual a la variación del contenido de agua, correspondiente a un ciclo de la escala logarítmica. N = Número de golpes.

C = Constante que representa la ordenada en la abscisa de 1 golpe; se calcula prolongando el trazado de la curva de fluidez.

4.- ÍNDICE DE TENACIDAD S1 = 25 gr/cm3; resistencia al esfuerzo cortante de los suelos plásticos, en el Límite Líquido. S2 = Resistencia al esfuerzo cortante correspondiente al límite plástico, cuyo valor puede usarse para medir la tenacidad de una arcilla. El índice de tenacidad varía entre el rango siguiente: 1 < TW < 3

5.- LIMITE DE CONTRACCIÓN (Lc). Es la temperatura a partir de la cual el volumen de la muestra cesa de disminuir cuando su contenido de humedad decrece; es decir al llegar a un cierto contenido, el fenómeno de reatracción cesa y aunque el suelo siga perdiendo agua, su volumen permanece constante; al contenido de humedad en este momento, expresado en porcentaje de suelo seco se llama Límite de Contracción.

CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en las construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.

DESCRIPCIÓN Al observar los depósitos de material muy suaves situados en el fondo de una masa de agua, por ejemplo un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el tiempo y aumentan las cargas sobre el suelo, se les llama proceso de consolidación.

Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación permanece esencialmente igual la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal. Así, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir

sólo

en

la

dirección

vertical,

proceso

denominado

consolidación unidimensional. La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. Es un proceso asintótico, es decir, que al comienzo es más veloz, y se va haciendo cada vez más lento, hasta que el suelo llega a una nueva situación de equilibro en la que ya no se mueve. El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre él puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, fisuración e incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario pre-consolidar el suelo antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por ejemplo, un edificio o una carretera. La pre consolidación se hace el terreno con un peso semejante o mayor que el que deberá soportar una vez construida la obra, para esto se deposita en la zona interesada una cantidad de tierra con el peso equivalente de la obra.

VELOCIDAD DE CONSOLIDACION - CONSOLIDACION

DE SUELOS La consolidación es un proceso que se produce en los suelos y consiste en la reducción del volumen total del suelo provocado por la colocación de una carga o el drenaje del terreno. Dependiendo del material la consolidación puede variar entre un proceso en segundos (como la arena) o un proceso que dure décadas como la arcilla debido a la diferencia de conductividad hidráulica. A partir de la diferencia en el tiempo de la consolidación, podemos hablar de consolidación primaria (duración de meses o unos pocos años) y consolidación secundaria (décadas o cientos de años). ANEXO 7

PROCESO DE CONSOLIDACION: Cuando

el

suelo

se

somete

a

una

sobrecarga,

los

esfuerzos totales se

incrementan en esa misma cuantía. En suelos saturados, esto conduce al incremento de la presión de poros; pero dado que el agua no resiste esfuerzos cortantes, sin que se modifique el nuevo esfuerzo total, el exceso de presión intersticial se disipa a una velocidad controlada por la permeabilidad k del suelo, con lo que el esfuerzo efectivo se va incrementando a medida que el agua fluye. ANEXO 8

CONSECUENCIAS DE LA CONSOLIDACIÓN     

Incremento en el esfuerzo efectivo Reducción en el volumen de vacíos Reducción en el volumen total Asentamientos en el terreno Asentamientos en la estructura

PERMEABILIDAD Y CONSOLIDACIÓN

 SUELOS ARENOSOS - Qué alta: el asentamiento ocurre rápidamente, generalmente al final de la construcción.  SUELOS ARCILLOSOS - Que baja: el asentamiento ocurre lentamente, estructura sique asentándose durante anos después de la construcción.

RELACIONES DE PESOS Y VOLÚMENES Peso específico del suelo: Es la relación entre el peso del suelo y su volumen. También se denomina peso volumétrico; es decir peso de dicho suelo contenido en la unidad de volumen. o = Peso específico del agua destilada; a una temperatura de 4°C y 01 atmósfera de presión (a nivel del mar), es igual a 1.0 gr/cm3. En Mecánica de Suelos relacionamos el peso de las distintas fases con sus volúmenes correspondientes: En el suelo se distinguen los siguientes pesos específicos o pesos volumétricos: PESOS ESPECIFICOS ABSOLUTOS 1.- Peso específico de sólidos = s: También se denomina: Peso específico real s (gr/cm3) Peso específico verdadero 2.- Peso especifico del aga contenida en el suelo = w w = (gr/cm3) Su valor varía con la temperatura y difiere muy poco del o A temperatura 0°C w = 0.95gr/cm3; a temperatura 100°C w = 0.99gr/cm3 En problemas prácticos ambos se toman como iguales: w = o = 1 gr/cm3 3.- Peso específico total de la muestra de suelo: m (gr/cm3) También se denomina: Peso específico húmedo, peso específico aparente Peso volumétrico del suelo, peso volumétrico húmedo del suelo PESOS ESPECIFICOS RELATIVOS (S): Peso específico relativo: Se define como la relación entre el peso específico de una sustancia y el peso específico del agua.

S=

SIN UNIDADES 1.- Peso específico relativo de sólidos: También se llama: Gravedad específica

Ss

w = densidad del agua = 1000kg/mm3 2.- Peso específico relativo de masa del suelo: Se conoce como peso volumétrico relativo

Sm de la masa de suelo.

RELACIONES VOLUMÉTRICAS Son de gran importancia, para el manejo comprensible de las propiedades mecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido físico. 1.- Relación de vacíos (e): Se llama también proporción de vacíos ó índice de poros e Es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de sólidos Teóricamente “e” puede variar desde 0 hasta el "

En la práctica, según Juárez Badillo: 0.25 " e " 15 e = 0.25, se trata de arenas muy compactas con finos e = 15, se trata de arcillas altamente compresibles 2.- Porosidad (): Porosidad de un suelo es la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de su masa. (%) Los valores de pueden variar: 0 " " 100% Si = 0, es un suelo ideal con solo fase sólida Si = 100%, solo sería un espacio vacío (imposible). Los valores de , en la práctica varían: 20% " " 95% Si = 20%, Se trata de arenas muy compactas con finos Si = 95%, Se trata de arcillas altamente compresibles Según Meter L. Berry - David Reid: En suelos granulares: Estado más suelto: Corresponde al máximo volumen de vacíos: emáx = 0.91, = 47.6% Estado más denso: Corresponde al mínimo volumen de vacíos: emin = 0.35, = 26% En la práctica los valores extremos para suelos granulares: Arenas bien graduadas: 0.43 " e " 0.67; Arenas de tamaño uniforme: 0.51 " e " 0.85 Arenas bien graduadas: 30% " " 40%; Arenas de tamaño uniforme: 34% " " 46% En suelos cohesivos: La proporción de vacíos es mucho más alta que en suelos granulares, ello se debe a la actividad electroquímica asociada con las partículas de mineral de arcilla: 0.55 " e " 5 ; 35% " " 83% Turba: Se caracteriza por tener alto contenido de materia orgánica y una gran capacidad para retener y almacenar agua, los valores de “e” están en rango de 10 - 15. Por tanto, un depósito típico de turba de 3.0m de espesor podrá haber menos de 300mm materia sólida La turba es un material muy compresible y los depósitos superficiales podrían experimentar una deformación del 50% o más si es sometido a la acción de una carga equivalente a 1.0m de suelo de relleno. 3.- Grado de saturación (Gw): De un suelo expresa la proporción de vacíos ocupada por el agua. Se define por la relación entre el volumen del agua y el volumen de sus vacíos. También se conoce como humedad relativa del suelo.

Gw(%) Los valores de Gw pueden variar de: 0% "Gw " 100% Si Gw = 0, es un suelo seco Si Gw = 100%, Es un suelo totalmente saturado 4.- Contenido de humedad ó agua de un suelo (w): Expresa la proporción de agua presente en el suelo. Es la relación entre el peso de agua del suelo y el peso de su fase sólida. Generalmente se expresa en porcentaje.

W(%) , también Teóricamente los valores varían de: 0 "w " " En la naturaleza la humedad de los suelos varia entre límites muy amplios; por ejemplo: Los suelos de los valles de México tienen humedades normales entre 500 - 600% En arcillas Japonesas se han registrado contenidos de agua de 1200 - 1400%. 5.- El contenido de aire (Ar): Expresa la proporción de aire presente en el suelo. Es la relación entre el volumen de aire y el volumen total de la muestra de suelo.

0 " Ar " Tabla 1.1: Propiedades de algunos suelos naturales (basadas en Terzaghi y Peck 1967) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------Contenido de Porosidad Relación de humedad Vacíos Gw = 1 Densidad (Mg/m3) Descripción (%) e w (%) d s -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Arena uniforme suelta 46 0.85 32 1.44 1.89 Arena uniforme densa 34 0.51 19 1.75 2.08 Arena bien graduada suelta 40 0.67 25 1.59 1.98 Arena bien graduada densa 30 0.43 16 1.86 2.16

Tilita glacial bien graduada 20 0.25 9 2.11 2.32 Arcilla glacial blanda 55 1.20 45 1.21 1.76 Arcilla glacial dura 37 0.60 22 1.69 2.06 Arcilla ligeramente orgánica blanda 66 1.90 70 0.92 1.57 Arcilla muy orgánica blanda 75 3.00 110 0.68 1.43 Arcilla montmorilonotoca blanda (bentonita) 84 5.20 194 0.44 1.28 Turba amorfa 91 10 500 0.18 1.09 Turba fibrosa 94 15 1,000 0.09 1.03 d = densidad seca s = densidad saturada

DENSIDAD Densidad absoluta: De un cuerpo es la masa de dicho cuerpo contenida en la unidad de volumen, sin incluir sus vacíos. Se le puede llamar simplemente densidad.

Densidad aparente: Es la masa de un cuerpo contenida en la unidad de volumen, incluyendo sus vacíos.

Densidad relativa: De un sólido, es la relación de su densidad a la densidad absoluta del agua destilada. , ó también Donde:

Ps = Peso de la partícula sólida en gramos Vs = Volumen de sólidos en Cm3 Vt = Volumen de sólidos más volumen de vacíos, en cm3 Dw = Densidad absoluta del agua destilada a temperatura de 4°C; su valor es 1 gr/cm3 Los suelos que contienen partículas gruesas en su mayor parte se les determina la densidad relativa aparente, y a los suelos que están formados por gran cantidad de partículas finas se les determina la densidad relativa absoluta

SUELOS SATURADOS En un suelo saturado Gw = 100% y el Vv = Vw, significa que todos los vacíos están llenos de agua; en consecuencia esta conformado por dos fases: VOLÚMENES PESOS e=Vv = Vw F.L Ww =Vww = ew 1+e = Vm Wm = w(Ss+e) 1= Vs F.S Ws =Ssw

1.- PESOS: Asumiendo que Vs = 1u3 a) Peso de Sólidos:

; y

b) Peso del agua:

Como Vs

=

1

;

Pero:

* Ahora en función de: e

(porque Vs =

1

u3);

Pero

Por tanto, reemplazando en (*): c) Peso total de la muestra de suelo:

2.- VOLUMEN DE LA MUESTRA

FORMULAS:

 (*)

Para

evaluar

la

proporción

de

vacíos,

partimos

de:

Remplazamos

valores

de:

y en (*)

 Peso específico relativo de la masa:

y

Reemplazando: Wm y Vm, tenemos: ; también reemplazando valor de “e”

Otra en Sm

fórmula

en

función

de n;

Reemplazando

 Peso específico de la muestra de suelo Densidad saturada

,

ó

también

COMPACTACIÓN

La compactación es el proceso realizado generalmente por medios mecánicos, por el cual se produce una densificación del suelo, disminuyendo su relación de vacíos. El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las propiedades geotécnicas del suelo, de tal manera que presente un comportamiento mecánico adecuado.

VENTAJAS Aumento de resistencia y capacidad de carga - Reducción de la compresibilidad - Disminución de vacíos. - Mejora el comportamiento esfuerzo-deformación del suelo. - Incremento de estabilidad de taludes de terraplenes APLICACIÓN - Terraplenes para caminos y ferrocarriles - Cortinas para presas de tierra - Diques - Pavimentos - Mejoramiento de terreno natural para cimentación

CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES DEL SUELO POR LA COMPACTACIÓN FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓN 1. Tipo de Suelo Tiene influencia la granulometría del suelo, forma de sus partículas, contenido de finos, cantidad y tipo de minerales arcillosos, gravedad específica, entre otros. De acuerdo a la naturaleza del suelo se aplicarán técnicasadecuadas en el proceso de compactación En laboratorio, un suelo grueso alcanzará densidades secas altas para contenidos óptimos de humedad bajos, en cambio los suelos finos presentan valores bajos de densidades secas máximas y altos contenidos óptimos de humedad.

CURVAS DE COMPACTACIÓN PARA DISTINTOS SUELOS 2. Energía Específica

La energía específica es la presión aplicada al suelo por unidad de volumen, durante cualquier proceso de compactación. En laboratorio, la compactación por impacto queda definida por:

Donde: E: Energía Específica N: Número de golpes del pisón por capas n: Número de capas W: Peso del pisón compactador h: Altura de caída del pisón V: Volumen total del molde de compactación. Ensayo Próctor Modificado: Ee = 27.2 kg-cm/cm Ensayo Próctor Estándar: Ee= 6.1 kg-cm/cm El empleo de una mayor energía de compactación permite alcanzar densidades secas mayores y óptimos contenidos de humedad menores, esto se comprueba al analizar los resultados obtenidos con las pruebas Proctor Estándar y Proctor Modificado. 3. Método de Compactación En el campo y laboratorio existen diferentes métodos de compactación. La elección de uno de ellos influirá en los resultados a obtenerse. 4. La Recompactación En laboratorio, a veces se acostumbra a utilizar un mismo especímen para obtener todos los puntos de la curva, esto causa una deformación volumétrica de tipo plástico que causan las sucesivas compactaciones. La compactación muy intensa puede producir un fracturamiento de las partículas y originar un material susceptible al agrietamiento. 5. Humedad

La humedad que nos permite alcanzar una compactación óptima es el óptimo contenido de humedad, la cual nos permitirá alcanzar la densidad seca máxima. Si el contenido de humedad está por debajo del óptimo, el suelo es rígido y difícil de comprimir, originando densidades bajas y contenidos de aire elevados. Cuándo está por encima del óptimo, el contenido de aire se mantiene pero aumenta la humedad produciendo la disminución de la densidad seca. 6. Sentido de recorrido de la escala de humedad En las pruebas de laboratorio, tiene influencia también el sentido en que se recorre la escala de humedades al efectuar la compactación, se obtienen curvas diferentes si se compacta comenzando con un suelo húmedo y luego se va agregando agua, o si se empieza con un suelo húmedo y luego se va secando. En el primer caso se obtienen densidades secas mayores ya que al agregar el agua está tenderá a quedar en la periferia de los grumos, penetrando en ellos después de un tiempo, por lo tanto la presión capilar entre los grumos es pequeña favoreciendo la compactación. En el segundo caso se obtienen densidades secas menores, ya que al evaporarse el agua e irse secando el suelo, la humedad superficial de los grumos se hace menor que la interna, aumentando la presión capilar haciendo más difícil la compactación. 7. Temperatura y presencia de otras sustancias Dependiendo de la temperatura puede producirse la evaporación ó condensación del agua, la presencia de sustancias extrañas, puede también producir variación del resultado en la obtención de la densidad seca. LA CURVA DE SATURACIÓN La curva de saturación representa las densidades de un suelo en estado de saturación, es decir cuando el volumen de vacíos es cero, razón por la cual se le conoce también como “Curva de cero vacíos de aire” o de "saturación completa" Esta curva es prácticamente paralela a la rama derecha de la curva de compactación y varía en función del peso específico de sólidos del material.

La curva del de saturación es una ayuda para dibujar la curva de compactación. Para los suelos que contienen más de un 10% de finos las dos curvas generalmente se hacen aproximadamente paralelas en el lado húmedo de la curva de compactación entre el 92% y 95% de saturación a contenidos de humedad muy por encima del óptimo. Teóricamente, la curva de compactación no puede cruzar a la derecha de la curva del 100% de saturación. Si ocurre así, hay un error en la gravedad específica de los sólidos, en las medidas, en los cálculos, en los procedimientos de ensayo, o en el gráfico.

CAPILARIDAD

Ascensión del agua por encima del nivel freático del terreno a través de los espacios intersticiales

del

suelo,

en

un

movimiento

contrario

al

de

la

gravedad.

El movimiento ascendente del agua en un tubo capilar representa el fenómeno de capilaridad. Dos fuerzas son responsables por la capilaridad: 1 – atracción del agua por superficies sólidas (adhesión o adsorción) y 2 – tensión superficial del agua, que en gran parte está debida a la atracción entre las moléculas de agua (cohesión).

Las fuerzas de cohesión entre moléculas de agua y de adhesión entre el agua y superficies sólidas en un sistema suelo-agua. Esas fuerzas son en gran parte, resultado de los puentes de hidrógeno representados por las líneas punteadas.

La fuerza de adhesión o adsorción disminuye rápidamente con la distancia de la superficie sólida. La cohesión entre moléculas de agua resulta en la formación de agrupaciones temporales que están constantemente cambiando de tamaño y forma a medida que moléculas individuales de agua son liberadas o se unen a otras. La cohesión entre moléculas de agua también hace que la fase sólida se restrinja indirectamente la libertad del movimiento del agua hasta determinada distancia, además de la interface sólidolíquido. Teoría del Tubo Capilar

Donde: P: Es el peso de la columna de agua F: Fuerza de ascensión capilar: T: tensión superficial del agua por unidad de línea de contacto entre el agua y el tubo (≅0,0764 g/cm para agua pura y vidrio limpio). h: altura de la ascensión capilar;

d: diámetro del tubo γ = peso específico del agua α = ángulo de contacto (en el caso del agua y vidrio limpio este ángulo es cero).

Observaciones: En suelos arenosos es común que la ascensión capilar alcance alturas del orden de 30cm a 50cm. Sin embargo, en terrenos arcillosos la capilaridad puede alcanzar hasta los 80 m de Según Souza Pinto (2003), la altura de ascensión capilar máxima es de pocos centímetros para pedregullos, 1 a 2 metros para arenas, 3 a 4 metros para el limo y decenas de metros para las arcillas. Fórmula Empírica de Hazen Puede ser empleada para una estimativa grosso modo de la altura de la ascensión capilar.

La Importancia de los Fenómenos Capilares 

En la construcción de pavimentos de carreteras: si el terreno donde se funda un pavimento está constituido por un suelo limoso y el nivel freático está poco profundo, para evitar la ascensión capilar de agua es necesario substituir el material limoso por otro con menor potencial de capilaridad.



La contracción de los suelos: Cuando toda la superficie de un suelo está sumergida en agua, no hay fuerza capilar, pues α = 90º. Sin embargo, a medida que el agua va siendo evaporada, se van formando meniscos apareciendo fuerzas capilares que aproximan las partículas.



Cohesión aparente de arenas húmedas: Si la arena fuese seca o saturada, la cohesión se deshace. Los meniscos se deshacen cuando el movimiento entre los granos aumenta y las deformaciones son muy grandes.

Sifón Capilar: Observado en las presas, el sifón, o sifonamiento capilar consiste en la filtración del agua bajo el núcleo impermeable de la presa.

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El proceso de Escorrentía o Escurrimiento. La escorrentía (o escurrimiento) se define como aquella parte de la lluvia, del agua de deshielo y/o del agua de irrigación que no llega a infiltrarse en el suelo, sino fluye hacia un cauce

fluvial,

desplazándose

sobre

la

superficie

del

mismo.

Se

denomina

también escorrentía superficial o de superficie. La escorrentía también comprende el agua que llega al cauce fluvial con relativa rapidez justo debajo de la superficie. Junto con la escorrentía superficial, este flujo, que se denomina interflujo o flujo subsuperficial, constituye el volumen de agua que en hidrología se conoce generalmente como escorrentía o escurrimiento. El motivo principal del estudio del proceso de escorrentía es la necesidad de estimar la cantidad de agua que alcanza rápidamente el cauce fluvial. La escorrentía es el elemento más importante de la predicción de crecidas y puede consistir de agua pluvial o del agua generada por el derretimiento de la nieve y del hielo. Las condiciones en la cuenca hidrológica determinan la proporción de lluvia o nieve que se transforma en escorrentía. Conociendo la cantidad de agua esperada en forma de escorrentía, pueden utilizarse otras herramientas, como el hidrograma unitario, para calcular el caudal o gasto correspondiente que se descargará en el cauce. El movimiento del agua en el suelo es el resultado de tres procesos físicos: entrada, transmisión

y

almacenamiento.

El

proceso

de entrada,

que

también

se

denomina infiltración, ocurre en el límite entre el agua y la superficie del suelo. La transmisión es la percolación, tanto vertical como horizontal, que puede producirse a cualquier profundidad en la capa del suelo. El almacenamiento puede ocurrir en cualquier parte del perfil del suelo y se manifiesta como un aumento en la humedad del suelo.

En términos generales, las condiciones ambientales que influyen en estos tres procesos se dividen en dos categorías principales: efectos naturales y efectos antropogénicos. A diferencia de los procesos naturales, que pueden tener varios efectos, la actividad humana suele reducir la cantidad de agua que penetra en el perfil del suelo y, por consiguiente, aumenta la escorrentía en la superficie del suelo, con todos sus conocidos. Empleamos los términos cuenca, cuenca de drenaje y cuenca hidrológica (o hídrica o hidrográfica) para describir el área que contribuye a la escorrentía. En términos generales, la escorrentía comienza en la divisoria de las aguas que marca el perímetro de la cuenca. Toda la escorrentía dentro de una cuenca drena en un único sitio, es decir, la salida o desagüe de la cuenca. Si el índice de precipitación excede la capacidad de infiltración, se produce escorrentía superficial. La escorrentía superficial equivale al índice de pluviosidad o a la velocidad de deshielo menos la capacidad de infiltración.

ERIC E. ANDRADE A.

Resistencia al corte de los suelos

La

propiedad de los suelos soportar cargas y conservar su estabilidad, depende de la resistencia al corte de los suelos. Cualquier masa de suelo se rompe cuando esta resistencia

es

superada.

Leonards define la resistencia al corte, siendo como la “tensión de corte sobre el plano de ruptura”, en el momento de la ruptura. Haefeli afirma que “entre las tres propiedades principales de un suelo la compresibilidad, la permeabilidad y la resistencia al corte; la más importante y más difícil de determinar experimentalmente es esta última” las dos primeras propiedades son independientes de la tercera la resistencia de corte depende no solamente de la permeabilidad, sino también de la compresibilidad del suelo. De acuerdo con la ecuación de Coulomb: t = c+s.tg f se puede afirmar que la resistencia al corte de un suelo se compone básicamente de dos componentes: la cohesión y el ángulo de rozamiento entre las partículas.

Se considera ángulo de rozamiento interno de un suelo, al ángulo que las partículas hacen entre sí debido a las fuerzas de rozamiento. La cohesión resulta de la presión capilar del agua contenida en los suelos. Puede también deberse a las fuerzas electroquímicas de atracción de las partículas de arcilla. Los parámetros de cohesión y ángulo de rozamiento de un suelo no son constantes de material. En la determinación experimental de la resistencia al corte de los suelos hay que reproducir en la práctica tantas veces cuando sea posible, las condiciones a que será sujeto en la realidad por la obra a implantar Tipos de ensayo de corte La resistencia al corte de un suelo es habitualmente determinada en laboratorio por uno de los siguientes ensayos: 

ensayo de corte directo El ensayo de corte directo consiste en hacer deslizar una porción de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la acción de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano del movimiento.



ensayo de compresión triaxial



ensayo de compresión simple Las muestras utilizadas para estos ensayos o bien son indeformadas o entonces siendo deformadas, deben reproducir las condiciones se pretenden alcanzar en la obra.

Clasificación de los ensayos de corte triaxiales Para reproducir diferentes condiciones de solicitación existentes en los macizos que se encuentran en la vida real, los ensayos de corte se clasifican en tres grupos principales: 

ensayos lentos, o con drenaje



ensayos rápidos, o sin drenaje



ensayos rápidos o con pre consolidación en los ensayos lentos con drenaje las tensiones s3 y s1 son aplicadas lentamente y con la válvula abierta, para disipar constantemente la atención neutra. En los ensayos rápidos y sin drenaje, las tensiones s3 y s1 son aplicadas rápidamente y con la válvula cerrada. En los ensayos con pre consolidación, la tensión s3 es aplicada lentamente y la tensión s1 aplicada rápidamente. En cualquiera de los ensayos de compresión triaxial la tensión principal puede crecer o decrecer durante corte como es el caso de una excavación o de un terraplén.

Figura: Evolución de los estados de tensión en situación de terraplén o excavación Los valores de la cohesión y el ángulo de rozamiento de un suelo, no son parámetros constantes del suelo pero si coeficientes empíricos que pueden variar en largos intervalos para un mismo suelo conforme las varias y posibles condiciones de pre compresión, drenaje y otras variables. Ensayos de caracterización de la resistencia al corte de los suelos 1) Ensayos de laboratorio 1.

Triaxial

2.

Corte Directo

3.

Corte directo simple a)

Ensayo triaxial: permite el control de las tensiones totales, tensiones efectivas,

tensiones neutras y deformaciones durante el corte.

–

Ensayo consolidado no drenado (CU): son conocidos por ensayos rápidos;

–

ensayo consolidado drenado (CD): el drenaje es permanente (siempre ocurre

drenaje). La tensión neutra es siempre nula. No se genera exceso de tensión neutra. De esta forma las tensiones totales son iguales a las tensiones efectivas. Este ensayo se considera un ensayo lento. Ventajas del ensayo triaxial: –

permite el control del drenaje

–

no hay ruptura progresiva

–

permite el ensayo en diversas trayectorias

Desventajas del ensayo triaxial: –

b)

dificulta en el moldeado de probetas de arena

Ensayo de corte directo: durante el ensayo se pueden realizar lecturas

–

deformación horizontal

–

deformación vertical

–

fuerza cortante aplicada

Este ensayo tiene ventajas en arenas y cuando conocemos el plano donde ocurre la ruptura. El plano de ruptura está previamente definido. La ruptura es progresiva, sucede inicialmente en el borde de la caja y avanza hacia el centro. No hay control del drenaje. 2) Ensayos de campo a)

ensayo Vane test: consiste la rotación, a una velocidad estándar de un molinillo

(conjunto de cuatro láminas introducidas en el suelo a profundidad pretendida que gira y permite obtener un diagrama entre el momento torsor aplicado y el ángulo de rotación. Sondaje a percusión: ensayo de penetración dinámica (SPT); permite medir la resistencia del suelo a medida que va siendo perforado.

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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS SUELOS El suelo constituye el soporte indispensable sobre el que se asientan todos los ecosistemas terrestres, sirve no sólo como asiento para la vegetación, a la que nutre y sostiene, sino también sirve de soporte y medio de vida para una enorme cantidad de animales y microorganismos que en él se desenvuelven, siendo éstos los responsables directos del grado de porosidad de los suelos, de sus condiciones redox, de su pH, el tipo de vegetación que en él se asiente, y, sobre todo, van a determinar la intensidad y el tipo de los procesos de mineralización de la materia orgánica que van a tener lugar, así como su velocidad y productos finales obtenidos. El suelo constituye el límite en el cual los procesos meramente físico-químicos empiezan a hacerse biológicos, donde la geología trabaja codo con codo con la vida para establecer las más variadas combinaciones de colores, texturas, estructuras, pH, endopediones y epipedones que hacen posible la tan inmensa diversidad de biotas que existen sobre el planeta, pudiendo incluso favorecer en algunos casos la formación de microclimas localizados donde la biota existente no coincida con la predominante en esa zona. El presente trabajo pretende enfocar desde un punto de vista didáctico y ecológico la importancia que deben tener los suelos para un biólogo.

ANEXO 7

ANEXO 8

CASOS IMPORTANTES DE CONSOLIDACIÓN: o o o

Torre de Pisa Ciudad de México Bogotá

o

Uruguay: Terraplén de acceso al Puente del Río Santa Lucía, Ampliación de Pista de Aeropuerto de Carrasco, etc.

FASES DE CONSOLIDACIÓN Consolidación instantánea: reducción de vacíos por eliminación de aire. -

Primaria: reducción de volumen por la expulsión del agua. Fenómeno en el que se transfiere la carga soportada por el agua al esqueleto mineral, esta es la

-

consolidación propiamente dicha. Secundaria: cuando la consolidación se da por reajuste del esqueleto mineral y luego de que la carga está casi toda soportada por este y no por el agua.

ESTABILIDAD DE LAS LATITUDES La estabilidad de taludes es la teoría que estudia la estabilidad o posible inestabilidad de un talud a la hora de realizar un proyecto, o llevar a cabo una obra de construcción de ingeniería civil, siendo un aspecto directamente relacionado con la ingeniería geotécnica. La inestabilidad de un talud, se puede producir por un desnivel, que tiene lugar por diversas razones: 

Razones

geológicas: laderas

posiblemente

inestables, orografía acusada,

estratificación, meteorización, etc. 

Variación del nivel freático: situaciones estacionales, u obras realizadas por el hombre.



Obras de ingeniería: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minería.

Los taludes además serán estables dependiendo de la resistencia del material del que estén compuestos, los empujes a los que son sometidos o las discontinuidades que presenten. Los taludes pueden ser de roca o de tierras. Ambos tienden a estudiarse de forma distinta.

Tipos de inestabilidad

Desprendimientos o desplomes Desprendimientos o desplomes son movimientos de inestabilidad producidos por falta de apoyo, englobando a una escasa cantidad de terreno. Suele tratarse de rocas que caen por una ladera, debido a la pérdida del apoyo que las sustentaba. Entre los desprendimientos o desplomes, se puede incluir el caso del desplome de una columna rocosa en un acantilado, debido a la erosión en la base del mismo. pueden ser ocasionados por la naturaleza o por la humanidad.

Corrimientos Son movimientos que afectan a una gran cantidad de masa de terreno. Un tipo particular de corrimiento de tierra son los deslizamientos, que se producen cuando una gran masa de terreno o zona inestable, desliza con respecto a una zona estable, a través de una superficie o franja de terreno de pequeño espesor. Los deslizamientos se producen cuando en la franja se alcanza la tensión tangencial máxima en todos sus puntos. Estos tipos de corrimiento son ingenierilmente evitables. Sin embargo, los siguientes no lo son: 

Un flujo de arcilla se produce en zonas muy lluviosas afectando a zonas muy grandes. Los terrenos arcillosos, al entrar en contacto con el agua, se comportan como si alcanzasen el límite líquido, y se mueven de manera más lenta que los deslizamientos. Se da en pequeñas pendientes, pero en gran cantidad.



Licuefacción: se da en zonas de arenas limosas saturadas, o en arenas muy finas redondeadas (loess). Debido a la gran cantidad de agua intersticial que presentan, las presiones intersticiales son tan elevadas que un seísmo, o una carga dinámica, o la elevación del nivel freático, pueden aumentarlas, llegando a anular las tensiones efectivas. Esto motiva que las tensiones tangenciales se anulen, comportándose el terreno como un «pseudolíquido». Se produce, entre otros terrenos, en rellenos mineros.



Reptación: movimiento muy lento que se da en capas superiores de laderas arcillosas, de en torno a 50 centímetros de espesor. Está relacionado con procesos de variación de humedad estacionales. Se manifiestan en forma de pequeñas ondulaciones, y suelen ser signo de una posible futura inestabilidad generalizada.

Análisis cinemático de taludes en macizos rocosos

Análisis cinemático del mecanismo planar. Tomado de Armas-Zagoya, 2004.

En el análisis de taludes en macizos rocosos, se presentan bloques de roca delimitados por un sistema tridimensional de planos de discontinuidad. Se entiende por discontinuidad a todas aquellas estructuras geológicas (fallas, fracturas, diaclasas, estratificación, foliación, etc.) que forman dichos planos, los que comúnmente se conoce como fábrica estructural del macizo rocoso. Normalmente este tipo de discontinuidades son producto del tectonismo a la que fue sujeta la roca en un estado inicial de esfuerzos. Dependiendo de la orientación de las discontinuidades se tendrá un patrón de fracturamiento que delimitará los bloques de roca. Analizar la estabilidad de un talud realizado en macizos rocosos fracturados, es parte de dos procesos. El primero es analizar la fábrica estructural en el corte realizado para determinar si la orientación de las discontinuidades podría resultar en inestabilidad, a lo cual se conoce como orientación desfavorable del talud con respecto a las discontinuidades. Esta determinación es realizada por medio de un análisis estereográfico de la fábrica estructural junto con la posición del talud, a lo que se denomina análisis cinemático. Ya que ha sido determinada la cinemática en la cual se tiene posibilidad de falla del talud, el segundo paso requiere un análisis de estabilidad por el método de equilibrio límite para comparar las fuerzas resistentes a la falla contra las fuerzas causantes de la falla del talud. El rango entre estos dos sistemas de fuerzas se denomina factor de seguridad. Para poder realizar el análisis tridimensional de las familias de discontinuidades, se necesita hacer este tipo de proyección en un plano bidimensional. Para tal efecto existen dos tipos de proyecciones esféricas: una es la red estereográfica de Lambert o Schmidt, y la otra es la proyección de Wulff. Diversos autores dentro de la ingeniería geológica han aplicado ambas técnicas, las cuales son del todo idénticas y no hay ninguna dificultad para

utilizar un sistema u otro. La única limitación que existe es que al iniciar el análisis con cualquiera de los dos sistemas, éste deberá continuarse empleando hasta el término del proyecto o del estudio.

Métodos analíticos de cálculo

Método de las rebanadas, donde se estudia el equilibrio de cada rebanada

En ingeniería los cálculos buscan estimar el conjunto de fuerzas que actúa sobre la porción de tierra. Si las fuerzas disponibles para resistir el movimiento son mayores que las fuerzas que desequilibran el talud entonces se considerará estable. El factor de seguridad es el cociente entre ambas y tiene que ser mayor que 1 para considerar el talud estable:

En caso de terremoto, infiltración de agua, obras descontroladas u otro tipo de causa el equilibrio puede romperse, las fuerzas desequilibradoras ser mayores de las estimadas y producir finalmente la rotura. Para calcular las fuerzas se pueden emplear los siguientes métodos.

Método de las rebanadas El método de las rebanadas es un método para analizar la estabilidad de un talud en dos dimensiones. La masa que se desliza por encima de la fractura se divide en gran número de rebanadas. Las fuerzas actuando en cada rebanada se obtienen de considerar el equilibrio mecánico de cada una.

Método de Bishop

El método modificado (o simplificado) de Bishop 1 es una extensión del método de las rebanadas. En este método se realizan varias suposiciones que permiten hacer cálculos más fáciles: 

Las fuerzas en las caras de cada rebanada son horizontales.

Se ha comprobado que este método genera factores de seguridad desviados un pequeño porcentaje de los valores "correctos"

Donde:

C: es la cohesión efectiva : es el ángulo de rozamiento interno b: es el ancho de cada rebanada, asumiendo que todas tienen el mismo espesor W: es el peso de cada rebanada u: es la presión de agua en la base de cada rebanada

PRESIÓN LATERAL DEL SUELO

Un ejemplo de los principios de presión horizontal: un muro de contención de tierras.

Presión lateral del suelo es la presión que el suelo ejerce en el plano horizontal. Las aplicaciones más comunes de la teoría de presiones laterales en suelos son el diseño de estructuras cimentadas como muros de tierras, zapatas, túneles y para determinar la fricción del terreno en la superficie de cimentaciones profundas. Para describir la presión que un suelo puede ejercer se usa un coeficiente de presión lateral, K. K es la relación entre la presión lateral u horizontal respecto a la presión vertical (K = σ h'/σv'). Esta fórmula está asumida por ser directamente proporcional y se cumple en cualquier punto del suelo. K puede depender de las propiedades mecánicas del suelo y de la historia tensional del suelo. Los coeficientes de presión lateral puede variar dentro de tres categorías: presión en reposo, presión activa y presión pasiva. Los coeficientes de presión son usados en análisis de ingeniería geotécnica dependiendo de las características de su aplicación. Existen muchas teorías para predecir la presión lateral, algunas empíricas y otras analíticas.

Presión en reposo La presión en reposo, representadas por K 0, es la presión horizontal del terreno. Esta puede ser medida directamente por el test dilatométrico (DMT) o por un "borehole pressuremter test" (PMT). Estos experimentos son caros, por eso se usan relaciones empíricas para predecir el resto de presiones que son más difíciles de obtener y que dependen generalmente del ángulo de rozamiento interno. Algunas fórmulas son: Jaky (1948)1 para suelos normalmente consolidados:

Mayne & Kulhawy (1982)2 para suelos sobreconsolidados:

La última requiere un perfil OCR profundo para ser determinada.

Presión activa y pasiva

Diferentes muros de contención diseñados para aguantar distintos empujes.

El estado activo ocurre cuando existe una relajación en la masa de suelo que lo permite moverse hacia fuera del espacio que limitaba la tensión del suelo (por ejemplo un muro de tierra que se rompe); esto es que el suelo está fallando por extenderse. Ésta es la presión mínima a la que el suelo puede ser sometido para que no se rompa. Al contrario el estado pasivo ocurre cuando la masa de suelo está sometida a una fuerza externa que lleva al suelo a la tensión límite de confinamiento. Esta es la máxima presión a la que puede ser sometida un suelo en el plano horizontal.

Teoría de Rankine La teoría de Rankine, desarrollada en 1857, 3 es la solución a un campo de tensiones que predice las presiones activas y pasivas del terreno. Esta solución supone que el suelo está cohesionado, tiene una pared que está friccionando, la superficie suelo-pared es vertical, el plano de rotura en este caso sería planar y la fuerza resultante es paralela a la superficie libre del talud. Las ecuaciones de los coeficientes para presiones activas y pasivas aparecen a continuación. Observe que φ' es el ángulo de rozamiento del suelo y la inclinación del talud respecto a la horizontal es el ángulo β.

Para el caso en que β sea 0, las ecuaciones de arriba se simplifican como:

TEORÍA DE COULOMB Coulomb (1776)4 fue el primero en estudiar el problema de las presiones laterales del terreno y estructuras de retención. Coulomb se limitó a usar la teoría de equilibrio que considera que un bloque de terreno en rotura como un cuerpo libre (o sea en movimiento) para determinar la presión lateral limitante. La presión limitante horizontal en fallo en extensión o compresión se determinan a partir de Ka y Kp respectivamente.

RELACIÓN DE BELL Para suelos con cohesión Bell desarrolló una solución analítica que usa la raíz del coeficiente K para predecir la contribución de la

cohesión a la presión resultante. Estas ecuaciones expresan las presiones horizontales totales. El primer término representa la contribución no cohesiva y el segundo término la contribución cohesiva. La primera ecuación es para una situación activa y la segunda para una situación pasiva:

MECÁNICA DE SUELOS – ASENTAMIENTOS Es la deformación vertical en la superficie de un terreno proveniente de la aplicación de cargas o debido al peso propio de las capas. …TIPOS DE ASENTAMIENTOS:



Inmediatos: por deformación elástica (suelos arenosos o suelos arcillosos no saturados)



Por densificación: debidos a la salida del agua del suelo (suelos arcillosos):



Por flujo lateral: desplazamiento de las partículas del suelo desde las zonas más cargadas hacia las menos cargadas (suelos no cohesivos) Causas de los Asentamientos



Cargas estáticas: presión transmitida por las estructuras, por el propio peso del suelo, etc.



Cargas dinámicas: clavado de estacas, terremotos, etc.



Erosión del subsuelo



Variaciones del nivel del agua: rebajes

…..EFECTOS DE LOS ASENTAMIENTOS Daños a la estructura del suelo, cambios en la apariencia, funcionalidad y estabilidad. Determinación del asentamiento total Cuando la capa del suelo sufre efecto de una sobrecarga, ella se deforma y en consecuencia da la disminución de su índice de vacíos (e 0) hacia un valor final (ef) motivado por su compresibilidad. Su espesor pasa por tanto desde un valor inicial de H 0 a un valor final Hf cuya diferencia (ΔH = H0 – Hf), corresponde al asentamiento total sufrido. Asentamiento en el tiempo “t”

Suelos normalmente densificados (OCR = 1)

SUELOS PRE-DENSIFICADOS (ΣA‘> Σ’) Cuando la carga traspasa la tensión de pre-densificación el asentamiento se calcula en dos etapas: de la tensión existente hasta la tensión de pre-densificación y desde la tensión de pre-densificación hasta la tensión final resultante de la carga.

Donde Ce es el coeficiente de expansibilidad o coeficiente de recompresión (Cr) que es la inclinación del espacio descarga-carga Suelos Sub-densificados (OCR < 1) Los que aún no se densificaron completamente

Densificación Secundaria Ocurre cuando el exceso de presión neutra es prácticamente nulo Δμ ≅ 0 y la tensión efectiva es prácticamente igual a la tensión total σ ‘≅ σ. En general, se verifica que en el ensayo de densificación, la deformación continua a procesarse, más allá que el exceso de presión neutra, sea prácticamente nulo. Este efecto se le atribuye a los fenómenos viscosos.

Aplicación de Drenajes verticales para acelerar la densificación Algunas veces para acelerar la densificación se construyen drenajes verticales en la capa arcillosa responsable por tales asentamientos. Estos drenajes pueden ser perforaciones rellenas con arena.

Aplicándose una carga sobre la superficie, el agua bajo presión puede escurrir tanto hacia las capas drenantes directamente como a través de los drenajes. Los asentamientos se desarrollan mucho más rápidamente pues las distancias de flujo son mejores y los coeficientes de permeabilidad son mayores en la dirección horizontal que en la vertical. Aplicación de Sobrecargas para acelerar la densificación Es una técnica muy interesante utilizada para amenizar los efectos de los asentamientos causados por una determinada carga o pre-carga del área. La figura a continuación nos muestra un ejemplo práctico de colocación de una sobrecarga constituida por 2 metros de terraplén para provocar un asentamiento de 30 cm en poco más de 4 meses, lo que no sería alcanzado con el terraplén definitivo proyectado con 3 metros de altura en ese mismo período. Luego de alcanzado el valor del asentamiento deseado, la sobrecarga debe ser retirada, manteniéndose la cuota de terraplén final prevista en el proyecto.