Clasificación, Relaciones Volumetricas Y Propiedades Indices de Los Suelos

 

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

I SEMESTRE 2013 ASIGNATURA: GEOTECNIA I DOCENTE: ING. ELVIN GONZALEZ MEDINA

 

PROPIEDADES ÍNDICES Y FÍSICAS DE SUELOS 

Cuando evaluamos un sitio de construcción el ingeniero geotécnico esencialmente busca responder dos preguntas básicas: 1)

Cuál es la aptitud de la formación del sitio para cumplir  con la función diseñada.

 

PROPIEDADES ÍNDICES Y FÍSICAS DE SUELOS 2)

Qué

criterios

de

diseño,

basado

en

las

propiedades del suelo existente o modificado, serán usados para la formulación de las opciones de solución factibles.

 

PROPIEDADES ÍNDICES Y FÍSICAS DE SUELOS 

Esencialmente, el ingeniero geotécnico primero define el problema y entonces analiza posibles soluciones.



Las siguientes son algunas de las preguntas que necesitan respuesta: 1)

¿Cómo será el comportamiento del terreno “in  situ”, bajo las condiciones de servicio?

 

PROPIEDADES ÍNDICES Y FÍSICAS DE SUELOS 2)

¿Es el suelo sujeto a alteraciones significativas por las condiciones impuestas?

3)

¿Por qué medios se pueden mejorar las características

4)

inadecuadas de la formación? ¿Puede ser reemplazada una formación inadecuada por  una nueva para convertirla en una alternativa viable? v iable?

 

PROPIEDADES ÍNDICES Y FÍSICAS DE SUELOS 

Las respuestas a estas preguntas están relacionadas con las propiedades físicas o índices del suelo.



Las de los suelos varían no sino solamente con el tipopropiedades de suelo (cohesivo o sin cohesión), también con el arreglo de los granos y el contenido de humedad.

 

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS 

Propiedades de los Granos de suelo



Propiedades de los agregados del suelo

 

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS Propiedades Volumétricas y Gravimétricas

Partículas de suelo

Tamaño Forma Caracterización Mineralógica Rugosidad

 

PROPIEDADES DE LOS GRANOS SUELOS 

Define como esta el suelos

 

Relaciones Gravimétricas y Volumétricas 

Es necesario cuantificar las tres fases presentes en una masa de suelo (sólida, líquida, l íquida, gaseosa) y relacionarlas entre sí en términos numéricos.

 

PROPIEDADES DE LOS GRANOS SUELOS

 

Relaciones Gravimétricas y Volumétricas  Masa Unitaria (  )

 Peso  P eso Total  del  Suelo 

W  

Volumen Total  del  Suelo

 Masa  Ma sa Unitaria Seco (  d  )

V 

 Peso Total  del  Suelo Seco 



V 

Volumen Total  del  Suelo

Contenido de  Agua  A gua ( )

 Peso  P eso del   Ag  Agua ua en el  Suelo 



 Peso  P eso de los Sólidos

W s

W W  W S 

 

Relaciones Gravimétricas y Volumétricas  Poros  Po rosidad  idad  (n)

V v

Volumen de Vacíos 



V 

Volumen Total  del  Suelo

 Peso del  Suelo Seco Gravedad   Específ ica (G s )

W  s

Volumen de los  sólidos 



 Peso Unitario del   Ag  Agua ua

Grado de  saturación (  )

Volumen de agua 



Volumen de vacíos

V  s    

V   V v

 

Relaciones Gravimétricas y Volumétricas  Poros  Po rosidad  idad  (n)

V v

Volumen de Vacíos 



V 

Volumen Total  del  Suelo

 Peso del  Suelo Seco Gravedad   Específ ica (G s )

W  s

Volumen de los  sólidos 



 Peso Unitario del   Ag  Agua ua

Grado de  saturación (  )

Volumen de agua 



Volumen de vacíos

V  s    

V   V v

 

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS 

  

Deducción Formulas suelos parcialmente saturado Deducción Formulas suelos saturado Correlaciones entre y con w, e Correlaciones entre n y e, grado de saturacion   

 

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS DEDUCCIONES UTILES

  

 

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS DEDUCCIONES UTILES

 

PROPIEDADES FÍSICAS BÁSICAS DE LOS SUELOS DEDUCCIONES UTILES Diagrama Unitario

  

 

VALORES TÍPICOS DE PESO UNITARIO PARA MINERALES

 

VALORES TÍPICOS ESPECIFICO RELATIVO

 

VALORES TÍPICOS DE PESO UNITARIO PARA SUELOS   sat  Tipo de suelo

(KN/m3)

  d

(KN/m3)

Grava

20-22

15-17

Arena

18-20

13-16

Limo

18-20

14-18

Arcilla

16-22

14-21

 

VALORES TÍPICOS DE PESO UNITARIO PARA SUELOS

 

VALORES TÍPICOS RELACIONES VOLUMETRICAS Y GRAVIMETRICAS

 

Problemas de Aplicación Problema Cantera - Terraplén: Se necesi Problema necesita ta construir un Terraplén para una carretera que tiene 6.5 m. de ancho, 0.6 m. de altura y longitud de 12 Km. El terraplén tiene una relación de 1:2 (1 vertical, 2 horizontal). El material de la cantera tiene las siguientes características:  m = 1.70 t/m3, w = 15% y Gs = 2.75 El material en el Terraplén debe quedar con: w = 16 % y d = 1.65 t/m

 

Problemas de Aplicación Condiciones: Capacidad de la volqueta: en peso 12 t, y en volumen 8 m3. Durante el transporte se pierde el 8% del peso y el 10% de la humedad. La eficiencia de la cantera es del 70% (todo el material no es utilizable). El material aumenta su volumen en un 25% al excavar. Un carro tanque tiene una capacidad de transporte de 12 m3

 

Problemas de Aplicación Se pide calcular: Sr, n, e y  d, en la Cantera. Sr, n, e y  d, en el terraplén. Volumen de material que se debe excavar en la cantera, incluyendo pérdidas. El número de viajes del de las volquetas. El número de viajes carro tanque.

 

Practicas de Laboratorio



NORMAS A EVALUAR EN LABORATORIO GEOTECNIA I   I.N.V. E – 122 – 07 DETERMINACIÓN EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE



AGUA (HUMEDAD)) DEL SUELO, ROCA Y MEZCLAS DE SUELO – AGREGADO (HUMEDAD AGREGADO



I.N.V. E – 123 – 07 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO



I.N.V. E – 124 – 07 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MEDIO DEL HIDRÓMETRO



I.N.V. E – 128 – 07 DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL



 – CÁLCULO I.N.V. 136 – 07 DETERMINACIÓN LA MASA UNITARIA MÁXIMA Y MÍNIMA PARA EEL DE LA DENSIDADDE RELATIVA



I.N.V. E – 142 – 07 RELACIONES DE HUMEDAD – MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELOS (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN)



I.N.V. E – 142 – 07 RELACIONES DE HUMEDAD – MASA UNITARIA SECA EN LOS SUELOS (ENSAYO MODIFICADO DE COMPACTACIÓN)



 



 

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

 

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

 

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

 

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

 

DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS Tipos de suelos, tamaño promedio del grano y descripción de acuerdo a AASHTO Grava

75mm a 2mm (tamiz #10)

Arena

2mm (tamiz #10) a 0.075mm (tamiz #200)

Limo y Arcilla

80

Muy Compacta

 

Influencia de la forma y de las características mineralógicas  

Suelos cohesivos



menores que tamiz 200



Medición Directa



Cristalográfica





minerales

Medida indirecta

Balance térmico - Análisis termo diferencial Rayos X

 

Influencia de la forma y de las   características mineralógicas  Suelos cohesivos

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 

Una característica característica importante de las arcillas es la plasticidad, cuya magnitud depende de su composición composició n mineralógica y contenido de humedad.

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 

Consistencia es un término frecuentemente usado para describir el grado de firmeza (ej. blanda, media, firme, o dura).

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 

Los límites de Atterberg son un desarrollo empírico pero ampliamente utilizado para establecer y describir  la consistencia de un suelo cohesivo.



Los límites son llamados de Atterberg, por ser el primero que introdujo el concepto.

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 



Modificaciones posteriores por Terzaghi y Casagrande, Modificaciones ampliaron su uso a varios tipos de suelos. La consistencia de un suelo cohesivo es altamente afectado por el contenido de agua.

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 

Un aumento gradual del contenido de agua, por  ejemplo, puede transformar una arcilla seca de un estado sólido, a un estado semisólido, a un estado plástico y después, si se incrementa la humedad, en un estado líquido.

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 

Los contenidos contenidos de humedad humedad que corresponden a las fronteras de esos estados son conocidos como límite de contracción, límite plástico y límite líquido respectivamente.

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 

El rango de variación de contenidos de humedad en el que de la arcilla presenta se denomina índice plasticidad IP oplasticidad PI y está definido como IP=WL - WP.

 

LÍMITES DE ATTERBERG TÍPICOS PARA SUELOS Tipo de suelo

LL%

LP%

IP%

Arena

-

No plástico No plástico

Limo

30-40

20-25

Arcilla

40-150 25-50

10-15 15-100

 

CONSISTENCIA DE ARCILLAS. LÍMITES DE ATTERBERG 

El índice de liquidez o consistencia consistencia relativa compara la humedad natural de las arcillas con su límite líquido y plástico.

W   I  L



W 



W  L



 P 

W  P 

W 



W 



 I  P 

 P 

 

Influencia de la forma y de las características mineralógicas  

Suelos cohesivos

 

DESCRIPCIÓN DE LA RESISTENCIA DEL SUELO BASADO EN EL ÍNDICE DE LIQUIDEZ Valores Descripción de la resistencia de IL del suelo IL