Identificación de Suelos

IDENTIFICACIÓN DE SUELOS. El problema de identificación de suelos es de importancia fundamental en la ingeniería; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo dentro de un sistema previo de clasificación. La identificación permite conocer, en forma cualitativa, las propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo, atribuyéndole las del grupo en el que se sitúe; naturalmente, la experiencia juega un papel importante. La habilidad para identificar suelos correctamente se aprende fácilmente bajo la dirección de personal experimentado, pero también se puede adquirir comparando sistemáticamente resultados numéricos de ensayos de laboratorio sobre suelos típicos de cada clase, con sus características visuales y manuales. REACTIVOS Pureza del agua – A menos que se indique otra cosa, cuando se hace referencia al agua, deberá darse por entendido que ésta provenga de un acueducto o de una fuente natural, incluida agua que no sea potable. Ácido clorhídrico – Una pequeña botella de ácido clorhídrico diluido, HCl, una parte de HCl (10N) en tres partes de agua destilada (este reactivo es opcional). MUESTREO La muestra deberá ser considerada como representativa de la capa de la cual se obtuvo mediante un procedimiento normalizado y aceptado. ANOTACIONES Las anotaciones concernientes al origen deberán incluir un número para la perforación, así como un número para la obra; referirse a un estrato geológico y a un horizonte pedológico, contener una descripción del lugar y relacionar su localización con respecto a una referencia permanente como por ejemplo un sistema de alcantarillado. Deberá asignársele, además, un número de estación con respecto a un eje, así como la profundidad y cota de la cual se obtuvo.

INFORMACIÓN DESCRIPTIVA PARA LOS SUELOS Angulosidad – Describir la angulosidad de la arena (únicamente tamaños gruesos), grava, guijarros, y fragmentos, como angulosos, sub-angulosos, sub-redondeados, y redondeados de acuerdo con:

Descripción. Angulosa. Sub-angulosa. Sub-redondeada. Redondeada.

Criterios. Partículas con bordes agudos y caras relativamente planas con superficies sin pulimentar. Partículas similares a las angulosas pero con bordes algo redondeados. Partículas con casi todas las caras planas, pero con esquinas y bordes redondeados. Partículas con lados curvados suavemente y sin bordes.

Forma – Describir la forma de la grava, guijarros y fragmentos como plana, alargada, o como plana y alargada si cumple con los criterios. De otra manera, no se debe mencionar la forma. Se deberá indicar la fracción de las partículas que tienen determinada forma, por ejemplo, un tercio de las partículas de grava son planas. La longitud es la dimensión mayor; el ancho es la dimensión intermedia; espesor es la dimensión menor. Descripción.

Criterios.

Plana.

Cuando ancho/espesor > 3

Alargada

Cuando longitud/ancho > 3

Plana y alargada.

Cuando cumple con las condiciones de plana y alargada

Condición de humedad – Describir la humedad como seca, húmeda o saturada, de acuerdo con los criterios de la siguiente tabla. Descripción Seca. Húmeda. Saturada.

Criterios. Ausencia de humedad, polvorosa, seca al tacto Húmeda, pero sin agua visible. Generalmente cuando el suelo está debajo del nivel freático. Hay agua visible.

Reacción con HCl – Describir la reacción con HCl como nula, débil o fuerte, de acuerdo con los criterios de la siguiente tabla. Puesto que el carbonato de calcio es un agente cementante común, se debe informar de su presencia si la reacción con ácido clorhídrico diluido es importante.

Descripción Nula. Débil. Fuerte.

Criterios. Sin reacción visible. Reacción ligera, se forman burbujas lentamente. Reacción violenta, se forman burbujas de inmediato.

Consistencia – Para suelos intactos de grano fino, describir la consistencia como muy blanda, firme, dura, o muy dura, de acuerdo con los criterios de la siguiente tabla. Esta observación no es apropiada para suelos con cantidades significativas de grava.

Descripción Muy blanda. Blanda. Firme. Dura. Muy dura.

Criterios. El dedo pulgar penetra en el suelo más de 25 mm. El dedo pulgar penetra en el suelo aproximadamente 25 mm. El dedo pulgar hace mella de 6 mm. El dedo pulgar no hace mella en el suelo; pero si lo penetra su uña. La uña del pulgar no hace mella en el suelo.

Cementación – Describir la cementación de los suelos intactos de grano grueso como débil, moderada o fuerte, de acuerdo con los criterios de la siguiente tabla. Descripción Débil. Moderada. Fuerte.

Criterios. Se desmorona o rompe al tocar o con poca presión de los dedos. Se desmorona o rompe con considerable presión de los dedos. No se desmorona ni se rompe con la presión de los dedos.

Estructura – Describir la estructura de los suelos intactos de acuerdo con los criterios de la siguiente tabla.

Descripción

Criterios.

Estratificada.

Capas alternadas variables de material o color, con espesor de por lo menos 6 mm, los cuales deben anotarse.

Laminada.

Capas alternadas variables de material o color, con espesores menores de 6 mm, los cuales deben anotarse.

Fisurada.

Rompimiento según planos definidos de fractura con poca resistencia a ésta.

Lisa.

Planos de fractura lisos o lustrosos; algunas veces estriados.

En bloques.

Suelo cohesivo que puede romperse en pequeños terrones angulosos resistentes a un rompimiento adicional.

Lenticular.

Inclusión de pequeñas bolsas de diferentes suelos; tales como pequeños cristales de arena esparcidos en una masa de arcilla; anótese el espesor.

Homogénea.

Apariencia y color uniforme.

Dureza – La dureza de la arena gruesa y de las partículas más grandes se deberá describir como de "dura", o establézcase lo que sucede cuando las partículas son golpeadas con un martillo; por ejemplo, las partículas de grava se fracturan con considerable número de golpes de martillo, algunas partículas se desmoronan con un golpe de martillo. “Duras” quiere decir partículas que no se agrietan, fracturan ni desmoronan bajo un golpe de martillo.

Comentarios adicionales – Se deben hacer comentarios tales como presencia de raíces o huecos debidos a éstas; dificultad al efectuar la perforación o el barreno, al hacer la excavación de trincheras o apiques, así como la presencia de mica. IDENTIFICACIÓN DE CAMPO DE SUELOS GRUESOS. Los materiales constituidos por partículas gruesas se identifican en el campo sobre una base prácticamente visual. Extendiendo una muestra seca del suelo sobre una superficie plana puede juzgarse, en forma aproximada, de su graduación, tamaño de partícula, forma y composición mineralógica. Para distinguir las gravas de las arenas puede usarse el tamaño ½ cm como equivalente a la malla n° 4, y para la estimación del contenido de finos basta considerar que las partículas de tamaño correspondiente a la malla n° 200 son aproximadamente las más pequeñas que pueden distinguirse a simple vista. En lo referente a la graduación del material, se requiere bastante experiencia para diferenciar, en examen visual, los suelos bien graduados de los mal graduados. Esta experiencia se obtiene comparando graduaciones estimadas, con las obtenidas en laboratorio, en todos los casos en los que se tenga oportunidad. Para examinar la fracción fina contenida en el suelo, deberán ejecutarse las pruebas de identificación de campo de suelos finos. En ocasiones puede ser importante juzgar de la integridad de las partículas constituyentes de los suelos, en cuyo caso será preciso un examen especialmente cuidadoso. Las partículas procedentes de rocas ígneas sanas se identifican fácilmente; las partículas interperizadas se reconocen por las decoloraciones y la relativa facilidad con que se desintegran.

IDENTIFICACIÓN DE CAMPO DE SUELOS FINOS. Una de las grandes ventajas del Sistema Unificado es, el criterio para identificar en el campo los suelos finos, contando con algo de experiencia. El mejor modo de adquirir esa experiencia sigue siendo el aprendizaje al lado de quien ya lo posea; en falta de tal apoyo, es aconsejable comparar sistemáticamente los resultados de la identificación de campo realizada, con los de laboratorio, en cada caso en que exista la oportunidad. Las principales bases de criterio para identificar suelos finos en el campo son la investigación de las características de dilatancia, de tenacidad y de resistencia en estado seco. El color y el olor del suelo pueden ayudar especialmente en suelos orgánicos. El conjunto de pruebas citadas se efectúa en una muestra de suelo previamente cribado por la malla n° 40 o en ausencia de ella, previamente sometida a un proceso manual equivalente. Dilatancia. En esta prueba una pastilla con el contenido de agua necesaria para que el suelo adquiera una consistencia suave, pero no pegajosa, se agita alternativamente en la palma de la mano, golpeándola secamente contra la otra mano, manteniéndola apretada entre los dedos. Un suelo fino no plástico, adquiere con el anterior tratamiento, una apariencia de hígado, mostrando agua libre en su superficie, mientras se le agita, en tanto al ser apretado por los dedos, el agua superficial desaparece y la muestra se endurece, hasta que, finalmente, empieza a desmoronarse como un material frágil, al aumentar la presión. Si el contenido de agua de la pastilla es el adecuado, un nuevo agitado hará que los fragmentos producto de desmoronamiento vuelvan a constituirse. La velocidad con la que la pastilla cambia su consistencia y con la que el agua aparece y desaparece define la intensidad de la reacción e indica el carácter de los finos del suelo. Una reacción rápida es típica en arenas finas uniformas, no plásticas (SP y SM) y en algunos limos inorgánicos (ML), particularmente del tipo polvo de roca; también en tierras diatomáceas (MH). Al disminuir la uniformidad del suelo, la reacción se hace menos rápida. Contenidos ligeros de arcilla coloidal imparten algo de plasticidad al suelo, por lo que la reacción en estos materiales se vuelve más lenta; esto sucede en los limos inorgánicos y orgánicos ligeramente plásticos (ML, OL), en arcillas muy limosas (CL-ML) y en muchas

arcillas tipo caolín (ML, ML-CL, MH y MH-CH). Una reacción extremadamente lenta o nula es típica de arcillas en la línea A (CL, CH) y de arcillas orgánicas de alta plasticidad (OH). El fenómeno de aparición de agua en la superficie de la muestra es debido a la compactación de los suelos limosos y, aun en mayor grado, de los arenosos, bajo la acción dinámica de los impactos contra la mano; esto reduce la relación de vacíos del material, expulsando al agua de ellos. El amasado posterior aumenta de nuevo la relación de vacíos y el agua se restituye a estos vacíos. Los suelos arcillosos no sufren esos efectos bajo cargas dinámicas, por lo cual no producen reacción. Criterios para describir la dilatancia

Descripción Nula. Lenta.

Rápida.

Criterios. No hay cambio visible en la muestra. El agua aparece lentamente en la superficie del espécimen durante su sacudimiento y no desaparece o desaparece lentamente al apretarlo. El agua aparece rápidamente sobre la superficie de la muestra mientras se sacude y desaparece rápidamente al apretarla.

Tenacidad La prueba se realiza sobre un espécimen de consistencia suave, similar a la masilla. Este espécimen se rola hasta formar rollito de unos 3 mm de diámetro aproximado, que se amasa y vuelve a rolar varias veces. Se observa como aumenta la rigidez del rollito a medida que el suelo se acerca al límite plástico. Sobrepasado el límite plástico, los fragmentos en que se parta el rollito se juntan de nuevo y se amasan ligeramente entre los dedos, hasta el desmoronamiento final.

Cuanto más alta sea la posición del suelo respecto a la línea A (CL, CH), es más rígido y tenaz el rollito cerca del límite plástico y más rígida también se nota la muestra al romperse entre los dedos, abajo del límite plástico. En suelos ligeramente sobre la line A, tales como arcillas glaciales (CL, CH) los rollitos son de media tenacidad cerca de su límite plástico y la muestra comienza pronto a desmoronarse en el amasado, al bajar su contenido de agua. Los suelos que caen bajo la línea A (Ml, MH, OL y OH) producen rollitos como tenaces cerca del límite plástico, casi sin excepción; en el caso de suelos orgánicos y micáceos, que caigan muy debajo de la línea A, los rollitos se muestran muy débiles y esponjosos.

También en todos los suelos bajo la línea A, excepto los OH próximos a ella, la masa producto de la manipulación entre los dedos posterior al rolando, se muestra suelta y se desmorona fácilmente, cuando el contenido de agua es menor que el correspondiente al límite plástico. Cuando se trabaje en lugares en que la humedad ambiente sea casi constante, el tiempo que transcurra hasta que se alcance el limite plástico, es una medida relativamente tosca del índice plástico del suelo. Por ejemplo, una arcilla CH con LL=77% e IP=50% o una OH con LL= 100% e IP=50%, precisan mucho más tiempo de manipulación para llegar al límite plástico que una arcilla glacial del tipo CL. En limos poco plásticos, del grupo ML, el limite plástico se alcanza muy rápidamente. Claro es que para que las observaciones anteriores tengan sentido, será preciso comenzar todas las pruebas con los suelos en la misma consistencia muy aproximada, de preferencia cerca del límite líquido. Describir la tenacidad de terrones y rollitos como baja, mediana o alta, de acuerdo con los criterios de la siguiente tabla. Descripción Baja.

Mediana.

Alta.

Criterios. Sólo se necesita ligera presión para formar rollitos cerca del límite plástico. Los rollitos y los terrones son débiles y blandos. Se necesita presión mediana para formar "rollitos" cerca del límite plástico. Los rollitos y los terrones tienen mediana tenacidad. Se requiere considerable presión para formar "rollitos" cerca del límite plástico. Los rollitos y los terrones tienen muy alta tenacidad.

Resistencia en estado seco. La resistencia de una muestra de suelo, previamente secado, al romperse bajo presiones ejercidas por los dedos, es un índice del carácter de su fracción coloidal. Los limos ML o MH exentos de plasticidad no presentan prácticamente ninguna resistencia en estado seco y sus muestras se desmoronan con muy poca presión digital; el polvo de roca y la tierra diatomácea son ejemplos típicos. Una resistencia en estado seco baja es representativa de todos los suelos de baja plasticidad, localizados bajo la línea A

y aun de algunas arcillas inorgánicas muy limosas, ligeramente sobre la line A (CL). Resistencias medias definen generalmente arcillas del grupo CL o, en ocasiones, otras de los grupos CH, MH (arcillas tipo caolín) u OH, que se localicen muy cerca de la línea A. la mayoría de las arcillas CH tienen resistencias altas, así como las CL localizadas muy arriba de la línea A. Materiales OH con altos limites líquidos y próximos a la línea A también exhiben grandes resistencias. Por ultimo. Resistencias muy altas son típicas de arcillas inorgánicas del grupo CH, localizadas en posiciones muy elevadas respecto a la línea A. Criterios para describir la resistencia en seco Descripción Nula. Baja. Mediana. Alta.

Muy alta.

Criterios. La muestra seca se desmorona a la simple manipulación. La muestra seca se desmorona hasta pulverizarse con ligera presión de los dedos. La muestra seca se rompe en fragmentos o se desmorona con presión considerable de los dedos. No podrá romperse la muestra seca con la presión de los dedos, pero se romperá en fragmentos al aprisionarla con el pulgar sobre una superficie dura. No podrá romperse la muestra seca al aprisionarla con el pulgar sobre una superficie dura.

Color. En exploraciones de campo el color del suelo suele ser un dato útil para diferenciar los diferentes estratos y para identificar tipos de suelos, cuando sea posea experiencia local. En general, existen también algunos criterios respecto al color; por ejemplo, el color negro t de otros tonos oscuros suelen ser indicativos de la presencia de material orgánico coloidal. Los colores claros y brillantes son propios, más bien, de suelos inorgánicos.

Olor. Los suelos orgánicos (OH y OL) tienen por lo general un olor distintivo un olor característico de vegetación en putrefacción, que puede usarse para identificación; el olor es particularmente intenso si el suelo está húmedo, y disminuye con la exposición al aire, aumentando, por el contario, con el calentamiento de la muestra húmeda. Identificación de suelos inorgánicos de grano fino mediante ensayos manuales Símbolo del suelo.

Resistencia seca.

Dilatancia.

ML

Nula a baja.

Lenta a rápida.

CL MH CH

Media a alta. Baja a media. Alta a muy alta.

Nula a lenta. Nula a lenta. Nula.

Tenacidad. Baja o no pueden formarse rollitos. Media. Baja a media. Alta.

IDENTIFICACIÓN DE LA TURBA Una muestra compuesta principalmente de tejidos vegetales en estados variables de descomposición con una textura, de fibrosa a amorfa, usualmente de color carmelita oscuro a negro, y olor orgánico, deberá designarse como suelo altamente orgánico e identificarse como turba. REFERENCIAS: Juárez Badillo, E. (2005). Mecánica de suelos I: fundamentos de la mecánica de suelos. México: Limusa. NORMAS DE REFERENCIA ASTM D 2488 – 00