Indice de Liquidez en suelos arcillosos

EL ÍNDICE DE LIQUIDEZ EN LA IDENTIFICACIÓN DE TITULO DE LAAPRESENTACIÓN SUELOS SENSIBLES CAMBIO DE PROPIEDADES POR EL REMOLDEO Y/O POR EL SECADO RESERVADO

Versión | 1.0

Fecha | 10-OCT-2015  

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INTEGRANTES

GONZALO ALFONSO AGREDA SOTELO WILLIAM CAMILO CAMARGO OSORIO JAIME ALONSO LADINO PRIETO DIEGO FERNEY ARAGON ARAGON PINZON PINZ ON

RESERVADO

AGENDA 1.   Introducción 2. El Índice de Liquidez y el Índice de Agregación 3. Límites de Atterberg 4. El Índice de Liquidez 5. El Índice de Agregación 6. El Equivalente de Arena 7. Relación entre índice de agregación y liquidez 8.   Conclusiones 9.   Bibliografía RESERVADO

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INTRODUCCIÓN Existen suelos en la región andina que presentan problemas durante la explanación y la compactación debido a sus características de humedad y de susceptibilidad al re moldeo. Se conoce un parámetro (Índice de agregación) utilizado para la identificación de estos suelos, que se obtiene mediante ensayos sencillos (equivalente arena). Por lo tanto se buscó establecer si el índice de liquidez, es válido para identificación de esta clase de suelos de nuestra región y por lo tanto aplicable para áreas similares en el resto del país y comprobar si el criterio que establece Bjerrum para suelos de otras latitudes, es aplicable.

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EL ÍNDICE DE LIQUIDEZ Y EL ÍNDICE DE AGREGACIÓN La mayoría de los suelos finos (arcillas y limos arcillosos) al ser re moldeados, sin alterar su humedad, exhiben una pérdida en su resistencia, además, si pierden parte de su humedad cambian irreversiblemente sus propiedades. La pérdida de la resistencia es atribuida, a la reorientación de las partículas en unas posiciones menos favorables, lo cual en parte es función del tiempo, ya que al dejarlos reposar sin permitir el cambio de humedad una porción de la pérdida de resistencia debida al re moldeo puede recuperarse (tixotropía). Es importante identificar estos suelos sensibles al cambio de propiedades en las etapas preliminares de los estudios para evitar contratiempos y dificultades durante la construcción. RESERVADO

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El índice de liquidez La consistencia del suelo arcilloso varia desde dura, hasta fluida, dependiendo del contenido de humedad. Cuando el índice liquido es muy reducido, se incrementa la consistencia y se hace difícil la penetración del suelo por medio de instrumentos. Este tipo de suelo no es apto para soportar fundaciones directas, pues son propensos a la licuefacción por efecto de un impacto, como por ejemplo durante la hinca de pilotes, en explosiones, bajo la acción dinámica de maquinaria pesada, o cuando ocurre un movimiento sísmico

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El índice de liquidez Terzaghi en 1939 propuso una útil relación entre la humedad natural y los límites de Atterberg (líquido y plástico) para determinar el comportamiento de un suelo al re moldeo, la cual denominó Índice de liquidez. ..= .. = Í    =   %

  −   − 

 = í í %  = í á %

El Índice de liquidez o de fluidez define la consistencia de un suelo, este nos indica la proximidad del suelo natural al límite líquido.

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Límites de Atterberg

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Índice de Liquidez

1-

0-

Líquido muy viscoso (Suelos sin consistencia) Material Plástico (Suelo poco consistente) Material Frágil ( Suelo Consistente)

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Comportamiento del suelo según su índice de liquidez De acuerdo al índice de liquidez, el suelo sometido al remoldeo tendrá el presente comportamiento.

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El Índice de Liquidez se expresa por lo general en porcentaje y puede utilizarse para evaluar el comportamiento de un depósito de suelo si este se encuentra alterado. Con base en el continuo de humedad, al comparar los valores de IL puede establecerse: Consistencia del Suelo Cohesivo Dura Muy firme Firme Mediana Blanda Muy blanda Fluida

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Índice de Liquidez

Comportamiento del Suelo

Se puede penetrar sólo con instrumentos filosos; el suelo 1.0 wn es mayor que el límite líquido LL. Tales suelos pueden ser extremadamente sensibles al colapso de la estructura del suelo.

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Índice de Liquidez vs Sensibilidad Una relación aproximada entre el índice de liquidez y la sensibilidad de la arcilla puede obtenerse de la siguiente tabla. IL 0.00 0.20 0.40 0.70 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.30 1.50 2.00

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Sensibilidad 1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 20 45 200

250

200 y = 0.5245e 2.9055x R² = 0.9952         d       a         d         i         l         i         b         i       s       n       e         S

150

100

50

0 0.00

0.50

1.00

1.50

Índice de Liquidez

2.00

2.50

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Para tener en cuenta: El IL indica en suelos plásticos la historia de esfuerzos a que ha estado sometido el suelo. IL cercano a 0 - Suelo preconsolidado (suelo que ha soportado presiones efectivas mayores a las encontradas al momento de la prueba por los estratos en estado natural). Por ejemplo, suelos que en superficie han estado sometidos a la acción de la erosión (remoción de estratos superficiales). IL cercano a 1 - Suelo normalmente consolidado (suelo que nunca ha estado sometido a presiones efectivas mayores que las encontradas al momento de la prueba en estado natural). En estos suelos la wn es cercana a LL.

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Para tener en cuenta: IL cercano a 0.20 indica que el suelo siendo altamente plástico tendrá poca o nula expansión. IL = 1, el suelo remoldeado se encuentra en el límite líquido LL y posee una resistencia al corte no drenada de aproximadamente 2 kPa. IL = 0, el suelo remoldeado se encuentra en su límite plástico LP y posee una resistencia al corte no drenada de aproximadamente 200 kPa. Un depósito natural de suelo con w(%) > LL, tendrá un IL > 1.0. En estado inalterado, estos suelos pueden parecer estables, pero un impacto súbito puede conducirlos al estado líquido. Este tipo de suelos se denomina arcillas sensibles o sensitivas. RESERVADO

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El índice de agregación Tateishi (1967) propuso el uso del   “Índice de   agregación”   (I.A.) para identificar las tendencias de un suelo al cambio de propiedades después de deshidratarse. Este índice es la relación entre el valor del Equivalente Arena (E.A.) (AASHTO T176) del suelo seco al horno y el del suelo con la humedad natural: . . = . .    ℎ / . .   ℎ .

Si el índice de agregación es mayor de dos indica un suelo moderado al cambio y un valor de doce indica un suelo altamente variable.

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Para tener en cuenta: El proceso de amasado conduce al ablandamiento de la masa como consecuencia de la destrucción del ordenamiento de las moléculas bipolares de agua, a la reorientación de las láminas de arcilla y a la ruptura de la estructura que el suelo adquiere durante su formación por sedimentación o consolidación Al cesar el proceso de amasado, las láminas de arcilla vuelven a orientarse y las moléculas de agua adquieren ligazón, pero la estructura del suelo no vuelve a ser la misma. Por tanto, habrá que señalar que los límites no dan indicación alguna sobre la estructura del suelo o de los enlaces residuales entre partículas que pudieran haberse desarrollado en el terreno natural.

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Equivalente de Arena (INV E–133-13) Resumen: Un volumen normalizado de suelo o agregado fino y una pequeña cantidad de solución floculante se colocan en un cilindro de plástico graduado, el material arcilloso o similar al final quedará suspendido sobre la arena. El equivalente de arena es la relación entre la altura de arena y la altura de arcilla, expresada en porcentaje. Importancia: Este ensayo asigna un valor empírico a la cantidad relativa finura y carácter del material arcilloso o similar, presente en una muestra de suelo o de agregado fino. Este método de ensayo permite determinar rápidamente, en el campo, variaciones de calidad de los agregados durante la producción o la colocación. RESERVADO

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REALACIÓN ENTRE INDICE DE AGREGACION Y DE LIQUIDEZ LOCALIZACIÓN

P.R.

HN (%)

EAs (%)

EAh (%)

IA

IL

71 98 67

60 76 58

70.4 103 71

25 29 20

8 9 8

3.1 4.1 2.5

0.95 1.25 1.21

VARIANTE NEIRA

K 0+290 K 0+319 K 0+400 K 0+140 K 0+100

54 38 36 32 33

43 30 29 27 23

63.4 91.2 39 40 34.6

27 26 27 22 25

7 6 7 8 5

3.8 4.3 3.8 2.8 4.17

1.96 2.13 1.52 2.0 -

AFANIAZU-SALAMINA

K 12+200

43 (71) 41 (112) 47 (123)

38 (49) 35 (72) 40 (97)

46

20

5

4.0

1.6

95

18

5

3.6

10.0

91

29

7

4.1

7.29

K 54+600 K 55+400

PEREIRA - ALCAO

K 7+400

38

30

133

30

3

6

10.4

EXISQ-PEREIRA

K 0+238

64 (111) 70 (97) 41

36 (76) 38 (73) 31

76.4

35

4

8.8

2.55

87.1

15

5

3

2.42

44.6

10

4

2.5

1.36

K 0+285 K 0+679

RESERVADO

LP (%)

Carr7 Carr8 Carr5 Carr6 Carr4 Carr5

CHINCHINÁ

 

LL (%)

CHIBA-CHINCHINÁ

K 0+500 K1+000

74 75 (165)

35 63 (117)

88 109

11 22

5 6

2.2 3.7

1.73 2.6

PET-MERES

K 0+065 K 0+105 K 1+126 K 1+400

40 50 57 55

34 42 49 44

42 55.7 90.8 74

26 16 55 61

6 2 6 4

4.3 8.0 9.2 10.2

1.35 1.44 5.23 2.72

POPAYAN – CALI

PIENDAMÓ

73 (151)

N.P. (114)

118

53

10

5.3

1.57

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ANALISIS DE RESULTADOS – RELACIÓN IA Y IL En la región del Viejo Caldas se encuentran muchas áreas con andosoles (suelos derivados de cenizas volcánicas) que presentan esas características de cambios sensibles al secado y alta sensibilidad al re moldeo. Como se puede observar en la tabla No. 1 todos los suelos con índice de agregación mayor de dos (2) presentan un índice de liquidez mayor de uno, a excepción del suelo de Chinchiná, (carr7-carr-8) con un valor de 0.95. Por lo tanto de acuerdo al criterio citado en el principio, los suelos son sensibles a los cambios de propiedades por el re moldeo y/o secado. El mayor valor de la humedad natural sobre los de los límites líquidos correspondientes (LL > 1.0), estado que “el re moldeo transforma el suelo en una lechada   viscosa”,   sin embargo vemos como estos suelos en su estado natural inalterado tienen una resistencia relativamente alta para sus condiciones de humedad natural. RESERVADO

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TIXOTROPIA El fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de una arcilla, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. St=Qu(inalt)/Qu(alte) St Clasificación del suelo 1.0 No Sensibles 1.0 < St