Propiedades Físicas, Químicas y Mecánicas Del Suelo - Mecanica de Suelos

S,

L E D

A AS C I IC S FÍ ÁN S C E E D M A D Y E I S P A O IC R P UÍM O MECANICA DE SUELOS Q EL DOCENTE: VERA GALLEGOS RONALD PRESENTADO POR: SU •

Luigi Dolmos Cusi

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Juan Samael Vasquez Orosco

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Joel Rene Garcia Gomez

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Cruz Mamani Waldir

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Bejar Huallpa Eslif Romario

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Cruz Huamani Magaly

INTRODUCCION El conocimiento de los recursos naturales, su ubicación, sus características y su potencial, es uno de los prerrequisitos para encarar una planificación eficiente que conduzca al desarrollo armónico. Uno de los recursos naturales más importantes es el suelo. Su conocimiento se obtiene a través de levantamientos que indiquen las varias clases de suelos que podrían usarse para determinar los cultivos que pueden desarrollarse exitosamente.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL •

Es darles una completa información de que pasa o que propiedades tiene el suelo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS •

Sea capaz de reconocer e interpretar el significado de horizontes de suelo.

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Conozca los diferentes análisis de laboratorio de rutina en pedología y los resultados derivados de estos.

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Se entienda los sistemas de clasificación de suelos.

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Comprenda e interprete mapas de suelos.

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Entiendan la importancia del sistema suelo y la necesidad de su estudio como soporte para actividades agronómicas, pecuarias, ingenieriles y ambientales.

PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO  Estructura del suelo Tipos de estructura de suelo más comunes. La partículas texturales del suelo como arena, limo y arcilla se asocian para formar agregados y a unidades de mayor tamaño nombrados por peds. La estructura del suelo afecta directamente la aireación, el movimiento del agua en el suelo, la conducción térmica, el crecimiento radicular y la resistencia a la erosión.

Grados de estructura del suelo El grado de estructura es la intensidad de agregación y expresa la diferencia entre la cohesión dentro de los agregados y la adhesividad entre ellos. Existen cuatro grados fundamentales de estructura que se califican entre O y 3, de la manera siguiente: 0 Sin estructura: condición en la que no existen agregados visibles o bien no hay un ordenamiento natural de líneas de debilidad, tales como: • Estructura de aglomerado (coherente) donde todo el horizonte del suelo aparece cementado en una gran masa; • Estructura de grano simple (sin coherencia) donde las partículas individuales del suelo no muestran tendencia a agruparse, como la arena pura; 1) Estructura débil: está deficientemente formada por agregados indistintos apenas visibles. Cuando se extrae del perfil, los materiales se rompen dando lugar a una mezcla de escasos agregados intactos, muchos quebrados y mucho material no agregado; 2) Estructura moderada: se caracteriza por agregados bien formados y diferenciados de duración moderada, y evidentes aunque indistintos en suelos no alterados. Cuando se extrae del perfil, el material edáfico se rompe en una mezcla de varios agregados enteros distintos, algunos rotos y poco material no agregado; 3) Estructura fuerte: se caracteriza por agregados bien formados y diferenciados que son duraderos y evidentes en suelos no alterados. Cuando se extrae del perfil, el material edáfico está integrado principalmente por agregados enteros e incluye algunos quebrados y poco o ningún material no agregado.

Clases y tipos de estructura del suelo La clase de estructura describe el tamaño medio de los agregados individuales. En relación con el tipo de estructura de suelo de donde proceden los agregados, se pueden reconocer, en general, cinco clases distintas que son las siguientes: • Muy fina o muy delgada; • Fina o delgada; • Mediana; • Gruesa o espesa; • Muy gruesa o muy espesa El tipo de estructura describe la forma o configuración de los agregados individuales. Aunque generalmente los técnicos en suelos reconocen siete tipos de estructuras del suelo, sólo usaremos cuatro tipos. Estos se clasifican del 1 al 4, de la forma siguiente:

PROFUNDIDAD DEL SUELO  La profundidad efectiva de un suelo es el espacio en el que las raíces de las plantas comunes pueden penetrar sin mayores obstáculos, con vistas a conseguir el agua y los nutrimentos indispensables. Tal información resulta ser de suma importancia para el crecimiento de las plantas. La mayoría de las últimas pueden penetrar más de un metro, si las condiciones del suelo lo permiten. Cualquiera de las siguientes condiciones puede limitar la penetración de las raíces en el suelo: 1. Roca dura sana 2. Cascajo (pedregosidad abundante) 3. Agua (nivel, napa o manto freático cercano a la superficie) 4. Tepetales Con vistas a planificar su uso, los suelos pueden clasificarse en cuatro grupos, de acuerdo con su profundidad efectiva: • Suelos profundos tienen un metro o más hasta llegar a una capa limitante. • Moderadamente profundos tienen menos de un metro pero más de 0.60 m. • Suelos poco profundos tienen menos de un metro pero más de 0.60 m. • Suelos someros tienen menos de 0.25 m.

Características del Agua en el Suelo  Contenido de humedad en el suelo (mm/m) El agua almacenada o fluyente en el suelo afecta la formación del suelo, su estructura, estabilidad y erosión. El agua almacenada es el factor principal para satisfacer la demanda hídrica de las plantas.  La Disponibilidad del Agua en el Suelo Curvas de retención de humedad del suelo Cuando un campo se encuentra encharcado, el espacio de aire en el suelo se desplaza por el agua. Se denomina Capacidad de Campo (CC) a la cantidad de agua el suelo es capaz de retener luego de ser saturado y dejado drenar libremente evitando evapotranspiración y hasta que el potencial hídrico se estabilice (tras 24 a 48 horas de la lluvia o riego).

Drenaje  El drenaje de un suelo es su mayor o menor rapidez o facilidad para evacuar el agua por escurrimiento superficial y por infiltración profunda.  Cómo saber si el drenaje es bueno o malo?

LA TEXTURA DEL SUELO  La textura del suelo se refiere a la proporción de componentes inorgánicos de diferentes formas y tamaños como arena, limo y arcilla. La textura es una propiedad importante ya que influye como factor de fertilidad y en la habilidad de retener agua, aireación, drenaje, contenido de materia orgánica y otras propiedades.

Color del Suelo El color del suelo depende de sus componentes y varía con el contenido de humedad, materia orgánica presente y grado de oxidación de minerales presentes. Se puede evaluar como una medida indirecta ciertas propiedades del suelo. Se usa para distinguir las secuencias en un perfil del suelo, determinar el origen de materia parental, presencia de materia orgánica, estado de drenaje y la presencia de sales y carbonato. Consistencia del Suelo La consistencia es la propiedad que define la resistencia del suelo a la deformación o ruptura que pueden aplicar sobre él. Según su contenido de humedad la consistencia del suelo puede ser dura, muy dura y suave .Se mide mediante tres niveles de humedad; aire-seco, húmedo y mojad La consistencia Es la característica física que gobierna las fuerzas de cohesión-adhesión, responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto. Dichas fuerzas dependen del contenido de humedades por esta razón que la consistencia se debe expresar en t Cohesión Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las partículas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atracción de masas por las fuerzas de Van der Walls, por otra (gavande, 1976) términos de seco, húmedo y mojado.

Determinación de la consistencia del suelo mojado La prueba se realiza cuando el suelo está saturado de agua, como por ejemplo, inmediatamente después de una abundante lluvia. En primer lugar, determine la adhesividad, que es la cualidad que tienen los materiales del suelo de adherirse a otros objetos. Porosidad del Suelo El espacio poroso del suelo se refiere al porcentaje del volumen del suelo no ocupado por sólidos. En general el volumen del suelo está constituido por 50% materiales sólidos (45% minerales y 5% materia orgánica) y 50% de espacio poroso. Dentro del espacio poroso se pueden distinguir macro poros y micro poros donde agua, nutrientes, aire y gases pueden circular o retenerse. Densidad del Suelo Mediante la determinación de la densidad se puede obtener la porosidad total del suelo. Se refiere al peso por volumen del suelo. Existen dos tipos de densidad, real y aparente. La densidad real, de las partículas densas del suelo, varía con la proporción de elementos constituyendo el suelo y en general está alrededor de 2,65. Movimiento del agua en el suelo El agua fluye en el suelo debido a varios tipos de fuerzas como de gravedad, ascenso capilar y osmosis. Entre fuerzas de succión 0 y 1/3 bar el agua fluye en el suelo por las fuerzas de gravedad, este fenómeno se nombra por flujo saturado.

PROPIEDADES QUIMICAS DEL SUELO  Las propiedades químicas del suelo varían con el tiempo, es decir que la meteorización del material de partida por el agua determina, en gran medida, la composición química del suelo. Elementos químicos en el suelo Los elementos químicos del suelo pueden estar contenidos en: • La fase sólida. Formando parte de la estructura de los minerales o incluidos en compuestos orgánicos. • La fase líquida. Contenidos en el agua del suelo. Por lo general, las moléculas están total o parcialmente disociadas en iones: los de carga positiva se llaman cationes y los de carga negativa se llaman aniones. (ejemplo. Nitrato sódico).  Componentes inorgánicos del suelo Los elementos más abundantes de la corteza terrestre son el oxígeno (O) y el silicio (Si), que representan el 75 % del total. Luego le siguen el aluminio (Al), el hierro (Fe), el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K), y el magnesio (Mg). Cabe mencionar también que el suelo también está conformado por compuestos inorgánicos, de los cuales daremos mención a los más abundantes • Las arcillas. Son silicatos de aluminio hidratados, con estructura laminar. Existen diferentes tipos de arcillas: caolinita, mica, montmorillonita, vermiculita, clorita, etc. Los óxidos e hidróxidos que son compuestos de oxígeno y del grupo OH con otros elementos, van normalmente asociados a las arcillas. • Carbonato cálcico. sal derivada del ácido carbónico, de fórmula CaCO3. Esta se encuentra en la naturaleza principalmente en forma de calcita y aragonito. Cabe mencionar que el compuesto mencionado no se disuelve en agua pura, pero sí en agua que contenga dióxido de carbono (CO2), como es el caso del agua del suelo. • Yeso. Es un mineral común que es consistente en sulfato de calcio hidratado (CaSO4·2H2O)

Capacidad de intercambio catiónico Es la suma total de los cationes adsorbidos por el C. A-H, que pueden ser intercambiados por otros cationes de la solución del suelo. Se expresa en meq / 100 g. de suelo Dentro de ello se mencionan algunas partículas que realizan un intercambio catiónico, de los cuales son: • Humus: materia orgánica en descomposición que se encuentra en el suelo y procede de restos vegetales y animales muertos. La composición química del humus varía porque depende de la acción de organismos vivos del suelo, como bacterias, protozoos, hongos y ciertos tipos de escarabajos. El humus es una materia homogénea, amorfa, de color oscuro e inodora. Los productos finales de la descomposición del humus son sales minerales, dióxido de carbono y amoníaco. • Solución del suelo. Agua del suelo junto los nutrientes disueltos en ella. • Ión. Átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido electrones. • Catión. Ión de carga positiva. • Anión. Ión de carga negativa. • Complejo arcilloso-húmico (complejo coloidal). Son pequeñas partículas de humus y arcilla que están en suspensión en la solución del suelo, que por acción del calcio se coagulan formando una masa gelatinosa, formando así el C. A-H., que determina la fertilidad del suelo. Tiene carga negativa. • Disociación. Los compuestos químicos de la solución del suelo se disocian en cationes y aniones. Por ejemplo, el nitrato sódico se disocia en el anión nitrato y catión sodio • Adsorción de cationes. El complejo arcilloso-húmico tiene carga negativa, por lo que atrae y retiene cationes (carga +) sobre su superficie. Los cationes adsorbidos se encuentran en un intercambio continuo y rápido con los cationes libres de la solución del suelo. Los cationes absorbidos son: Calcio Magnesio Potasio Sodio Amonio Hidrogeno

El pH del suelo, Acidez del suelo La acidez del suelo se determina por la concentración de protones en la solución del suelo. Se expresa como pH, que es el logaritmo cambiado de signo, de la concentración de protones en una disolución determinada. pH = - log [ H + ] A continuación se dará a conocer la clasificación de los suelos según el valor del pH (U.S.D.A.)

La conductividad eléctrica. Salinidad del suelo. Suelos salinos. Un suelo es salino cuando tiene un exceso de sales solubles, cuyos iones en la solución del suelo impiden o dificultan el desarrollo normal de las plantas. Se consideran sales solubles las que están compuestas por los siguientes iones: • Cationes: calcio, magnesio, sodio, potasio • Aniones: cloruro, sulfato, bicarbonato, carbonato Conductividad eléctrica. Es la medida de la cantidad de corriente que pasa a través de la solución del suelo, se dice que la conductividad eléctrica de una solución es proporcional al contenido de sales disueltas e ionizadas contenidas en esa solución. Por tanto, el contenido de salino de una solución se conoce midiendo la conductividad eléctrica de la solución, mediante la fórmula: ST = 0,64 · CE Donde: CE = Conductividad eléctrica. Se expresa en: DeciSiemens / metro (dS/m) Milimhos / centímetro (mmho/cm) 1 dS/m = 1 mmho/cm ST = Contenido total de sales. Se expresa en: gramos / litro de disolución (g/l)

TIPO DE SUELO Suelo normal Suelo salino SALINIDAD LIGERA SALINIDAD MEDIANA SALINIDAD FUERTE SALINIDAD EXTREMA

CONDUCTIVIDA D ELÉCTRICA < 2 dS/m > 2 dS/m 2 – 4 dS/m 4 – 8 dS/m 8 – 16 dS/m > 16 dS/m

PROPIEDADES MECANICAS DEL SUELO  Los suelos tienes diferentes propiedades mecánicas, las cuales están relacionadas con las fuerzas exteriores que ejercen sobre ellas en el cual todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra y rocas como elementos de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.  Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aun sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomes que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su in-utilización y abandono.

 DUREZA Se denomina dureza a la resistencia a ser rayado que ofrece la superficie lisa de un mineral, y refleja, de alguna manera, su resistencia a la abrasión. Mediante el estudio de la dureza de un mineral se evalúa, en parte, la estructura atómica del mismo pues es la expresión de su enlace más débil

 PLASTICIDAD El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido. La arcilla, por ejemplo al agregarle agua, pasa gradualmente del estado sólido al estado plástico y finalmente al estado líquido

 Calcular el límite plástico ( Wp ) como el promedio de las tres determinaciones efectuadas sobre la muestra de ensayo. Dichas determinaciones no deben diferir entre si en mas de 2 puntos:

 RESISTENCIA MECANICA La resistencia mecánica en los suelos es una de las importantes ya que en la inspección y análisis del terreno donde va a ser cimentada una edificación es crucial para que dicha edificación cumpla con las normativas técnicas, estructurales, y de seguridad que están en vigencia, es por esta razón que a pesar de disponer de métodos científicamente comprobados para el estudio de un suelo y extraer de dicho terreno sus propiedades físicas, químicas y mecánicas, siempre será necesario disponer de métodos rápidos y sencillos que se adapten a cualquier lugar y momento

 CONCLUSIONES Al terminar esta monografía, llegamos a las siguientes conclusiones:  El suelo es un recurso natural renovable, pero su recuperación amerita períodos de tiempo prolongados, lo que implica que se debe hacer uso adecuado de los mismos con el fin de protegerlos.  Los suelos muestran gran variedad de aspectos, fertilidad y características químicas en función de los materiales minerales y orgánicos que lo forman.  La acción conjunta de los factores que condicionan la formación y evolución del suelo conduce al desarrollo de diferentes perfiles o tipos de suelos.  El suelo es un material superficial natural, que sostiene la vida vegetal. Cada suelo posee ciertas propiedades que son determinadas por el clima y los organismos vivientes que operan por períodos de tiempo sobre los materiales de la tierra y sobre el paisaje de relieve variable.  No hay ninguna fuente en el documento actual.  No hay ninguna fuente en el documento actual. Sin el suelo sería imposible la existencia de plantas superiores y, sin ellas, ni nosotros ni el resto de los animales podríamos vivir. A pesar de que forma una capa muy delgada, es esencial para la vida en tierra firme. Cada región del planeta tiene unos suelos que la caracterizan, según el tipo de roca de la que se ha formado y los agentes que lo han modificado.