“Manejo de aguas de lluvias en laderas y estabilidad de laderas desde la perspectiva de riesgo”

“MANEJO DE AGUAS DE LLUVIAS EN LADERAS Y ESTABILIDAD DE LADERAS DESDE LA

PERSPECTIVA DE RIESGO”UNIDAD I

“TIPOS DE SUELOS Y ASPECTOS BÁSICOS SOBRE ESTABILIDAD DE LADERAS”

SUELOS: CONCEPTOS

Sociedad Americana de la Ciencia del Suelo: “Es el material parental no consolidado sobre la superficie de la Tierra, que sirve como medio natural para el crecimiento de las plantas… y que ha estado sujeto por factores genéticos y del medio ambiente que son: el material parental (roca), el clima, organismos y topografía, actuando dentro de un período de tiempo y originando un producto (suelo), que difiere del material al cual se deriva”

Concepto generalizado de suelos:“Como un cuerpo natural, tridimensional, trifásico y dinámico, que ocupa un lugar en el espacio y que contiene características únicas, producto de la transformación del material parental (roca), a través de procesos meteorológicos, que finalmente se expresan en un perfil con horizontes o estratos”

SUELOS Y ROCAS: ORIGEN DEL SUELO Y TIPOS

Los suelos que cubren la corteza terrestre están conformados por la meteorización de las rocas

Meteorización mecánica Fuerzas físicas:

corriente de agua de los ríos, vientos,

expansión y contracción causadas

por ganancias y pérdida de calor

Meteorización química

Hidratación: paso de anhidrita a yeso, disolución de los sulfatos en el agua, oxidación de minerales de hierro, cementación por

agua, conteniendo carbono...

Meteorización biológica

producida principalmente por la actividad bacteriana (descomposición de

materiales orgánicos)

Representación de un proceso de meteorización química

Perfil meteorizado, de acuerdo a diversas fuentes Cuando el regolito se

forma in situ por descomposición y

desintegración de la roca firme, se

denomina regolito residual o suelo

residual. Y Si esta capa, es transportada

por agentes (agua, viento, etc.) recibe el

nombre regolito o suelo sedimentario

Dokuchaev (geólogo y pedólogo ruso 1899),

definió al suelo como el producto de cuatro factores; clima (CL),

organismos (O), sustratos (S) y tiempo (T)

Jenny (1988), estableció la formación del suelo

en función:S = f (R, MP, O, T, CL)

Tres causas principales de depósito

Reducción de la velocidad

del agua

Disminución de su

solubilidad

Aumento de electrólitos

En definitiva, el suelo es el resultado del proceso de motorización de las rocas

Resultado un suelo

desarrollado (Suelo maduro)

Proceso de pérdida de suelo inducido por el hombre

Proceso de formación del suelo

CARACTERÍSTICAS DE SUELOS (ELEMENTOS BÁSICOS DE LA GEOTECNIA)

Las pruebas a efectuarse en estos estudios, está en dependencia de:

1) Las capacidades con que cuentan los laboratorios de mecánica de suelos a nivel nacional

2) El uso que se les darán a los terrenos

Los estudios inician con recopilación de información, y posteriormente con el sondeo y extracción de muestra (realización del perfil transversal), ver foto.

RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS

Relaciones entre las fases de un suelo: a) elemento de suelo natural, b) división de un elemento en fases

Relación en volumen:

Relación en peso:

GRANULOMETRÍA

Diferenciar las partículas del suelo, en función del tamaño

Gravas - 2 mm y 10 cm. No retienen agua

Arenas - 0.06 y 2 mm. No originan agregados continuos, ni plasticidad

Limos - 0.002 mm y 0.06 mm (0.005). Ocurre retención de agua, debido a la cohesión

Arcillas - inferior a 0.002 mm. Gran capacidad de retención de agua

El análisis de la distribución granulométrica, consiste en dos etapas: tamizado y sedimentación

Coeficientes utilizados para representar la

curva granulométrica de un suelo:

DENSIDAD O COMPACIDAD RELATIVA

Para caracterizar la compacidad de un suelo granular, se usa la densidad relativa (Dr), definida como:

Donde:emáx: índice de huecos del suelo en el estado más sueltoemin: índice de huecos del suelo en el estado más densoe: índice de huecos in situγd: peso específico seco in situγd,máx: peso específico seco en el estado más denso (emin)γd,min: peso específico seco en el estado más suelto (emáx)

LÍMITE DE CONSISTENCIA (LÍMITE LÍQUIDO Y LÍMITE PLÁSTICO)

Los límites de consistencia, o límites de Atterberg, definen los contenidos de humedad del suelo correspondientes a los cambios de estado físico, como está indicado en la figura.

El límite líquido se determina con la cuchara de Casagrande.

Las diferencias entre el límite líquido (LL) y el límite plástico (LP) de un suelo, definen el índice de plasticidad

Suelos, con LL>50 (alta plasticidad) y con LL<50 (baja plasticidad)

LÍMITE DE CONTRACCIÓN

Definido como el contenido de agua con que el suelo deja de disminuir su volumen al seguirse secando:

Donde:W1 = peso húmedo de la muestra Ws = peso seco de la muestraV1 = volumen inicial de la muestra V2 = volumen final de la muestraYw = densidad del agua

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS POR EL SISTEMA SUCS

El sistema SUCS, clasifica los suelos en función de su

granulometría (Lambe y White,

1981)

Ejemplo: el material retenido en la malla

#4 (4.76 mm) es grava y el material que es retenida en la malla #200, es

arena

EXPANSIÓN VOLUMÉTRICASe da principalmente en las arcillas y tiene lugar cuando la masa de suelos adquiere agua

RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE Y CAPACIDAD DE CARGALa resistencia al esfuerzo cortante en los suelos está dada por, el ángulo de fricción interna Ф en los materiales granulares y por la cohesión c, en los suelos cohesivos (arcillas), la cual depende de la humedad del suelo.

La capacidad de carga del suelo, como la carga máxima que este puede soportar por unidad de área:qu = (2 + ∏) * c, donde q = la carga admisible y c = la cohesión

TENSIONES EN SUELOS

Se da principalmente en las arcillas y tiene lugar cuando la masa de suelos adquiere agua

Donde: γi = peso específico del suelo de la capa i; Zi = altura de la capa i

Donde: γw = peso específico del agua; Zw = profundidad respecto al nivel de agua

Las tensiones en los suelos pueden ser debidas al peso propio de las capas de suelos, o por sobrecargas aplicadas en la

superficie

COMPACTACIÓNLa compactación es un proceso que ofrece una mejoría en

las propiedades del suelo garantizando cierta homogeneidad, con la eliminación de los vacíos existentes entre las partículas sólidas, y aumentando mecánicamente

la densidad del suelo

OTROS ELEMENTOS DE INFORMACIÓN A CONSIDERAR

Perfil estratificado de la roca madre (formaciones geológicas), geomorfología del terreno, vulnerabilidad sísmica (fallas

tectónicas), riesgo de inundaciones y deslizamiento, estudios hidrogeológicos, entre otros.

Gracias