1 clase de suelos

Definición de Suelo El suelo es un sistema multifase compuesto por un conjunto de partículas minerales producto de la meteorización de las rocas prexistentes. Las partículas poseen una organización definida, estructura, que da lugar a vacíos interpartículares comunicados entre si. En los vacíos se puede almacenar gases (aire) y agua, por eso se afirma que es un sistema multifásico.

Definición de Suelo

En los vacíos interpartículares se establece un sistema de presiones, denominadas presiones de poro (U) pueden ser únicamente de agua (Uw) cuando los vacíos estén completamente llenos de agua, suelos saturados, o de de agua-aire cuando en los vacíos se almacenen tanto agua como aire, suelos parcialmente saturados.

DEFINICIÓN DE SUELO

Detalle de las partículas

minerales que componen

el esqueleto sólido del

suelo o fase solida.

Problemas que requieren de los principios de la Mecánica de Suelos

1- Cimentación de Edificios

Problemas que requieren de los principios de la Mecánica de Suelos

2- Taludes

Taludes a- En cortes realizados en la construcción de carreteras.

b- En terraplenes

3- Terraplenes

4- Presas Presa de Tierra

Presa de concreto

5- Estructuras de Pavimento

Via Appia Iniciada en 312 AC

Conectaba Roma con Capua

6- Muros de Contención

Estabilización de zonas de suelos

Mediante Diseño y Construcción de Filtros

Programa del curso OBJETIVO GENERAL

• Al final del curso los estudiantes deben estar en capacidad de identificar y evaluar las principales propiedades físicas y mecánicas de los suelos requeridas para el diseño, construcción y control de obras geotécnicas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Conocer los fenómenos naturales que intervienen en la formación de suelos. • Los estudiantes deben identificar física y mecánicamente los suelos gruesos de

los suelos finos. • Los estudiantes deben clasificar los suelos al menos por dos sistemas de

clasificación. • Los estudiantes deben resolver problemas de flujo unidimensional en masas de

suelo y los problemas de flujo bidimensional con un solo estrato y considerando el suelo isotrópico.

• Los estudiantes deben calcular los esfuerzos geostáticos en los elementos de suelo de un determinado estrato.

• Los estudiantes deben calcular asentamiento de los suelos por la consolidación inducida por cargas exteriores y por drenaje. También los tiempos requeridos para que se produzcan.

• Los estudiantes deben identificar los parámetros de resistencia al corte y reconocer el comportamiento de los suelos frente a la resistencia al corte teniendo en cuenta las condiciones de drenaje.

Contenido CAPITULO I GENERALIDADES.

• Origen y formación de suelos. Exploración y muestreo de suelos. Lecturas.

CAPITULO II COMPOSICIÓN MULTIFASE DE LOS SUELOS

• Relaciones gravimétricas y volumétricas. Ejercicios de aplicación.

CAPITULO III ESTRUCTURA DE LOS SUELOS

• Estructura Simple o Granular. Química de los minerales arcillosos. Estructuras Arcillosas. Fenómeno de Expansión.

CAPITULO IV CLASIFICACIÓN DE SUELOS

• Granulometría. Limites de Consistencia. Concepto de Plasticidad de los suelos. Índices de Consistencia. Sistemas de clasificación UNIFICADO Y AASHTO

CAPITULO V TENSIÓN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD EN SUELOS

• Ascensión capilar en suelos. Saturación por capilaridad. Concepto de presión de poros negativa. Concepto de Succión. Cohesión aparente en arenas. Fenómeno de Contracción de suelos.

CAPITULO VI FLUJO UNIDIMENSIONAL

• Cabezas de Energía. Ley de Darcy. Concepto de Permeabilidad. Gradiente Crítico de los suelos. Fuerzas de Filtración.

Contenido

CAPITULO VII ESFUERZOS EN MASAS DE SUELO

• Esfuerzos en un elemento de suelo. Esfuerzo Geostático. Concepto de Esfuerzos Efectivos. Licuación de suelos. Esfuerzos Efectivos en condición de flujo.

CAPITULO VIII FENÓMENO DE CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

• Descripción del fenómeno. Evaluación del fenómeno respecto al tiempo. Ensayo de consolidación. Asentamiento por consolidación inducida por cargas exteriores y drenaje. Ejercicios de aplicación.

CAPITULO IX RESISTENCIA AL CORTE

• Concepto de resistencia al corte de los suelos. Representación del estado de esfuerzos internos de los elementos de suelos. Métodos de laboratorio para evaluar los parámetros de resistencia al corte. Comportamiento de los suelos frente a la resistencia al corte. Ejercicios de aplicación.

CAPITULO X FLUJO BIDIMENSIONAL

• Conceptos fundamentales. Ecuación de Laplace. Solución gráfica a la ecuación. Ejercicios de aplicación.

Bibliografía • Bowles Joseph E., Propiedades Geofísicas de los Suelos, editorial Mc.Graw Hill, impresión ediciones Lerner Ltda., Bogotá

D.C., 1982.

• Jiménez Salas J.A. y de Justo Alpañes J.L., Mecánica de Suelos y Cimentaciones, , tomo I., editorial Rueda, Madrid, 1980

• Juárez Badillo y Rico Rodríguez Alfonso, Mecánica de Suelos, , tomos I y III., editorial limusa, 1979 • Lambe T.W. y Whitman R.V., Mecánica de Suelos,.Editorial Limusa, México D.F., 1990 • Polanco Flórez Margarita, Principios Básicos de Mecánica de Suelos, Sello Editorial Universidad del Cauca,

Popayán, 2009. • Rico Rodríguez Alfonso y Del Castillo Hermilo, La Ingeniería de Suelos en Vías Terrestres, tomos I y II,

Editorial Limusa, México D.F., 1982 • Sowers George B y Sowers George F., Introducción a la Mecánica de Suelos y Cimentaciones. Editorial

Limusa Willey S.A., México D.F., 1972 • Terzaghi K.y Peck R., Mecánica Teórica de los Suelos en la Ingeniería Práctica, Editorial J. Willey, 1970. • Berry y Reid, Mecánica de Suelos. Editorial McGRAW-HILL, primera edición, 1993. • Braja M. Das, Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Editorial THOMSON LEARNIN, primera edición,

2002. • Braja M; Das, Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Editorial THOMSON, cuarta edición, 2000. • Whitlow Roy (1994) Fundamentos de Mecànica de Suelos. Editorial Continental México

CAPITULO I GENERALIDADES

Origen y formación de suelos

Meteorización de la Roca

M. MECÁNICA O DESINTEGRACIÓN

DE LA ROCA.

M. METEORIZACIÓN QUÍMICA

CAPITULO I GENERALIDADES. Origen y formación de suelos

Meteorización de la Roca

• M. MECÁNICA O DESINTEGRACIÓN DE LA ROCA. La roca es reducida a fragmentos más pequeños sin que se produzcan cambios químicos.

• M. METEORIZACIÓN QUÍMICA. Los minerales de la roca se transforman mediante reacciones químicas que forman nuevos compuestos.

M. MECÁNICA O DESINTEGRACIÓN DE LA ROCA

• Efectos climáticos: Ciclos de hielo y deshielo. Congelamiento del agua almacenada en las fisuras y grietas de los macizos rocosos. Esfuerzos generados por dilataciones y contracciones diferenciales de los minerales que componen la roca, a causa de diferencia en los coeficientes térmicos.

• Exfoliación: Desprendimiento de la superficie exterior en forma de

escamas de los macizos rocosos , sometidos a grandes esfuerzos de compresión.

• Erosión por viento y agua: El fenómeno mas formador de suelos en

topografías escarpadas. • Abrasión: Desgaste cuando dos materiales duros entran en contacto o

cuando uno se desplaza respecto al otro y se produce un empuje bajo presión. Efecto de los glaciares sobre los macizos rocosas.

• Actividad orgánica: Esfuerzos generados por el crecimiento de vegetación

y microorganismos en grietas y hendiduras de los macizos rocosos

M. METEORIZACIÓN QUÍMICA DE LA ROCA • Oxidación: Se produce en los minerales de las superficies expuestas al

agua de lluvia y al aire.

• Solución: Producida en rocas generalmente calizas por aguas relativamente acidas.

• Lixiviación: Los cementantes de las rocas sedimentarias pueden reaccionar con el agua circulante llegándose aflojar algunos minerales. Los agentes cementantes y las partículas mas pequeñas pueden ser arrastradas por el agua a estratos mas profundos o por corrientes superficiales.

• Hidrólisis : Reacciones donde se forman H + en presencia de agua y generalmente dan origen a minerales arcillosos.

Actividad orgánica

Ensanchamiento de grietas por ciclos de hielo y deshielo

Abrasión por Glaciares

Ataque a la roca por abrasión causada por los glaciares

Estalactitas formadas por solución, el agua contiene

calcio diluido que en contacto con el aire forma

calcita

Oxidación

Depósitos de suelo Según el proceso de Formación

Clasificación:

• 1- Suelos residuales. suelos ubicados en el mismo sitio de formación.

• 2- Suelos Transportados. Depositados en sitios diferentes al de formación

Clasificación de los depósitos según el proceso de formación

D. Residuales o Lateritas Principales características:

1- Tienen una estratigrafía definida 2- Conservan la estructura de la roca que le dio origen. 3- Se forman generalmente por meteorización química. 4- Están presentes en topografías montañosas.

Eluvión detritos que no han sufrido transporte

FORMACION DEL SUELO HORIZONTES Y PERFIL DE SUELOS

Depósitos Residuales

Depósitos de climas tropicales

Las condiciones climáticas en regiones tropicales con alta humedad y altas temperaturas determinan una intensa meteorización química, originando suelos residuales muy desarrollados. Su composición mineralógica, el tamaño de las partículas y las condiciones geoquímicas del medio controlan el comportamiento geotécnico de estos suelos. Cuando se precipitan altos contenidos de hierro y aluminio se forman lateritas. Si las condiciones de drenaje son deficientes pueden formarse los denominados suelos negros, ricos en esmectitas. Si el drenaje es alto se forman las arcillas rojas, ricas en haloysitas. -

Depósitos Residuales

Depósitos de climas tropicales

-Zonas de ladera y de montaña: formación de suelos rojos. Suelos ricos en haloysitas en condiciones de buen drenaje. -En zonas bajas y llanuras: formación de suelos negros. Predominio de las esmectitas. Problemas de Expansividad y mal drenaje. -Suelos encostrados: Presentan un buen comportamiento geotécnico. En función del tipo de mineral predominante se forman lateritas (Al), ferricritas (Fe), silcritas (Si), o calcritas (Ca).

D. de suelos Transportados o Sedimentarios. Las características son

muy variables y dependen de:

• Agente Transportador y de las condiciones ambientales, climáticas y geomorfologicas.

• De el ambiente electroquímico el momento de la sedimentación, el caso de suelos con partículas de pequeño tamaño.

• Tiempo de sedimentación y de la cantidad de suelo depositado encima del estrato.

Principales Agentes transportadores

• El agua. Ríos, lagos, y mares.

• El viento

• Los glaciares

• Agua +Acción de la gravedad

• Erupciones de volcanes

Los depósitos sedimentarios se forman por la acción de los procesos geomorfológicos y climáticos, debido principalmente al medio de meteorización y al transporte . Los distintos medios de sedimentación originan una serie de depósitos cuyas características están relacionadas con las condiciones de formación de estos sedimentos. Así, la clasificación de los materiales, granulometría, forma y tamaño, dependen del medio de transporte.

En función de las relaciones geológicas de los depósitos sedimentarios, estos se clasifican: 1-Depósitos coluviales. 2-Depósitos aluviales. 3-Depósitos lacustres. 4-Depósitos litorales. 5-Depósitos glaciares. 6- Depósitos eólicos o de climas aridos 7-Algunos depósitos de origen volcánico

Depósitos Transportados

Son materiales transportados por gravedad, la acción del hielo – deshielo y, principalmente, por el agua. Su origen es local, producto de la alteración in situ de las rocas y posterior transporte como derrubes de ladera ó depósitos de solifluxión, (Deslizamiento de la capa superior de un

terreno embebido en agua).

Frecuentemente están asociados a masas inestables. Su composición depende de la roca de la que proceden, estando formados por fragmentos angulares y heterométricos, generalmente de tamaño grueso, englobados en una matriz limo arcillosa. Su espesor suele ser escaso, aunque puede ser muy variable. La resistencia de estos materiales es baja, sobre todo en la zona de contacto con el sustrato rocoso, y cuando se desarrollan altas presiones intersticiales como consecuencia de lluvias intensas.

1- Coluviones

Ejemplos de coluvión

Depósito coluvial. Los fragmentos de roca angulares a subangulares de diversos tamaños caen sobre una ladera por gravedad formando suelo.

Depósito coluvial. Se puede observar la granulometría diversa y la forma angular de los elementos englobados en una matriz limo arcillosa.

Son materiales transportados y depositados por el agua. Su tamaño varía desde la arcilla hasta las gravas gruesas, cantos y bloques. Las partículas más gruesas presentan bordes redondeados. Se distribuyen en forma estratiforme, con cierta clasificación, variando mucho su densidad. Están muy desarrollados en los climas templados, ocupando cauces y valles fluviales, llanuras y abanicos aluviales Sus propiedades están estrechamente relacionadas con la granulometría. Su continuidad es irregular, pudiendo tener altos contenidos en materia orgánica en determinados medios. Los depósitos aluviales constituyen una fuente de recursos de materiales de construcción, sobre todo como agregados.

Depósitos Aluviales

Depósito sedimentario aluvial.

Depósitos lacustres: En general son sedimentos de grano fino, predominando los limos y las arcillas. El contenido de materia orgánica puede ser muy alto, sobre todo en zonas pantanosas. Frecuentemente presentan estructuras laminadas en niveles muy finos. En condiciones de agua salada se forman precipitados de sales. Las principales propiedades están en relación a su alto contenido en materia orgánica, siendo en general suelos muy blandos. También se pueden encontrar arcillas asociadas a estos suelos.

Depósitos litorales: Son materiales formados en la zona intermareal por la acción mixta de ambientes continentales y marinos, influyendo en este caso las corrientes fluviales, el oleaje y las mareas. Predominan las arenas finas y los limos, pudiendo contener abundante materia orgánica y carbonatos. Los sedimentos más finos, los fangos y la materia orgánica son característicos de las zonas de delta y estuario. En general, la consistencia de materiales es blanda a muy blanda. Otro tipo de depósitos característicos de las zonas litorales son las dunas, con carácter inestable debido a su movilidad.

Depósito Litoral

Son depósitos transportados y depositados por el hielo o por el agua de deshielo. Están formados por tillitas y morrenas. Su composición es muy heterométrica y la distribución es altamente errática. Los depósitos fluvio-glaciares contienen fracciones desde gravas gruesas a arcillas; están algo clasificadas y su granulometría decrece con la distancia frente al glaciar. Sin embargo, los de origen lacustre-glaciar presentan fracciones más finas, predominando las arcillas y las estructuras laminadas. La heterogeneidad escaracterística típica de estos depósitos, pues coexisten desde las arcillas hasta las gravas gruesas y grandes bloques.

Depósitos Glaciares

Trozos de rocas (hasta un tamaño de 10m) flotan con el hielo hacia abajo. En

los sectores más bajas de las montañas, donde las temperaturas son más

bajas, el glaciar pierde grandes cantidades de hielo. Pero para un deshielo total

se necesitan algunos años. Durante este tiempo las ultimas partes del glaciar

se mueven más hacia abajo. En el momento del deshielo total todas las clastos

flotantes en el hielo se acumulan en un sector (porque falta de medio de

transporte). Esta acumulación se llama morrena.

En las regiones de altas

montañas donde esta una

temperatura promedia

baja, la nieve se acumula

y se transforma a hielo.

Por la gravedad el hielo se

mueve hacia abajo.

Durante este movimiento

el glaciar erosiona las

rocas del fondo.

Morrenas En Peñalara Madrid

Despósitos

fomados por el

viento. Son

arenas o

mezclas de

arena y limos

Duna longitudinal se expande en la misma dirección de la dirección del viento.

Duna Transversal