95050841 Estudio de Canteras 2

Universidad Nacional del AltiplanoFacultad de Ingeniería Civil y ArquitecturaEscuela Profesional de Ingeniería Civil

INTRODUCCION

Para la realización del presente informe se realizaron varios estudios y visitas a

las canteras con el objeto de estudio de las propiedades físicas y mecánicas lacual se hizo este análisis y visita al lugar denominado (CANTERA DE ALTO

PUNO), la cual estuvo en explotación y luego se dejo en abandonado. Para elestudio realizado por nuestro grupo se conto con alguna información

brindada por los pobladores de dicho lugar, fundamentalmente de carácterinformativo referido a los propietarios de dicha cantera. Prácticamente no

existe información técnica de dicha cantera.

Esto provoca, que en nuestro informe no se pueda profundizar en loconcerniente al proceso técnico que nos sirva de referencia para iniciar el

trabajo de DESCRICION DE DICHA CANTERA.

En el informe que se presenta se hace un análisis de los diferentes aspectoscontemplados en la actividad de estas canteras y se dan medidas y

recomendaciones técnicas de las propiedades físicas y mecánicas tendentes amejorar las condiciones en ellas existentes y el uso de estos materiales para la

construcción de las diferentes obras concerniente a la construcción de

terraplenes.


ESTUDIO DE CANTERAS

I. OBJETIVOS.

k Estudio de los accesos de accesibilidad.

k Evaluación del material (bueno ² malo) según los requerimientos ynormas establecidas.

k Evaluar el rendimiento (volumen) para la conformación de un tramo devía a construir satisfactoriamente.

k Evaluar la clasificación de dicho suelo.

II. GENERALIDADES.

Se define una cantara como al lugar geográfico de donde se extraen o explotan

agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil,utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los

materiales donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos deríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación.

Previamente a su explotación hay que realizar sondeos pozos, análisis paracerciorarse de las propiedades y disposiciones de los yacimientos y bancos parasu mejor extracción.

Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad

suele originar serios problemas de carácter ambiental principalmente con ladestrucción del paisaje.

III. DESARROLLO GENERAL DEL TEMA.

a. UBICACIÓN.

La ubicación de la cantera se podrá hacer mediante fotografías aéreas y/osatelitales, de métodos geofísicos llamados también de explosión indirecta,

como gravimétrico, sísmico magnético, electrónico, radioactivo obtenemos ladescripción petrográfica, morfológica grado de meteorización, etc. Del

material.


b. EXPLORACION

En esta etapa se puede recurrir a planos de estratigrafía, si es que los hubiera,en el caso de no haber ningún plano de estratigráfico se hará el muestreo encampo de la estratigrafía de nuestra cantera.

c. MUESTREO.

El muestreo y recolección del agregado se dará según lo recomendado en lasnormas especificadas de la EGE -2000 y experiencia profesional.

d. ANALISIS DE PERFILES ESTRATIGRAFICOS.

En esta etapa se evaluara la potencia bruta (volumen), evaluar potencia útil(volumen utilizable) y nivel freático.

3. 1 CLASIFICACION DE CANTERAS.

La clasificación de las canteras se dará mediante el tipo muestreo que setome.

a. CANTERAS A CIELO ABIERTO

Método mas usado en nuestro entorno ya que comienza con la limpieza

de la zona donde se realizaran los trabajos es decir se eliminaran materiasque son distintas al material a extraer de la cantera tales como residuos

orgánicos e inorgánicos esto con la finalidad de no alterar las propiedadesfísicas y mecánicas de los suelos a extraer para la posterior evaluación de

los ensayos en laboratorio.


b. CANTERAS SUBTERRANEAS

El sistema de explotación que se lleva a cabo en la cantera es el método desostenimiento natural con el uso de enormes pilares desbastados como sosténdel elemento del elemento horizontal y la explotación en caja de las galeríasde la cantera para evitar derrumbes.

A estas canteras subterráneas se les conoce como el tipo fossae: explotaciónen galerías con grandes salas para un mayor beneficio de las masas rocosas.

La recolección de datos y su adecuado estudio determinaran los parámetrosrequeridos para definir los métodos de explotación, estos conceptos deben

incluir, entre otros:

κ Clasificación del suelo, roca o macizo rocoso.

κ Selección de la forma de la excavación (herradura circular).

κ Análisis de estabilidad.

κ Selección de sistemas de sostenimiento.

κ Predicción del comportamiento del agua subterránea.

κ Requerimientos de recubrimiento.

κ Localización y configuración de portales

Figura N° 01: Cantera de ALTO PUNO a cielo abierto


κ Localización y adaptación del terreno para una planta deprocesamiento interna.

κ Definición y selección de equipos.

Figura N° 02: Cantera Subterránea de colmenar de oreja

Figura N° 03: Cantera subterránea vista interiormente


c. CANTERAS ALUVIALES

Estas canteras son las de formación de aluviones, llamados también canterasfluviales, en las cuales los ríos como agentes naturales de erosión, trasportandurante grandes recorridos las rocas aprovechando su energía cinética paradepositarlas en zonas de menor potencialidad formando grandes depósitos

de estos materiales entre los cuales se encuentran desde cantos rodados ygravas hasta arena, limos y arcillas, la dinámica propia de las corrientes de

agua permite que aparentemente estas canteras tengan ciclos deautoabastecimiento, lo cual implica una explotación económica, pero de gran

afectación a los cuerpos de agua y a su dinámica natural.

En las canteras de rio los materiales granulares que se encuentran son muy

competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte delagua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tienen mayor

dureza y además con características geométricas típicas como sus aristasredondeadas. Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y

cargadores de las riberas y causes de los ríos.

Figura N° 04: Cantera Aluviales


d. CANTERAS DE ROCA.

Otro tipo de canteras son las denominadas de roca , mas conocidas como

canteras de peña, las cuales tienen su origen en la formación geológica deuna zona determinada, donde pueden ser sedimentarias, ígneas o

metamórficas, estas canteras por su condición estática, no presentan esacaracterística de autoabastecimiento lo cual hace fuentes limitadas demateriales

Las canteras de peña están ubicadas en formaciones rocosas, montañas, conmateriales de menor dureza, generalmente, que los materiales de ríos debidoa que no sufren ningún proceso de clasificación, estas canteras se explotan

haciendo cortes o excavaciones en los depósitos.

Figura N° 05: Cantera de Roca


3. 2 PRODUCTOS DE EXPLOTACION DE CANTERAS.

a. SILIARES O BLOQUES.

Son bloques de areniscas de gran tamaño utilizados para enchape yfachadas.

b. MAMPUESTOS.

Son bloques de areniscas usados para apilar uno sobre otro en laconstrucción de muros y cimientos. Hay tres tamaños de mampuestos.

TIPO DE PIEDRA TAMAÑO

PIEDRA ZONGA 60 x 30 x 30 aprox

PIEDRA MEDIAZONGA

30 x 30 x 30 aprox

PIEDRA DE PRIMERA 20 x 20 x 20 aprox

c. TRITURADOS.

Son los agregados más gruesos que se utilizan para la preparación deconcreto reforzado y conformación de bases en la construcción de vías,. Sedividen en tres clases:

TIPO TAMAÑO

DE PRIMERAUtilizados en concretos y

bases de vías Diámetro aprox.

2.5 cm

DE SEGUNDAUtilizados en concretos y

bases de vías Diámetro aprox.

5cm

DE TERCERAUtilizado en la afirmación

de pisos Diámetro aprox.

10cm


3. 3. PRODUCTOS DE DE EXPLOTACION DE UNA CANTERA

SEGÚN A SUS FRACCIONES CONSTITUYENTES.

a. ROCAS. Son bloques con tamaños mayores a 12¨.

b. BOLOS BOLONES O PEDRONES. Tamaños entre 6¨ a 12¨.

c. PIEDRAS. Tamaños de 3¨ a 6¨.

c. GRAVA.

k Gruesa. Tamaño 75mm (3¨) a 19mm (3/4¨).

k Fina. Tamaño 19mm (3/4¨) a 4.75mm (N° 4)

e. ARENA.

k Gruesa. Tamaño 4.75mm (N° 4) a 2.0 mm (N° 10).

k Media. Tamaño 2 mm (N° 10) a 0.425 mm (N° 40)

k Fina. Tamaño 0.425 mm (N° 40) a 0.075 mm (N° 200)

f. LIMO. Suelo que pasa el tamiz 0.075 mm (N° 200) con IP ˂4

g. ARCILLA. Suelo que pasa el tamiz 0.075 mm (N° 200) con ,3•

IV. TIPO DE MUESTREO.

4. 1. POZOS A CIELO ABIERTO O CALICATAS

Las calicatas, zanjas, rozas, pozos, etc., consisten en excavaciones realizadasmediante medios mecánicos convencionales, que permiten la observacióndirecta del terreno a cierta profundidad, así como la toma de muestras y la

realización de ensayos en campo.Tienen la ventaja de que permiten acceder directamente al terreno, pudiéndose

observar las variaciones litológicas, estructuras, discontinuidades, etc., así comotomar muestras de gran tamaño para la realización de ensayos y análisis.


Las calicatas son uno de los métodos más empleados en el reconocimiento

superficial del terreno, y dado su bajo coste y rapidez de realización, constituyenun elemento habitual en cualquier tipo de investigación en el terreno. Sin

embargo, cuentan con las siguientes limitaciones:

k La profundidad no suele exceder de 4m.

k La presencia de agua limita su utilidad.

k El terreno debe poderse excavar con medios mecánicos.

Para su ejecución es imprescindible cumplir las normas de seguridad frente a

derrumbes de las paredes, así como cerciorarse de la ausencia de instalaciones,conclusiones, cables, etc. Los resultados de este tipo de reconocimientos se

registran en estadillos en los que se indica la profundidad, continuidad de losdiferentes niveles, descripción litológica, discontinuidades, presencia de

filtraciones, situación de las muestras tomadas y fotografías.

Figura N° 06: Pozos a Cielo Abierto o Calicatas


4. 2. METODO DE PERFORACIONES CON POSTEADORA,

BARRENOS HELICOIDALES.

A diferencia de los sondeos a cielo abierto, el de perforaciones con posteadora

únicamente obtiene muestras alteradas, pero con esto basta para saber las

características del suelo y la relación que tiene con la cantidad de agua, esto

cuando es un suelo plástico. Para obtener estas muestras se usan barrenos

helicoidales que son como saca corchos en espirales y los pasteadores que son

como dos palas muy cerradas en la parte baja las cuales tienen un agarre en

forma de T. esta herramienta se hace penetrar en el suelo haciéndola girar sobre

el maneral.

Algo importante que se debe tomar encuentra es la forma o la distancia entre las

hélices al perforar esto depende del tipo de suelo, si es un suelo arenoso deben de

estar más cerradas que si se trata de un suelo plástico. Las herramientas antes

mencionadas se adaptan en un extremo de la tubería y se le van añadiendo mas

tramos de tubo conforme a que el pozo se vaya haciendo más profundo, dichos

tubos de colocan por la superficie.

Si el muestreo continúa por debajo del nivel freático se deben de utilizar cucharas

especiales, las muestras que se obtienen con esta cuchara son aun más alteradas

ya que tiene la variable de la cantidad de agua que entra en la cuchara y el suelo.

A causa de esto de las muestras obtenidas solo se puede obtener una clasificación

y realizar pruebas para las cuales no es necesaria una muestra inalterada. En estas

pruebas como hemos dicho, el contenido de agua es mayor. Generalmente se

recurre a colocar ademes en el pozo, esto se hace con tubos de hierro los cuales

son hincados a golpes pero con un diámetro necesario para que puedan pasar las

herramientas utilizadas para muestrear. En la parte inferior esta tiene una zapata

afilada para facilitar la penetración en el suelo. Cuando se agregan los segmentos

de tubos de hierro para su manejo y colocación se usa una polea la cual es

colocada en un trípode, esto a una altura que permita el manejo de los tubos de


hierro. El cable que cruza por la polea y se sujeta a los tubos es un cable de

manila o metálico y los operadores o técnicos pueden intervenir manualmente

para guiar los tubos con la ayuda de unas llaves especiales y así poder atornillar

los segmentos siguientes. Una desventaja de este método es que cuando tenemos

un suelo firme y a este le sigue uno blando, en estos casos comúnmente se pierde

la frontera que existe entre los dos tipos de suelo.

4. 3 METODO DEL LAVADO.

Este método de sondeo es bastante económico y el tiempo en que se realiza es

muy rápido. Con este método se pueden presentar errores en la frontera del

terreno, dicho error puede ser hasta de un metros al marcar la diferencia entre

estratos. Este método de puede usar en conjunto con otro método es decir como

Figura N° 07: Método de Perforaciones


un sondeo auxiliar preliminar ya que es más rápido que los otros. Las muestras

que se obtienen son bastante alteradas, tanto que no deberían de considerarse

como representativas para llevar al laboratorio.

El equipo y material a utilizar son al igual que en el método anterior un trípode

con una polea, la cual se usa para sostener el martinete este tiene un peso que

puede ir desde los 80 hasta los 150 kilogramos. Lo que hace el martinete es

hincar en el suelo los ademes necesarios. El ademe utilizado debe tener un

diámetro mayor para de esta manera poder inyectar el agua. El agua se impulsa

mediante una bomba. Esto se hace una vez que se ha hincado el ademe.

Entonces cuando el agua se introduce en la tubería hace que una muestra suba a

través del espacio que existe entre el ademe y la tubería de inyección, ya que la

muestra se encuentra fuera se coloca en un recipiente en el cual se puede estudiar

y analizar la muestra. Cuando se realiza el muestreo y si las características no han

cambiado se puede muestrear cada 1.5 metros pero si se presenta un cambo en el

agua que sale debe de hacerse un nuevo muestreo. Una vez que se detuvo el

muestreo debemos esperar a que el agua se quede en equilibrio con el nivel

freática y así anotar todo lo que se va observando.

Existen diferentes tipos de muestreadores unos se introducen en el suelo a golpes

y el más usado es llamado de media caña de esta hecho para poder dividirse y así

poder extraer la muestra más fácilmente. Existe otro muestreador el cual se llama

trampa de muelles el cual tiene en la parte inferior unas cuchillas metálicas las

cuales permiten la entrada en la cámara inferior pero puede dificultar su salida y

por último el muestreador de cucharon raspador el cual se usa en un suelo con

arenas bajo en nivel freático y funciona por rotación.


4. 4. ENTRE OTROS TIPOS DE SONDEO TENEMOS

k Métodos de penetración estándar.

k Método de penetración cónica.

k Perforación en boleos gravas.

k Métodos de sondeo definitivo.

k Métodos geofísicos.

Figura N° 08: Método de Lavado


V. OBTENCION DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS.

Se establecen procedimientos para obtener en el laboratorio la muestranecesaria para realizar los ensayos. De forma que sea representativa de lamuestra total recibida.Se necesitara aparatos como los tamices: N° 4 (4.75 mm), N° 10 (2.00 mm) y

N° 40 (0.475 mm), mortero, lona, pala, varilla y otros utensilios.

5. 1. PROCEDIMIENTO MEDIANTE CUARTE MANUAL.

Se coloca la muestra sobre una superficie dura, limpia y horizontal evitando

cualquier pérdida de material o la adición de sustancias extrañas.Mezclar bien la muestra hasta tomar una pila en forma de cono, para luego ser

aplanada y extendida en forma circular. Dividir diametralmente el material encuatro partes y luego descartar dos cuartos de muestra diagonalmente opuestos.

Sucesivamente se mezcla y cuartea el material remanente hasta reducir lamuestra a la cantidad deseada.

VI. ENSAYOS REQUERIDOS DE LOS AGREGADOS.

6. 1. PARA TERRAPLENES Y RELLENOS

k Contenido de humedad.

k Limites de consistencia.

k Análisis químicos (sales solubles totales, sulfatos, sulfatos, cloruros comoiones)

k Cantidad de material que pasa el tamiz N 200.

k Relación densidad humedad (proctor modificado)

k Gravedad específica y absorción (grava y arena).

k Valor relativo de soporte (CBR)

6. 2. PARA SUB RASANTE.

k Todos los indicados para terraplenes y rellenos.

k Contenido de materia orgánica.

k Cantidad de material mayor a 3¨.

k Tamaño de partículas de suelo menores de la N 200 (sedimentación).


6. 3. PARA SUB RASANTE.

k Todos los indicados para sub rasante.

k Durabilidad con sulfato de sodio (grava y arena).

k Abrasión.

k Peso unitario.

k Equivalente de arena.

k Cantidad de material mayor a 2 ¨

k Forma y textura de agregado grueso.

6. 4. PARA GRAVA Y ARENA POR SEPARADO.

k Análisis granulométrico por tamizado

k Durabilidad.

k Peso unitario.

k Gravedad específica y absorción.

k Sales solubles totales.

k Afinidad con el asfalto (adherencia)


EXPLORACION DE

CANTERA


VII. MEMORIA DESCRITIVA.

7. 1 . UBICACIÓN

- DENOMINACION.

Cantera : ¨ALTO PUNO¨

- GEOGRAFIA.

Coordenadas UTM : E 392596 S 8246441Altitud : 3988 m.s.n.m.

- POLITICA

Departamento : Puno.

Provincia : Puno.

Distrito : Puno.

Núcleo Urbano : Barrio ALTO PUNO

Figura N° 09: Foto Satelital de la zona de estudio


7. 1. 1. DELIMITACION

- Por el Norte : Con el cerro

- Por el Este : Con la carretera JULIACA ² PUNO.

- Por el Oeste : Con el cerro.

- Por el Sur : Con el barrio LLAVINI.

7. 1. 2. ACCESOS

- Por el Norte: No se cuenta con un acceso ya que limita con el cerro.

Figura N° 10: Acceso Norte Cantera de ALTO PUNO


- Por el Sur: Con el barrio ALTO LLAVINI.

- Por el Este: El acceso se da por medio de la carretera proveniente de la

ciudad de JULIACA.

Figura N° 11: Acceso Sur Cantera de ALTO PUNO

Figura N° 12: Acceso Este Cantera de ALTO PUNO


- Por el oeste: No existe un acceso ya que es delimitado por la presencia

del cerro.

7. 1. 2. DISPONIBILIDAD.

No existe de parte de los pobladores, autoridades, el consentimiento y

facilidades para su explotación ya que este terreno donde está ubicada

nuestra cantera cuenta con un propietario .

7. 2 . DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO

7. 2. 1. MORFOLOGIA.

Morfológicamente es un área montañosa de altos relieves y pendientes muypronunciadas. El cual hace que el acceso para esta cantera sea un poco

dificultoso sobre todo para maquinarias de extracción.

Figura N° 13: Acceso por el Oeste Cantera de ALTO

abierto


7. 2. 2. CLIMA.

La Provincia de PUNO ofrece un clima frío, moderadamente lluvioso y con amplitud térmica moderada. Su territorio se encuentra comprendido en la zonade un clima de bajas temperaturas esto sobre todo en los meses de mayo, junio yjulio.

La temperatura promedio es de 8°C, alcanzado una máxima de 15°C y una

mínima de 1°C, en el invierno.

7. 2. 3. PRECIPITACION.

Las precipitaciones pluviales en esta zona son de intensidad muy fuerte sobre

todo en los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y prolongándose enocasiones hasta marzo pero como se encuentra en una pendiente pronunciadahace su evacuación con mucha rapidez.

Figura N° 14: Morfología de la Cantera de ALTO PUNO

abierto


7. 2. 3. GEOLOGÍA DEL ÁREA.

El área subyace en una zona de a floración de rocas metamórficas en unporcentaje mínimo a comparación de al a floración de material granular

En el área el metamorfismo aumenta en intensidad hacia el este en una mayor

proporción de estas rocas.

El área de estudio presenta vegetación típica de la zona del altiplano (ichus yplantas andinas)

7. 25 . SITUACION HIDROGRAFICA.

La presencia de aguas tanto en el sub suelo como en la superficie de la zona esescasa en esta temporada por la escases de lluvias es por lo cual no se encontró

un aguas subterráneas a una profundidad de 2.75 m de profundidad es por esoq suponemos que el nivel aguas subterráneas esta a una profundidad mayor.

7. 26. PLANO DE UBICACIÓN.


EXPLOTACION

DE CANTERAS


VIII. TRABAJO EN CAMPO.

Consistió en la identificación de las posibles canteras a utilizarse para laproducción de agregados; una vez identificadas las canteras.

8. 1. RECONOCIMIETO PRELIMINAR DE LA ZONA

Se hizo una observación visual de la zona y se determinaron dos puntostomando en consideración la topografía del lugar y la facilidad de trabajo al

ejecutar las excavaciones para lo cual se realizo de la exploración de la canterapor el método de la exploración de pozos a cielo abierto o calicatas.

Figura N° 15: Reconocimiento Preliminar de la Zona


8. 2. EXPLORACION PRELIMINAR

Una vez determinado los puntos de evaluación se procederá a la ejecución delas calicatas dando inicio así a la exploración tomando en consideración el áreade excavación que será (1.5m x 1.5m) el cual hace que la excavación sea más

eficaz y detallando a continuación en los cuadros correspondientes lainformación y composición de subsuelo así como los niveles freáticos que

hubiera encontrado

Figura N° 16: Reconocimiento Preliminar de la Zona

Figura N° 17: Exploración Preliminar





DATOS Y

RESULTADOS DE

CANTERAS


ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO

1. - información preliminar.

Introducción.

En los comienzos de la investigación de las propiedades de los suelos se creyó que las

propiedades mecánicas dependían directamente de la distribución de las partículasconstituyentes según sus tamaños; por ello era preocupación especial de los ingenieros la

búsqueda de métodos adecuados para obtener tal distribución. Aun hoy, tal parece quetodo técnico interesado en suelos debe pasar a modo de etapa de iniciación, por una época

en que se siente obligado a creer que, con suficiente experiencia, es posible deducir laspropiedades mecánicas de los suelos a partir de su distribución granulométrica o

descripción por tamaños; es común sin embargo, que una no muy dilatada experienciahaga que tal sueño se desvanezca.

Solamente en suelos gruesos, cuya granulometría puede determinarse por mallas, ladistribución por tamaños puede revelar algo de los referente alas propiedades físicas del

material; en efecto, la experiencia indica que los suelos bien graduados, o sea con ampliagama de tamaños, tienen comportamiento ingenieril mas favorable, en lo que atañe a

algunas propiedades importantes, que los suelos de granulometría muy uniforme.

Mas aun en esos suelos gruesos, ha de señalarse, según ya se dijo, que el comportamientomecánico e hidráulico esta Principalmente definido por la compacidad de los granos y suorientación, características que destruye, por la misma manera de realizarse, la prueba degranulometría, de modo que en sus resultados finales se ha tenido que perder toda huellade aquellas propiedades tan decisivas. De esto se desprende lo muy deseable que seriapoder hacer una investigación granulométrica con un método tal que respetara laestructuración inalterada del material; este método, sin embargo hasta hoy no se haya

encontrado y todo parece indicar que no se podrá desarrollar jamás.

En suelos finos en estado inalterado, las propiedades mecánicas e hidráulicas dependen ental grado de su estructuración e historia geológica, que el conocimiento de su

granulometría, resulta totalmente inútil.

Sin embargo, el ingeniero interesado en suelos debe estar suficientemente familiarizado con

los criterios técnicos basados en la distribución granulométrica y con los métodos masimportantes para su determinación, pues estos temas ocupan aun un espacio apreciable

dentro de la literatura técnica y se hace necesario al ingeniero moderno estar mas


informado sobre esta materia que aquellos que, sin la conveniente meditación de sus ideas,

aplican normas simplicistas, conducentes a conclusiones inaceptables.

2. - Objetivos.

k Poder clasificar un suelo según los tamaños de sus partículas, estimar si elsuelo esta mal graduado o bien graduado.

k Hallar el diámetro efectivo (D ), Hallar el coeficiente de uniformidad (Cu) y10

el coeficiente de curvatura (Cc).k Ver si nuestra muestra cumple con las especificaciones ASTM.

3. - Análisis granulométrico.

Proceso para determinar la proporción en que participan los granos del suelo, en funciónde sus tamaños. Esa proporción se llama gradación del suelo. La gradación por tamaños es

diferente al término geológico en el cual se alude a los procesos de construcción (gradación)y la destrucción (degradación) del relieve, por fuerzas y procesos tales como tectonismo,vulcanismo, erosión, sedimentación, etc.

4. - Métodos de análisis granulométrico.

Comprende dos clases de ensayos: El de tamizado para las partículas grueso ² granulares(gravas, arenas) y el de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos, arcillas), pues

no son discriminables por tamizado.

a. - método del tamizado

b. - método del hidrómetro

c. - método de la pipeta

A continuación desarrollaremos el método del tamizado por ser el que usaremos en nuestroensayo los demás métodos serán brevemente desarrollados en la parte de anexos.


5. - Método del tamizado.

Una vez se pasa el suelo por la estufa y se pulverice, se hace pasar por una serie organizadade tamices, de agujeros con tamaños decrecientes y conocidos, desde arriba hacia abajo. El

primer tamiz, es el de mayor tamaño y es donde inicia el tamizado. Se tapa con el fin deevitar pérdidas de finos; el último tamiz está abajo y descansa sobre un recipiente de forma

igual a uno de los tamices, y recibe el material más fino no retenido por ningún tamiz.

Con sacudidas horizontales y golpes verticales, mecánicos o manuales, se hace pasar elsuelo por la serie de tamices, de arriba abajo, para luego pesar por separado el sueloretenido en cada malla.

6. - Curva granulométrica

Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentación se llevan a un gráfico llamadocurva granulométrica.

La fracción gruesa tendrá denominaciones, según el sistema:

BRITANICO 1 AASHTO 2 ASTM 3 SUCS 4

κ (mm) κ (mm) κ (mm) κ (mm)

Grava 60 - 2 75 - 2 > 2 75 ² 4.75

Arena 2 ² 0.06 2 ²0,05 2 ²0,075 4,75 ² 0,075

Limo0,06 ² 0,002 0,05 ² 0,002

0,075 ²0,005

< 0,075FINOS

Arcilla < 0,002 < 0,002 < 0,005

Universidad Nacional del Altiplano

Facultad de Ingeniería Civil y ArquitecturaEscuela Profesional de Ingeniería Civil

1: B S ² 5930: 1981

2: American Association of State Highway and Transportation Official

3: American Society for Testing and Materials

4: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

Para los suelos gruesos ² granulares, el diámetro equivalente está referido al agujerocuadrado de la malla. Para los finos, al diámetro de una esfera.

La curva se dibuja en papel semilogarítmico. Con la escala aritmética (ordenadas) losporcentajes en peso de partículas con f < que cada uno de los lados de las abscisas. Enescala logarítmica (abscisas) los tamaños de los granos en milímetros. Esta escala, en razón

de que los f varían de cm a mm.

Esta clasificación es necesaria en geotecnia, pero no suficiente. Se complementa siempre la

granulometría con el ensayo de Límites de Atterberg, que caracterizan la plasticidad yconsistencia de los finos en función del contenido de humedad.

7. - Descripción de la gradación.

La forma de la curva de distribución de tamaños de partículas, indica si los tamaños varíanen un rango amplio (curva C) o estrecho (curva B); si el rango tiende a los tamaños

mayores del suelo grueso (A) o a los menores del suelo fino (C). Si todos los tamañostienen proporciones en peso relativamente iguales, el rango es amplio y la curva suave, el

suelo así será bien gradado (A y C). La mala gradación puede ser por falta de extensión (B)o por discontinuidad.

En suelos granulares la gradación, expresada numéricamente, la da el coeficiente deuniformidad Cu con el coeficiente de curvatura Cc.

6010

230

10

60

*;

DD

DCc

D

DCu κκ


Para un suelo bien graduado cumple:

Cu > 4 a 6

1 < Cc < 3

Cuanto más alto sea Cu, mayor será el rango de tamaños del suelo. Los Di; i = 10, 30, 60son los amaños f de las partículas, para el cual el i% del material es más fino que ese

tamaño.

ENSAYO DE LIMITES DE ATTENBERG

Cuando un suelo arcilloso se mezcla con una cantidad excesiva de agua, este puede fluircomo un semilíquido . Si es suelo es secado gradualmente, se comportara como un material

plástico, semisólido o solidó, dependiendo de su contenido de agua. Este, en por ciento,con el que el cuelo cambia de un estado liquido a un estado plástico se define como limite

liquido (LL). Igualmente, los contenidos de agua, en por ciento, con el que el suelo cambiade un estado plástico a un semisólido y de un semisólido a un sólido se definen como el

limite plástico (LP) y el limite de contracción (SL), respectivamente. Estos se denominancomo limites de Attenberg .

Definición de los límites de ATTENBERG

- El límite líquido: de un suelo es determinado por medio de la copa deCasagrande (designación de prueba D-4318 de la ASTM) y se define como elcontenido de agua con el cual se cierra una ranura de 12.7mm. mediante 25 golpes.

- El límite plástico: se define como el contenido de agua con el cual el suelo seagrieta al formarse un rollito de 3mm. De diámetro (designación de prueba D-4318de la ASTM)

- El limite de contracción: se define como el contenido de agua con le cual elsuelo no sufre ningún cambio adicional de volumen con la perdida de agua(designación de prueba D-427 de la ASTM)

OBJETIVOS GENERALES

- Calcular el índice de plasticidad, la actividad, índice de liquidez, índice decomprensibilidad.

- Clasificar el suelo según los datos hallados.-


OBJETIVOS

- Hallar el contenido de humedad dado en porcentaje (%) de nuestra muestra.- Calcular el contenido de humedad para los 25 golpes

INFORMACION PRELIMINAR

Un diagrama esquemático (vista lateral) de un dispositivo para determinar el límite líquido

se muestra en la figura, que consiste en una copa de bronce y una base de hule duro. Lacopa de bronce se deja caer sobre la base por una leva operada por una manivela. Para la

prueba se coloca una pasta en la copa. Se corta una ranura en el centro de la pasta desuelo, usando la herramienta de corte estándar. Luego, con la leva operada por lamanivela, se levanta la copa y se deja caer desde una altura de 10mm. El contenido de

agua, en porcentaje requerido para cerrar a una distancia de 12.7mm. a lo largo del fondode la ranura a los 25 golpes se define como el limite liquido. El procedimiento para laprueba del límite liquido esta dado en la prueba D-4318 de la ASTM.

LIMITE PLASTICO

INFORMACION PRELIMINAR

La prueba para la determinación del límite líquido plástico, tal como Atterberg la definió, noespecifica el diámetro a que debe llegarse al formar el cilindro de suelo requerido. Terzaghi

DJUHJR OD FRQGLFLyQ GH TXH HO GLiPHWUR VHD GH PP µ�� /D IRUPDFLyQ GH ORV UROOLWRV VH hace usualmente sobre una hoja de papel totalmente seca, para acelerar la pérdida de

humedad del material: también es frecuente efectuar el rolado sobre una placa de vidrio.Cuando los rollitos llegan a los 3mm. Se doblan y presionan, formando una pastilla quevuelve a rolarse, hasta que en los 3mm. Justos ocurra el desmoronamiento y agrietamiento;en tal momento se determinara rápidamente su contenido de agua, que es el límite plástico.

Se han hecho varios intentos para sustituir el rolado manual por la acción mecánica dealgún aparato, pero sin resultados satisfactorios, debido, en primer lugar, a que la

experiencia ha demostrado que en esta prueba la influencia del operador no es importantey, en segundo, a que , esta la fecha, no ha podido desarrollarse ningún aparato en que lapresión ejercida se ajusta ala tenacidad de los diferentes suelos; en el rolado manual, eloperador, guiado por le tacto, hace el ajuste automáticamente.


OBJETIVOS

- Hallar el límite plástico de la muestra el cual será representado en porcentaje (%).

ENSAYOS REALIZADOS EN LABORAORIO

CALICATA 01.-


Peso de la bandeja 393 gr.

Peso inicial seco + bandeja 3000 gr.

Peso inicial seco 2607 gr.

Peso lavado seco + bandeja 2620 gr.

Peso lavado seco 2227 gr.

MallaAbertura

(mm.)

Peso

retenido

(gr.)

Peso retenido

corregido

(gr.)

%

Retenido

parcial

%

Retenido

acumulado

% Que

pasa

2" 50,6 0 0 0 0 100

1½" 38,1 164,71 164,71 6,32 6,32 93,68

1" 25,4 400,96 402,09 15,42 21,74 78,26

3/4" 19,05 244,86 245,15 9,40 31,14 68,86

½" 12,7 175,16 175,16 6,72 37,86 62,14

3/8" 9,525 160,06 160,06 6,14 44,00 56,00

1/4" 6,35 194,46 195,01 7,48 51,48 48,52

Nº 4 4,76 88,06 88,06 3,38 54,86 45,14


Nº 20 0,84 262,66 263,34 10,10 64,96 35,04

Nº 40 0,42 114,66 114,66 4,40 69,36 30,64

Nº 60 0,25 161,16 161,16 6,18 75,54 24,46

Nº 80 0,18 82,56 82,56 3,17 78,71 21,29

Nº 100 0,149 15,03 15,03 0,58 79,29 20,71

Nº 200 0,074 156,62 156,62 6,01 85,29 14,71

BASE 2,93 2,93 382,93 14,69 100,0 0,0

TOTAL 2223 ,89 2607 100

- La pérdida del material es igual ala diferencia entre el peso lavado y la sumatoria de pesosretenidos:

gr.11.389.22232227Perdida κκκ

- Luego el porcentaje de pérdida estará dado por:

%139.0100*2227

11.3perdidade% κκ

- Notamos que el error no supera el 1.5% por lo tanto procedemos a compensar:

MallaPeso Retenido

(gr.)

Incremento

(gr.)

Peso Retenido

corregido (gr.)

1” 400.96 gr. 1.13 gr. 402.09 gr.

¾” 244.86 gr. 0.69 gr. 245.15 gr.

¼” 194.46 gr. 0.55 gr. 195.01 gr.

Nº20 262.66 gr. 0.74 gr. 263.34 gr.

κ κ 3.11


k el material perdido por el lavado (pasante de la malla Nº200) el cual es incluido alabase:

Peso inicial

seco

Peso lavado

seco

2607 - 2227 = 380 gr.

ENSAYO LIMITES DE ATTENBERG

LIMITE LIQUIDO

Ensayo Nº 1 2 3 4

Capsula Nº A - 2 C - 1 A - 3 T - 8

Capsula + suelo húmedo gr. 34,81 42,39 37,43 40,5

Capsula + suelo seco gr. 30,2 36,55 32,4 36,2

Agua gr. 4,61 5,84 5,03 4,3

Peso de la capsula gr. 12,7 10,6 9,85 13,65

Peso del suelo seco gr. 17,5 25,95 22,55 22,55

Contenido de humedad % 26,34 22,50 22,31 19,07

Nº de golpes Nº 7 16 30 33


CONCLUSIONES:

- El limite liquido de nuestra muestra para los 25 golpes es de 21.85%

LIMITE PLASTICO

Ensayo Nº 1 2 3 4

Capsula Nº T - 62 B - 1 T - 26 B - 8

Capsula + suelo húmedo gr. 16,1 18,28 17,95 17,28

Capsula + suelo seco gr. 16,02 17,96 17,88 17,06

Agua gr. 0,08 0,32 0,07 0,22

Peso de la capsula gr. 15,38 15,42 17,32 15,32

Peso del suelo seco gr. 0,64 2,54 0,56 1,74

Limite plástico (w%) % 12,5 12,60 12,5 12,64

Promedio 12,56

CALICATA 02.-


peso inicial demuestra

2485 gr

peso inicial seco peso total deretenidos

2365 gr

tamices abertura astm mm Peso

retenidokg

% retenido % retenidoacumulado

% que pasa

3 76,2 0 0 0 100 2 1/2 63,5 0 0 0 100


2 50,6 0 0 0 100 1 1/2 38,1 190 8,03 8,03 91,97

1 25,4 110 4,65 12,68 87,32 1/2 12,7 156 6,59 19,28 80,72 3/8 9,525 104 4,39 23,68 76,32 1/4 6,35 107 4,52 28,20 71,79 n° 4 4,76 116 4,90 33,11 66,89 n° 8 2,38 159 6,72 39,83 60,17

n° 10 2 80 3,38 43,21 56,79 n° 20 0,84 250 10,57 53,78 46,22 n° 40 0,42 450 19,03 72,81 27,19 n° 60 0,25 158 6,68 79,49 20,51

n° 100 0,149 151 6,38 85,88 14,12 n° 200 0,074 154 6,51 92,39 7,61 BASE 180 7,61 100 0

TOTAL 2365 100

LIMITES DE ATTENBERG

LIMITE LIQUIDO

Ensayo Nº 1 2 3 4

Capsula Nº E - 29 E - 20 E- 16 E ² 12

Capsula + suelo húmedo gr. 53.29 51.96 47.69 46.99

Capsula + suelo seco gr. 46.75 46.10 42.43 41.82

Agua gr. 6.54 5.86 5.26 5.17

Peso de la capsula gr. 21.47 21.20 21.87 21.56

Peso del suelo seco gr. 25.28 24.1 20.56 20.26

Contenido de humedad % 25.87 24.32 25.58 25.51

Nº de golpes Nº 20 17 29 33


CONCLUSIONES:

- El limite liquido de nuestra muestra para los 25 golpes es de 25.30%-

LIMITE PLASTICO

Ensayo Nº 1 2 3 4

Capsula Nº E - 13 E - 26 E - 10 E ² 21

Capsula + suelo húmedo gr. 24.15 23.35 24.88 23,28

Capsula + suelo seco gr. 23.79 23.07 24.44 22,96

Agua gr. 0.36 0.28 0.44 0,32

Peso de la capsula gr. 21.64 21.41 22.09 21,02

Peso del suelo seco gr. 2.15 1.66 2.35 1,94

Limite plástico (w%) % 16.74 16.86 18.72 16,49

Promedio 16. 70


TABLAS PARA CLASIFICAR EL SUELO

CARTA DE PLASTICIDAD

(Tabla 1) SISTEMA DE CLASIFICACION SUCS

DIVISIONES MAYORES SIMBO LO DE

GRUPO

NOMBRES TIPICOS

Suelos de grano grueso (mas del 50% del

material es mayor

que N°200)

Gravas (mas de la mitad de la fracción gruesa es mayor que el

tamiz N°4)

Gravas limpias (poco o ningún fino)

GW Gravas bien gradadas, mezclas gravosas, pocos o ningún fino

GP Gravas pobremente gradadas,

mezclas grava-arena, pocos o ningún fino

Gravas con finos (cantidad

apreciable de finos)

GM Gravas limosas, mezclas grava-arena- limo

GC Gravas arcillosas, mezclas gravo-


areno-arcillosas

Arenas (mas

del 50% de la fracción

gruesa es menor que el

tamiz N°4)

Arenas limpias

(poco o ningún fino)

SW Arenas bien gradadas, arenas

gravosas, pocos o ningún fino

SP Arena pobremente gradadas, arenas gravosas, pocos o ningún fino

Arenas con

finos (cantidad apreciable de

finos)

SM Arenas limosas, mezclas arena- limo

SC Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla

Suelos de grano fino (mas del 50%

del material

pasa el tamiz

N°200)

Limos y arcillas (limite liquido wL<50)

ML Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas, o limos arcillosos con poca plasticidad

CL Arenas inorgánicas de plasticidad baja

a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas

magras

OL Limos orgánicos, arcillas limosas orgánicas de baja plasticidad

Limos y arcillas (limite liquido wL>50)

MH

Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o

diatomáceos, suelos elásticos

CH Arcillas inorgánicas de plasticidad media a alta plasticidad, arcillas grasas

OH Arcillas inorgánicas de plasticidad

media a alta, limos orgánicos

orgánicos Pt Turba y otros suelos altamente orgánicos


(Tabla 2) PROPIEDADES DE SUELOS CLASIFICADOS POR SUCS

TIPO

DE

SUELO

Permeabilidad en

estado compacto

Resistencia al

corte en estado

compacto

Compresibilidad en

estado compacto y

saturado

Facilidad de

tratamiento

en obra

GW Permeable Excelente Despreciable Excelente

GP Muy permeable Buena Despreciable Buena

GM Semipermeable Buena Despreciable Buena

GC Impermeable Buena a regular Muy baja Buena

SW Permeable Excelente Despreciable Excelente

SP Permeable Buena Muy baja Regular

SM Semi a

impermeable

Buena Baja Regular

SC Impermeable Buena a regular Baja

Buena

ML Semi a impermeable

Regular Madia Regular

CL Impermeable Regular Media Buena a

regular

OL Semi a impermeable

Deficiente Media Regular

MH Semi a

impermeable

Regular a

deficiente

Elevada Deficiente

CH Impermeable Deficiente Elevada Deficiente

OH Impermeable Deficiente Elevada deficiente

Pt


(Tabla 3) TABLAS PARA CLASIFICAR LOS SUELOS SEGÚN LOS VALORES

DE C.B.R.

CBR % Clasificación

regular

usos Sistema de clasificación

unificado AASHTO

0 ² 3 Muy pobre Subrasante OH, CH, MH,

OL

A5, A6, A7

3 ² 7 Pobre a regular Subrasante OH, CH, MH, OL

A4, A5, A6, A7

7 ² 20 Regular Sub-base OL, CL, ML, SC,

SP, SM

A2, A4, A6, A7

20 ² 50 Bueno Base, sub- base

GM, GC, SM, SP, GP

A1b, A2-5, A3, A2-6

> 50 excelente base GW, GM A1-a, A2-4, A3

C.B.R. CLASIFICACION

0 ² 5 Subrasante muy mala

5 ² 10 Subrasante mala

10 ² 20 Subrasante regular a buena

20 ² 30 Sabrasante muy buena

30 ² 50 Sub-Base buena

50 ² 80 Base buena

80 - 100

Base muy buena


C.B.R. Clasificación cualitativa

del suelo

Usos

2 ² 5 Muy mala Subrasante

5 ² 8 Mala Subrasante

8 ² 20 Regular a buena Subrasante

20 ² 30 excelente Subrasante

30 ² 60 Buena Sub-Base

60 ² 80 Buena Base

80 - 100 excelente Base

(tabla 4) CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS SEGÚN SUCS

DIVISIONES PRINCIPALES

SIMBOL O

COMPORTAMIE NTO

MECANICO

CAPACIDAD DE DRENAJE

DENSIDAD OPTIMA

P.M.

C.B.R. in situ

SUELO

S DE GRAN

O GRUE

SO

Grava

s GW Excelente excelente 2.00 ² 2.24 60 ²

80

GP Bueno a excelente

excelente 1.76 ² 2.08 25 ² 60

GM d Bueno a excelente

Aceptable a mala 2.08 ² 2.32 40 ² 80

u Bueno Mala a

impermeable

1.92 ² 2.24 20 ²

40

GC Bueno Mala a impermeable

1.92 ² 2.24 20 ² 40


Arena

s SW Bueno Excelente 1.76 ² 2.00 20 ²

40

SP Aceptable a bueno

Excelente 1.63 ² 1.92 10 ² 25

SM d Aceptable e

bueno

Aceptable a mala 1.92 ² 2.16 20 ²

40

u Aceptable Mala a impermeable

1.58 ² 2.08 10 ² 20

SC Malo a aceptable Mala a

impermeable

1.58 ² 2.00 10 ²

20

SUELO S DE

GRAN O

FINO

Limos y

arcilla s

(LL< 50)

ML Malo a aceptable Aceptable a mala 1.60 ² 2.00 5 ² 15

CL

Malo a aceptable Casi impermeable 1.60 ² 2.00 5 ² 15

OL Malo Mala 1.44 ² 1.70 4 ² 8

Limos

y arcilla

s

(LL> 50)

MH Malo Aceptable a mala 1.28 ² 1.60 4 - 8

CH Malo a aceptable Casi impermeable 1.44 ² 1.76 3 ² 5

OH Malo y muy malo

Casi impermeable 1.28 ² 1.68 3 ² 5

SUELOS ORGANICOS

Pt inaceptable Aceptable a mala


CLASIFICACION DEL SUELO ESTUDIADO

CLASIFACACION DE LOS SUELOS

CALICATA 01.-

Datos obtenidos de los ensayos de laboratorio.-

- mas del 50% se retiene en la malla 200 85 .29%

- mas del 50% de la fracción gruesa queda en la malla 4 54 .86%

- mas del 12% pasa la malla 200 14. 69%

- el índice plástico IP = 9.29 > 7

- según la ubicación de los resultados de LL y LP nos da por encima

de la línea A de la carta de plasticidad.

CLASIFICACION

- Según las características de nuestros datos obtenidos en laboratorio se pudodeterminar la clasificación del suelo por el método SUCS.

Suelo = GC (grava arcillosa, mezclas grava-areno-arcillosas)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- Según la clasificación SUCS el suelo es un GC (grava arcillosa, mezcla grava-areno-arcillosas).

- Se pudo estimar su CBR de acuerdo a la (tabla 4) obteniéndose un CBR ( 20 - 40 )

- Se pudo estimar el según la (tabla 4) la densidad optima o proctor modificado.siendo 1.92 ² 2.24.

construcciones de gran importancia


- Según la (tabla 4) nuestro suelo GC tiene un buen comportamiento mecánico.

- Según la (tabla 3) para la clasificación según su CBR (20 ² 40) nuestro suelo esbueno por lo que se puede usar para la conformación de base, sub-base.

- Según las (tablas 3) de los cuadros es recomendable usar la cantera para laextracción de material que será usada para la conformación de subrasante.

Es recomendable hacer los ensayos de P.M. y CBR en laboratorio para tener

valores más reales a los estimados y no cometiendo errores en las

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95050841 Estudio de Canteras 2