DENSIDAD EN TERRENO

I. OBJETIVOS:

- El presente Informe tiene por objetivo conocer las propiedades de un suelo

y analizarlas mediante un Estudio de Suelos con fines académicos. Las

mismas que se han efectuado por medio de trabajos de exploración de

campo y ensayos de laboratorio, necesarios para definir el perfil

estratigráfico de la calicata, así como sus propiedades físicas y mecánicas.

- Definir preliminarmente si el suelo es o no recomendable para ser usado

como base de una futura edificación.

II. PROCEDIMIENTO PARA LA CALIBRACION DE LA ARENA PARA EL ENSAYO DE

DENSIDAD DE CAMPO (IN-SITU)

1.1. EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR

Cono de densidad

Arena normalizada (lavada, tamizada y seca)

Depóstio para la calibración y vidrio

Balanza (precisión a la centésima de gramo

Termómetro

Enrasador o regla metálica

Proctor

1.2. DETERMINACION DE LA CAPACIDAD VOLUMETRICA DEL DEPOSITO DE

CALIBRACION

Para determinar la capacidad volumétrica del recipiente seleccionado como Depósito de

calibración, se debe realizar el siguiente procedimiento:

a) Se debe obtener el peso del Depósito de calibración (P Depósito).

b) Se debe de llenar el Depósito de Calibración con agua colocando el termómetro y

volver a pesar (P Depósito + agua).

c) Alternativamente el paso “b)”, se puede utilizar un vidrio o una lámina de

superficie lisa para enrasar el recipiente cunado se encuentre completamente

lleno, para eliminar las burbujas de aire (de utilizar el vidrio, se incluirá el peso de

este en las mediciones).

Una vez realizado el procedimiento anterior, se procede anotar el peso total de agua en el

recipiente utilizando la siguiente expresión:

Ecuación 1 Pagua=( PDepósito+agua )−PDepósito

A su vez, se mide la temperatura del agua, con lo cual se corregirá la densidad natural del agua

(1.00 gr/cm3) según la temperatura que se tengan en condiciones locales, para lo cual se

utilizará la siguiente expresión:

Ecuación 2 Dagua (corregida )=1.00 gr

cm3∗RD

Donde “RD” es el factor de corrección por temperatura, el cual se muestra en la siguiente

tabla:

TABLA 1

FACTOR DE CORRECION DE LA DENSIDAD DEL AGUA POR TEMPERATURA

TEMPERATURA FACTOR DE CORRECION (RD)

8 0.9999

9 0.9998

10 0.9997

11 0.9996

12 0.9995

13 0.9994

14 0.9993

15 0.9991

16 0.9990

17 0.9988

18 0.9986

19 0.9984

20 0.9982

21 0.9980

22 0.9978

23 0.9976

24 0.9973

25 0.9971

26 0.9968

27 0.9965

28 0.9963

Entonces obtenidos los valores de densidad corregida y el Peso del agua en el Depósito de

Calibración, se utiliza la siguiente expresión para hallar el volumen del mismo

Ecuación 3 VolDepósito=Pagua

D agua (Corregida )(cm¿¿3)¿

VolDepósito=46180.9976

=4629.1099cm3

Para el cálculo se usó los datos obtenidos por el ensayo y la tabla así como también los datos

por las ecuaciones anteriores; se tiene lo siguiente:

Calculo del volumen del proctor

W proctor vacio=7,921kg

W proctor lleno=10,948kg

W agua=3.027 kg

T w=23 °C

De la tabla:

dagua 23°C=0,9976 g/cm3

Calculo analítico

v=π ( D2

4 )L

v=π ((15.325)24 )16.45=3034.288c m3

Calculo con la densidad del agua

TABLA DE DATOS OBTENIDOS

Peso del vidrio (kg) 0.423

Temperatura del agua (°C) 23

Peso del balde vacio (kg) 0.193

Peso del depósito + agua +vidrio (kg) 5.234

Peso total del agua (kg) 4.618

Volumen del depósito (cm3) 4629.1099

DIMENSIONES DEL PROCTOR

N° Diámetro Longitud1 15,325 cm 16,5cm2 15,35 cm 16,4cm3 15,30cm 16,45cm

Promedio 15,325 cm 16,45cm

v=mρ

v= 30270.9976

=3034.282cm3

1.3. DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE LA ARENA PARA ENSAYO

Una vez obtenido el volumen del recipiente, se deberá realizar el siguiente procedimiento

para determinar la densidad de la arena:

a) Conseguir la arena cuarzosa aproximadamente 15 kilos

b) La arena cuarzosa la haremos pasar por el tamiz 20 y la retenemos en el tamiz 30. La

cantidad de Arena fue 5005 gr

c) Luego se lavó la arena cuarzosa tamizada, hasta que los granos queden limpios de

material extraño.

d) Se puso en una bandeja para para el respectivo secado en el horno. Aproximadamente

24 horas.

e) Se llena el envase de cono de densidad y luego se coloca sobre el depósito (cuyo

volumen y peso ya se calcularon) y se apertura la válvula del cono, hasta que la arena

deje de fluir.

f) Se enrasa el exceso de arena en el depósito de calibración, evitando generar

desperdicios, adicionalmente se golpeará levemente el envase para un mejor acomodo

de las partículas.

g) Finalmente, se pesará el envase y su contenido (Pdepósito + Arena).

h) Conocida la cantidad de arena (peso) en el envase y la capacidad volumétrica del

depósito, se realiza el siguiente cálculo para la obtención de la Densidad de la Arena:

Ecuación 4 PArena=PDepóstio+ Arena−PDepósito

Ecuación 5 Densidad Arena=PArena

V olDepósito

i) Este procedimiento debe de realizarse cinco (4) veces, con el objeto de generar un

compendio de valores cuyo valor referencial será su promedio.

1.4. CALCULOS Y TABLAS

Para el cálculo se usó los datos obtenidos por el ensayo así como también los datos

obtenidos por la solución de las ecuaciones 4 y 5; se tiene lo siguiente:

DATOS DEL PROCTOR

Peso del proctor (g) 7920 g

Diametro interno del proctor (cm) 15,3 cm

Altura del proctor (cm) 16,43 cm

volumen del proctor (cm3) 3020,719 cm3

Procedimiento N° 1 2 3 4

Peso de Arena + Peso del

depósito (Proctor) (g)

12128 12117 12102 12112

Peso de Arena (g) 4208 4197 4182g 4192

Densidad de la arena (g/cm3) 1.3930 1.3894 1.3844 1.3877

Promedio (g/cm3) 1.3886

1.5. DETERMINACION DE LA MASA DE ARENA QUE LLENA EL CONO BASAL

Determinar la cantidad de arena que puede almacenar el cono de densidad, es necesario en el

sentido que se utiliza este valor para el cálculo de la Densidad de Campo, el procedimiento

para la obtención de la cantidad de arena que puede admitir el cono es el siguiente:

a) Llenar y pesar el cono de densidad y su envase (P.I. envase + arena)

b) Se coloca el equipo en su plancha base y se abre la válvula del cono de Densidad hasta

que la arena deje de fluir.

c) Se pesa nuevamente el cono de densidad y su envase con la arena restante (P.F.Envase +

arena).

d) Finalmente se determina y registra la diferencia entre pesos:

Ecuación 5: PArena=P . I .Envase+Arena−P . F .Envase+Arena

e) Este procedimiento se debe de realizar un mínimo de tres (3) veces para obtener un

valor promedio que será el valor referencial de la cantidad de arena que contiene el

Cono de Densidad, hay que señalar la diferencia entre el valor promedio y los valores

extremos, no debe ser mayor que el 1.00 % del mismo.

CALCULOS Y TABLAS

P .Envase+Embudo+Arena 8148(g)

P .Embudo 1509 (g)

P .Envase+Arena 6639 (g)

1 2 3 4

P . I .Envase+Arena(g) 6639 5085 3530 6640

P . F .Envase+Arena(g) 5085 3530 1970 5081

PArena(g) 1554 1555 1560 1559

PromedioArena(g) 1557

2. DETERMNACION DE LA DENSIDAD DEL SUELO EN EL TERRENO

2.1. Ubicación y Accesibilidad de la Calicata En Estudio

Ubicación:

Se encuentra ubicado políticamente en el distrito de Tacna conocida como Agusto B. Leguía al Este del colegio Hermógenes Arena, a los márgenes derechos de las irrigaciones de Para Grande y al NW del hotel el Tablón.

Accesibilidad:

Para llegar a las márgenes del sitio de estudios tomamos la avenida El Ejercito haciendo una parada en el hotel El Tablón caminado hacia el NW, antes de llegar al cerro encontramos el terreno destinado para la construcción del nuevo hospital de Tacna

Coordenadas

E N Z363786 8005961 469

Imagen satelital de la zona de estudio: fuente google earth

2.2. METODOLOGÍA DE TRABAJO

El programa de estudio del suelo se ha desarrollado de la siguiente manera:

- Ejecución de la calicata a cielo abierto a una profundidad mínima de 1,50

metros.

- Descripción detallada de la estratigrafía de toda la calicata.

- Extracción de Muestras representativas de cada estrato.

- Ejecución de ensayos de laboratorio de Mecánica de Suelos.

- Determinación de las propiedades del suelo.

2.3. INVESTIGACIONES EFECTUADAS

Geología local

Generalidades:La unidad Magollo tiene su localidad tipo en el sector denominado Magollo, al sur de la ciudad de Tacna.La columna que se presenta coma estrato tipo fue levantada en el corte de la carretera hacia el monumento de Alto de la Alianza, en los cerros Magollo. Consiste de conglomerados fácilmente cartografiables en el campo por descansar encima de la Formación Huaylillas, y por su coloración grisácea que los diferencia de los afloramientos violáceos de las ignimbritas subyacentes. Cabe notar que la unidad Magollo fue confundida por otros autores como depósitos cuaternarios de terrazas aluviales.

Litología y espesor:La unidad Magollo consiste principalmente de conglomerados, arenas gruesas a medias, y algunos niveles de oleadas piroclásticas. Los conglomerados, que constituyen la mayoría de los afloramientos, contienen clastos subredondeados de naturaleza volcánica en un 70%. El espesor aproximado de esta unidad se ha medido en 50m.

Edad:Los conglomerados Magollo afloran en contacto erosional encima de la Formación Huaylillas. Ésta siendo de edad Mioceno inferior, la unidad Magollo no puede ser mas antigua que el Mioceno medio.La ignimbrita Pachia (ignimbrita Lauca en Chile e ignimbrita Pérez en Bolivia. datada en estos países en 2.7Ma) suprayace a los conglomerados Calientes (Flores & Sempere,

2002). Pese a que no se conoce con exactitud la relación entre los conglomerados Magollo y Calientes, se infiere que la unidad Magollo es mas antigua por presentarse en altura, mientras que la otra rellena el fondo del valle. Asimismo, se interpreta los conglomerados Magollo coma un deposito remanente de la incisión temprana del valle mientras que se considera a los conglomerados Calientes coma su relleno parcial (Flores y Sempere, 2002). Dado que se atribuye una edad Mioceno terminal - Plioceno inferior a los conglomerados Calientes, se propone que los conglomerados Magollo se depositaron durante el Mioceno medio y/a superior. La edad de la unidadMagollo podría ser precisada por la datación de los niveles piroclásticos que contiene.No se han encontrado fósiles en la unidad. Pero si bioturbaciones en un nivel de areniscas de la secuencia A, en el corte de la carretera hacia Tarata.

Descripción y organización de secuencias:

En esta sección las litologías se agrupan en litofacies siguiendo la clasificación de Miall (1978), mientras que se sigue la nomenclatura de análisis secuencial de Arche (1992). La evolución vertical de los conglomerados Magollo determina la división de la unidad en dos macro secuencias de segundo orden, denominadas secuencia A y secuencia B; Ya su vez en cuatro secuencias compuestas que se describen a continuación.

o Secuencia compuesta AI

La secuencia está conformada por facies de conglomerados de base erosiva: Se trata de flujos de lodo (Gms), depósitos de abandono (Gm), y depósitos de relleno de canal (Gt). En la base las facies son intercalaciones de Gm y Gms. Hacia el tope las facies Gms desaparecen para dar paso a intercalaciones de facies Gt y Gm. El contacta con la Formación Huaylillas es erosivo y se ha podido encontrar niveles lenticulares milimétricos de paleosuelo.En estos conglomerados los clastos son subredondeados a subangulares y de naturaleza mayoritariamente volcánica con un poco porcentaje de rocas sedimentarias. El diámetro máximo de los clastos es de 40 cm. Esta secuencia grano- y estrato-decreciente tiene una potencia de 14 m.

o Secuencia compuesta A2

AI igual que la secuencia Al, la secuencia A2 es grano- y estrato-decreciente. Esta conformada por Intercalaciones de conglomerados de relleno de canal (Gt), arenas de f1ujos de lodo (Sm), y pequeños niveles lenticulares de limos (Fm) con estructuras de desecación y algunos niveles de paleosuelos. AI tope de esta secuencia se observan ignimbritas de oleada piroclastica (V) estrato decreciente intercalado con arenas con laminación horizontal (Sh) asociadas con arenas que rellenanPequeños canales de baja energía (St).

Los clastos son subredondeados a subangulares y de naturaleza volcánica y sedimentaria. El diámetro máximo de los clastos es de 10 cm. La presencia de pómez flotada evidencia el inicio de una actividad volcánica que tiene su mayor expresión al tope de la secuencia. La potencia de esta secuencia A2 es de aproximadamente 18m

Secuencia compuesta A3

La secuencia A3 empieza con un nivel de conglomerados de flujo de lodo (Gms). Hacia el techo disminuye la granulometría hasta litofacies de arenas con laminación horizontal (Sh) asociadas con arenas que rellenan de pequeños canales de baja energía (St) y se intercalan con niveles estrato-decrecientes de ignimbritas de oleada piroclastica (V). Convolutas en arenas de grano medio y evidencias de inestabilidad de canal se observan en la base de la secuencia. En el nivel de facies Gms los clastos son subredondeados a subangulares y de naturaleza volcánica, con un diámetro máximo de 15 cm. Se observa pómez flotada en muchos estratos. Esta secuencia granodecreciente tiene una potencia de 10 m.

Secuencia compuesta B 1

Una importante superficie de erosión separa las macro secuencias A y B. La secuencia compuesta BI comprende intercalaciones de conglomerados de relleno de canal (Gt) y conglomerados de depósitos de abandono (Gm). AI igual que en la secuencia A3 se puede observar evidencias de inestabilidad de canal, pómez flotada y también niveles lenticulares milimétricos de paleosuelo. Los clastos son subredondeados a subangulosos y de naturaleza principalmente volcánica. El diámetro máximo de los clastos es 35 cm. Esta secuencia granodecreciente tiene un espesor de 8 metros.

Ambiente de depositación y paleogeografía:

La asociación de las facies descritas indica que el medio de depósito de los conglomerados Magollo oscila entre una planicie aluvial y un abanico aluvial con pendiente suave, donde flujos acuosos masivos ocurrían de forma repetida. Se sugiere por 10 tanto que el paleoclima regional era predominantemente árido, muy posiblemente con variaciones marcadas en el régimen de precipitación.El aporte sedimentario estuvo evidentemente condicionado por el levantamiento de la Cordillera Occidental y la actividad volcánica asociada.Imbricaciones de clastos indican que la zona de aporte se ubicaba al noreste y norte de la sección estudiada, 10 que confirma aparentemente la composición general de los clastos (rocas volcánicas; rocas del Jurásico, Cretácico y Paleógeno).

2.3. Trabajos de Campo

2.3.1. Calicata

Con el objeto de determinar las características físicas del subsuelo hasta cierta

profundidad, se realizó 01 calicata excavada manualmente de dimensiones

aproximadas 1,80m x 1,40 m. Además de las condiciones del subsuelo

existente se pudo observar:

- No se detecto presencia del nivel freático en la excavación realizada.

- Fueron extraídas muestras en estado disturbado de la excavación para

fines de la clasificación y evaluación de los parámetros mecánicos de los

suelos representativos de la estratigrafía.

El material muestreado consistió de una fracción representativa de cada

estrato en una cantidad suficiente para ser cuarteada.

2.3.2. Determinación del volumen de la perforación

a) seleccione y prepare la superficie del punto por controlar, nivelándola si fuese

necesario para conseguir un buen asentamiento

b) coloque la placa base sobre la superficie preparada

c) proceda a excavar dentro de la abertura de la placa base, iniciando la excavación con

un diámetro menor a ésta y afinando luego hacia los bordes. La profundidad de la

excavación debe ser similar al espesor de la capa de control 13cm

d) coloque todo el suelo excavado en un envase o bolsa, el cual debe cerrar

herméticamente para conservar la humedad del suelo y evitar posibles pérdidas de

material o contaminación

e) determine y registre la masa del aparato de densidad con el total de arena (mti),

aproximando a 1g. Asiente el aparato de densidad sobre la placa base, abra la válvula y

ciérrela una vez que la arena ha dejado de fluir

f) determine y registre la masa del aparato más la arena remanente (mtf), aproximando a

1g

g) determine y registre la masa de arena contenida en la perforación de ensaye (mp),

aproximando a 1g

mp = (mti - mtf ) - mc

h) recupere la arena de ensaye y déjela en un envase aparte para su posterior

acondicionamiento.

i) el volumen de la perforación de ensaye (Vp) se calcula como:

Vp = mp /ρa

Donde:

Vp : volumen de la perforación de ensaye (cm3)

mp : masa de arena contenida en la perforación de ensaye (g)

ρa : densidad aparente de la arena normal de ensaye (g/cm3)

3. DETERMINACION DE RESULTADOS FINALES EN LABORATORIO

3.1. Determinación de la masa seca del material extraído de la perforación de

ensayo

a) Inmediatamente después de extraer todo el material de la perforación de ensayo, se

vuelve al laboratorio para determinar y registrar la masa humeda (mh), aproximado a

1g.

b) Se deberá extraer una muestra representativa de este material, del tamaño indicado

en la tabla y sean controlados con el cono convencional.

MATERIAL TAMAÑO MÁXIMO DE

PARTÍCULAS(MM)

PESO(G)

Arenas limosa 0.42 100-50

Arena 4.75 100

Aglomerados 12.75 300

50 1000

c) Se determina la humedad (w) de la muestra en el laboratorio.

d) Se seca al horno la muestra a 110°C +- 5, durante 24 h.

mh= Masa del recipiente + la muestra húmeda en g.

ms= Masa del recipiente + la muestra seca en g.

mr= Masa del recipiente en g.

w=(mh−msms−mr ) x100

Calculos

Lectura 1 Hora 13:38

MUESTRA ARENA LIMOSA TARA 1 TARA 2 TARA 3Peso Humedo (gr) + tara 61,2 65,5 65,2

Peso seco (gr) + tara 60,7 64,4 64,7peso de la tara (gr) 15,4 15,3 15,1Peso del Agua (gr) 0,5 1,1 0,5

Peso de la muestra seca neta (gr)

45,3 49,1 49,6

Porcentaje de humedad (%) 1,10 2,24 1,01Promedio de (%) de humedad 1,45071438

MUESTRA GRAVAS DE CALICATA

ARENA DE CALICATA

Peso Humedo (gr) + recipiente

1144 213,8

Peso seco (gr) + recipiente 1141,3 212,5peso del recipiente (gr) 135 95,8

Peso del Agua (gr) 2,70 1,30Peso de la muestra seca neta

(gr)1006,3 116,7

Porcentaje de humedad (%) 0,268309649 1,113967438

Lectura 2 Hora 15:25

Muestra Limo 1 Limo 2 Limo 3 Grava Arena

Mh 60.8 64.5 64.9 212.8 1142.7

Ms 60.7 64.4 64.7 212.5 1141.3

Mr 15.4 15.3 15.1 135 1008

%w 0.22 0.20 0.40 0.39 1.04

3.2. Determinación de la densidad del suelo

La densidad seca del suelo se determina mediante la expresión:

pd=msvp

pd : Densidad de la masa

ms : Material extraído de la perforación de ensayo en g.

vp : Volumen de perforación de ensayo cm3.

La densidad del suelo puede expresarse también como densidad del suelo húmedo,

indicando además la humedad correspondiente (w) de acuerdo con la formula

siguiente

ph=mhvp

mh= Masa del material extraído.

Cálculos:

Peso de la arena llevada al campo: 6623 g

Recipiente pesado nuevamente después de traer del campo= 1666g

DATOS DEL CAMPO

Peso de la arena ocupada en el hueco 13cm (g) 4957

Peso del Envase+ embudo del Cono Completo (g) 6623

Peso del material sacado del hueco (g) 3200

Volumen del IN SITU en el hueco de 13cm (cm3) 2421.445

Densidad IN SITU del Suelo (g/cm3) 1.322