Universidad de San Carlos de Guatemala Faculta de Ingeniería
PRÁCTICA 01 Laboratorio de Mecánica de Suelos
Ing. Omar Enrique Medrano Méndez
Universidad de San Carlos de Guatemala
Generalidades
TOMA DE MUESTRAS DE SUELO
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Obtención de Muestras
Lo primero que hay que consignar en la obtención de una muestra es que ésta sea representativa del terreno. Un muestreo adecuado y representativo es de primordial importancia, pues tiene el mismo valor que el de los ensayes en sí.
Las muestras pueden ser de dos tipos: alteradas o inalteradas.
La muestra deberá ser identificada fácilmente en laboratorio, por este motivo deberá indicar: nombre del proyecto, ubicación, N° de pozo, profundidad, N° de muestra, fecha de obtención, nombre de la persona que la tomó y si esta contenida en uno o más envases.
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MUESTRAS INALTERADAS
La muestra inalterada
será aquella que
prácticamente no ha
sufrido
modificaciones ni
cambios en su
naturaleza. El
término inalterado es
relativo, ya que
ninguna muestra
puede considerarse
como enteramente
libre de perturbación.
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Muestras inalteradas
En estas muestras la estructura del suelo, su contenido de humedad, y la configuración han de ser preservados.
Son ejemplo de muestras inalteradas las muestras cúbicas y las de tomamuestras de pared fina.
Las muestras deben revestirse en una capa de parafina sólida aplicada con brocha, es conveniente agregar un 30% de cera virgen a la parafina sólida con el fin de que la muestra sea relativamente blanda, debe rodearse de grasa y recubrir una vez mas con parafina sólida y cera. Una vez dado el tratamiento anterior se debe colocar en cajas de madera con aserrín u otro producto que actúe como amortiguador de golpes.
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MUESTRAS ALTERADAS
Los muestras alteradas
son aquellas que
encierran
perturbaciones
notorias.
Estas muestras sirven
para la representación
del perfil del suelo, o el
material contenido en
una pila. Las muestras
para ensayo se obtienen
por cuarteo de muestras
compuestas.
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Cuarteado de muestras alteradas
Se disgrega la muestra a fin de llevarla a un estado semejante al que va a presentar en la obra durante de construcción. La disgregación se logra empleando un mazo de
madera con un mango saliendo de la cara posterior de la base, y cuyo peso aproximadamente es de 1 kg., este se deja caer sobre el material de forma vertical desde una altura aproximada de 20 cm.
Una vez disgregada y mezclada la muestra se forma un cono colocando con una pala el material en el vértice de éste y permitiendo que se acomode.
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Cuarteado de muestra alterada
Con la pala se forma un cono truncado y se divide en cuadrantes por medio de una regla.
Se mezcla el material en dos cuadrantes opuestos y se repite la operación hasta obtener la cantidad deseada de muestra para las pruebas que se realizarán.
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Procedimiento Visual, ASTM D2488-06
DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS
Alcances
Esta práctica abarca los procedimientos para la descripción de los suelos para propósitos de ingeniería.
En esta práctica, la identificación que se le asigna en un grupo y nombre es limitado para suelos compuestos por partículas menores a 3 pulgadas (75mm).
La identificación está limitada a suelos en estado natural (alterados o inalterados).
Este método no puede reemplazar la educación o experiencia y puede ser usada conjuntamente con el juicio del profesional.
Esta práctica no es usada solamente para identificar suelos en campo, sino que también en la oficina, laboratorio o cualquier muestra de suelo que sea inspeccionada y descrita.
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Definiciones
Arcilla: Suelo que exhibe plasticidad con un cierto contenido de agua, y exhibe una considerable fuerza cuando esta seca.
Grava: Partículas de roca menores a 75 mm y mayores a 4.75 mm, con la siguiente subdivisión
Arcilla y/o Limo orgánica: Una arcilla y/o limo con suficiente contenido orgánico para influir las propiedades del suelo.
Turba: Un suelo compuesto fundamentalmente de desechos vegetales en varias etapas de descomposición, usualmente con un olor orgánico, un color café oscuro, consistencia esponjosa y una textura entre fibrosa y amorfa.
Arena: Partículas de roca menores a 4.75 y mayores a 0.075 mm. Se puede subdividir en:
Limo: Suelo menor a 0.075 mm que no es plástico o un poco plástico y que presenta un poco o nada de fuerza cuando esta seca.
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INFORMACIÓN DESCRIPTIVA DE LOS SUELOS
Angulosidad
Forma
Color
Olor
Condiciones de Humedad
Reacción Ácido Clorhídrico
Consistencia
Cementación
Estructura
Dureza
Se deben notar así mismo la presencia de raíces u hoyos de raíces, dificultad al perforar o abrir un agujero o la presencia de mica.
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Describe la
angulosidad de la
arena (gruesa
únicamente), gravas,
guijarros y cantos
rodados, como
Angulares, Sub-
angulares o
Redondas. También
pueden ser definidas
como sub-redondas o
redondas.
ANGULOSIDAD
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FORMA
Describe la forma de
la grava, guijarro o
canto rodado como
plana, elongada o
plana y elongada.
Indicar la fracción de
las partículas que
tienen una forma
establecida, como
por ejemplo: un
tercio de las
partículas de grava
son planas.
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COLOR
El color es una
importante propiedad
para identificar suelos
orgánicos. Si la
muestra contiene
capas o parches de
colores variados, esto
debe ser anotado y
todos los colores
representativos deben
ser descritos. El color
debe ser descrito para
la muestra húmeda.
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OLOR
Describe el olor si es
orgánico o inusual.
Los suelos que
contienen una
significativa cantidad
de material orgánico
tienen un olor
distintivo de
vegetación en
descomposición.
Esto es aparente en
muestras frescas.
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CONDICIONES DE HUMEDAD
Describe la condición
de humedad como:
Seca: Abstinencia de
humedad, polvoriento,
seco al taco.
Húmeda: Húmeda
pero no con agua
visible.
Mojada: Es visible el
agua, usualmente el
suelo bajo el nivel
freático.
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REACCIÓN ÁCIDO CLORHÍDRICO
Describe la reacción con
el carbonato de calcio
como ninguna, leve o
fuerte. Ya que el
carbonato de calcio es
un agente cementante
común, la reacción con
ácido clorhídrico es un
dato importante. En la
foto Lago Band-e-Amir
en Afganistán, formado
de piedra caliza que ha
sido disuelta por los
minerales del agua.
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CONSISTENCIA
Para suelo de grano
fino intacto se
describe la
consistencia como
muy suave, suave,
firme, dura o muy
dura. Esta
observación es
inapropiada para
suelos con una
significativa cantidad
de gravas.
Descripción Criterio
Muy suave El pulgar penetrará el suelo más de 1 pulgada (25mm).
Suave El pulgar penetrará el suelo aproximadamente 1 pulgada (25 mm).
Firme
El pulgar se insertará en el suelo aproximadamente ¼ de pulgada (6mm).
Duro El pulgar no se insertará en el suelo pero lo hará fácilmente con la uña del pulgar.
Muy Duro El pulgar no se insertará en el suelo.
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CEMENTACIÓN
Describe la cementación
de suelos granulares
gruesos intactos como:
Débil: Se desmorona o se
quiebra con manipularlo o
pequeña presión del dedo.
Moderado: Se desmorona
o quiebra con considerable
presión del dedo.
Fuerte: No se desmoronará
o quebrará con la presión
del dedo.
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Descripción Criterio
Estratificada Capas alternadas de diferentes materiales o color con capas de al menos 6 mm de espesor.
Laminada Capas alternadas de diferentes materiales o color con capas menores de 6 mm de espesor.
Fisurada Quiebres a lo largo de planos definidos o fracturas con pequeña resistencia a fracturarse.
Resbalada Fracturas planas que se ven pulidas o brillantes
De bloque Suelo cohesivo que puede ser quebrado en pequeños terrones que resisten luego a ser quebrados.
De lente Inclusiones de pequeños puñados de distintos suelos, como si fueran pequeños lentes de arena dispersa a través de una masa de arcilla.
Homogenea El mismo color y apariencia en toda la muestra.
Se describe la
estructura de los
suelos intactos de
acuerdo a la tabla
siguiente:
ESTRUCTURA
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DUREZA
La dureza de la arena
gruesa y las
partículas grandes
como duras, o
declara lo que ocurre
cuando las partículas
son golpeadas por un
martillo. “Dura”
significa que las
partículas no se
rajarán, fracturarán o
desmoronarán bajo
el golpe del martillo.
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Identificación de Suelos de Grano Fino
El suelo es de grano fino si contiene 50% o más finos.
Se selecciona una muestra representativa de material a examinar, se remueven la partículas mayores que la malla No. 40 hasta conseguir suficiente material útil.
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Resistencia en seco
Se selecciona suficiente material para moldear una esfera de 1 pulgada de diámetro.
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Resistencia en seco
Una vez moldeado el material, se deja secar al aire libre, al sol o bajo medios artificiales, mientras la temperatura no exceda de 60°C.
Se prueba la resistencia de la esfera seca presionándola entre los dedos o bien dejándola caer en caída libre una altura aproximada de 1 metro.
Clasifica la resistencia como ninguna, baja, media, alta o muy alta.
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Resistencia en seco
Una resistencia en seco alta es característica de las arcillas.
Un limo inorgánico típico posee baja resistencia en seco.
Las arenas finas limosas tienen resistencia baja, pero pueden distinguir por el tacto cuando se desmenuza el espécimen seco. La arena fina se siente áspera, mientras que en un limo típico se siente suave como el polvo.
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Dilatancia
Se selecciona suficiente material para moldear una esfera de aproximadamente ½ pulgada de diámetro hasta que tenga una consistencia suave, pero no pegajosa.
Se coloca la esfera de suelo en la palma de la mano y se sacude horizontalmente varias veces contra la otra mano.
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Dilatancia
Una reacción positiva consiste en la aparición del agua en la superficie de la esfera, la cual produce un brillo y se torna lustrosa.
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Dilatancia
Cuando se exprime la muestra entre los dedos, el agua y el brillo desaparecen de la superficie, la pasta se entiesa y finalmente se raja o desmorona.
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Dilatancia
La rapidez del agua durante el sacudimiento y la de su desaparición durante la exprimida, ayuda a identificar preliminarmente el carácter del los finos en un suelo.
Las arenas limpias muy finas exhiben una reacción rápida y distintiva mientras que una arcilla plástica no tiene reacción.
Los limos inorgánicos, tal como el polvo de roca, muestran una reacción moderadamente rápida.
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Tenacidad
Luego de la dilatancia el espécimen se moldea en una superficie larga y se rodilla con la mano o entre la palma de las manos hasta lograr un cilindro de 1/8 de pulgada de diámetro (3 mm).
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Tenacidad
Luego, este cilindro es amasado y rodillado varias veces. Durante esta manipulación el contenido de humedad es reducido gradualmente y el espécimen se entiesa, finalmente pierde su plasticidad y se desmorona cuando alcanza el límite plástico.
Después de que el cilindro se desmorona debe reducirse a un solo terrón y se presiona ligeramente hasta que se desmorona.
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Tenacidad
Entre más tenaz sea el cilindro cerca del límite plástico y más tieso sea el terrón cuando finalmente se desmorona, mayor es la fracción de arcilla presente en el suelo.
La debilidad del cilindro en el límite plástico y la pérdida rápida de coherencia del terrón debajo del límite plástico, indican la presencia de arcilla y limos inorgánicos de baja plasticidad.
En el caso de arenas finas limosas o limos arenosos, frecuentemente es muy difícil sino imposible hacer esta prueba de tenacidad, por la imposibilidad de rodillar el suelo.
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¡MUCHAS GRACIAS! Mecánica de Suelos, 2012