CARACTERIZACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS
Presentada por:
Guillermo Arellano Castillo
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
SUELOS PROBLEMATICOS
Suelos Expansivos
Suelos Colapsables
Suelos Dispersivos
Suelos Orgánicos
Rellenos Sanitarios
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SUELOS EXPANSIVOS
Algunos componentes de la arcilla tienen la característica de hidratarse. Al hidratarse genera que su nueva composición aumente considerablemente de volumen.
-Dependen de la estructura de los cristales.
-Dependen de su composición mineralogica.
-Depende de la capacidad de cambio de cationes.
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Su comportamiento se caracteriza principalmente por:
-La contracción de la arcilla debido al secado-La expansión de la arcilla al humedecerse.-Desarrollo de presiones de expansión cuando está confinado y no puede expandirse.
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Los principales investigadores:
Lambe Whitman (1959)
Fu H. Chen (1975)
Brackley (1975)
Ya son casi 90 años desde el esmerado estudio de estos suelos.
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Problemas Presentados por estos Suelos
En el mundo un sin fin de infraestructuras han sufrido diversos daños ocasionados por estos suelos.
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S U D A F R IC A
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L A IN D IA
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A U S T R A L IA
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E S T A D O S U N ID O S
Fuente: Foundations on Expansive Soils – Fu Hua Chen
Fuente: www.libertaddigital.com
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Canadá, Cuba, Israel, España, etc.
En Latinoamérica: Argentina, México, Venezuela, Colombia, Perú, así también en menores rangos en otros países.
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Zona con mayor problema de suelos
expansivos
Piura
Paita
Talara
Chiclayo
Iquitos
Bagua
Moquegua
IDENTIFICACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS
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IDENTIFICACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS
Los suelos expansivos se pueden identificar visualmente por varias características. De su existencia, son solo probables en zonas arcillosas.Tienen alta plasticidad.Se fundan en zonas costeras, como en el norte del país. Si observamos el terreno encontraremos grietas o rajaduras, esto se debe al fenómeno de palpitación que sufre la superficie de estos suelos cuando varía su humedad.
Identificación Visual
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Identificación por su Mineralogía
Existen varios métodos para la identificación mineralógica y las más utilizadas y recomendadas son:
La Difracción de rayos XEl análisis termino diferencialLa absorción de tinte, los análisis químicoLa microscopía electrónica;
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Identificación por Métodos Indirectos
Este tipo de identificación se basa en los ensayos de Límite de Atterberg, la contracción lineal, el contenido coloidal, cambio de volumen potencial (PVC), etc. A continuación mostramos los más conocidos:
Tabla 1: Relación entre el potencial de hinchamiento y el índice de plasticidad – Seed, Woodward y Ludgren, 1962
Tabla 2: Potencial expansivo, Altemeyer, 1965
IDENTIFICACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS
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Identificación por Métodos Indirectos
IDENTIFICACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS
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Identificación por Métodos Directos
Naturalmente estos métodos son quienes te dan mayor veracidad en cuanto al grado de expansión de un suelo y de acuerdo a esto lo clasificaremos a continuación:
Método de campoLa prueba de carga de expansión en el campo es la prueba más significativa donde se trata de encontrar la presión de expansión para un cierto cambio de volumen
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Identificación por Métodos Directos
Método de Laboratorio
Ensayo de Expansión o Asentamiento Unidimensional de Suelos CohesivosEsta basado en las Normas Técnicas ASTM D4546.
Ensayo de Expansión o Método de Índice de ExpansiónBasado en las Normas Técnicas ASTM D4829.
Ensayo de Expansión libre
Ensayo de Expansión controlada
IDENTIFICACION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS
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ANALISIS DE EFICIENCIA DE LOS METODOS DESCRITOS
Identificación Visual
Identificación por su Mineralogía
Identificación por Métodos Indirectos
Identificación por Métodos Directos
Muy superficial
Identificacion relativa
Datos muy variables
Si es preciso
Es muy conocer el tipo de suelo solo observándolo. Solo te da una probabilidad.
Es posible que dos muestras te den parecidos resultados. Se necesita conocerlo mejor.
Depende que suelo se analiza para obtener estos métodos. No en todos cumple.
Es el más preciso de todos los demás. El gran problema en este caso es el tiempo.
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ANALISIS DE EFICIENCIA DE LOS METODOS DESCRITOS
Identificación por Métodos Directos Si es preciso
Tiempo requerido promedio para determinar el grado de expansión simple y controlada: 2 a 3 meses.
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¿CUAN IMPORTANTE ES PARA NOSOTROS TENER RESULTADOS A CORTO PLAZO?
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Programación de Obras
1er Mes 2do Mes 3er Mes
Procesos de la obra
Tiempo para determinar el grado de expansión y diseñar de acuerdo a esto.
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Demasiado tiempo de espera
Costos añadidos que perjudican al proyecto
Un grave problema finalmente.
PROPUESTAS DE CARACTERIZACION A NIVEL INTERNACIONAL
Conferencias Internacionales sobre Suelos expansivosInternational Conference on expansive Soils
Woodward y Lundgren (11) utilizaron Woodward y Lundgren (11) utilizaron solamente el índice plástico para predecir el solamente el índice plástico para predecir el
porcentaje de expansiónporcentaje de expansión
Ranganatham y Satyanarayana (1965)Ranganatham y Satyanarayana (1965)
Nayak y Christensen (1971)Nayak y Christensen (1971)
Esta ecuación fue derivada del análisis de los datos de Esta ecuación fue derivada del análisis de los datos de prueba a partir de 18 muestras artificiales del suelo prueba a partir de 18 muestras artificiales del suelo condensadas en el contenido de agua óptimo por el condensadas en el contenido de agua óptimo por el
método estándar de procurador y permitidas hincharse método estándar de procurador y permitidas hincharse bajo carga de la sobrecarga de 1 PSIbajo carga de la sobrecarga de 1 PSI
Ecuación de Vijayvergiya y de Ghazzaly (1973) basada en Ecuación de Vijayvergiya y de Ghazzaly (1973) basada en contenido de humedadcontenido de humedad
Hussein ElarabiBuilding and Road Research Institute, University of Khartoum, Khartoum, Sudan
Ecuacion de de Schneider y PoorEcuacion de de Schneider y Poor
Esta ecuación fue desarrollada de resultados de la Esta ecuación fue desarrollada de resultados de la prueba del endometro en la arcilla negra residual prueba del endometro en la arcilla negra residual condensada (Onderstepoort, Suráfrica). Muestras condensada (Onderstepoort, Suráfrica). Muestras
bajo sobrecarga de 1kPabajo sobrecarga de 1kPa
Ecuacion de Chen (1975)Ecuacion de Chen (1975)
Ecuacion de Weton (1980)Ecuacion de Weton (1980)
Conferencias Internacionales sobre Suelos expansivosInternational Conference on expansive Soils
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COMPARAMOS ESTAS ECUACIONES CON LO OBTENIDO EN NUESTROS SUELOS
Errores de:
-10%
473% ?
Valores ilógicos que no ayudan a la comparación ni como propuesta...
(Ecuaciones aplicadas en resultados obtenidos en suelos de Moquegua - Perú)
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“De las ecuaciones comparadas con los resultados obtenidos en el laboratorio, los resultados de las diversas ecuaciones predichas variaron y también en muchos casos nos daban valores muy lejanos de los reales medidos...”
“Sus valores son exageradamente incomparables y no se podrían considerar de ayuda...”
“Por eso se recomienda caracterizar cada zona con su respectiva ecuación y de acuerdo al comportamiento de su textura y expansión...”
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL TEMA DE EXPOSICION
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIACONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Recomendaciones
-Hasta ahora, no se ha encontrado tendencias generales que nos permitan trabajar con ecuaciones universales, es por eso que recomendamos trabajar por zonas de estudio, es decir, cada zona debería de tener su ecuación.
-Una de las recomendaciones mas importantes en este estudio es que si algún investigador desea caracterizar sus suelos expansivos debemos de resaltarles que se deben plantear de acuerdo a la Presión de expansión, mas no al grado de expansión. Esto se debe a que nosotros en el transcurso pudimos comprobar que existen zonas en donde el grado de expansión eran muy altos (46% aproximadamente), pero que era en nuestra zona de estudio en donde se podía observar la mayor problemática generada por estos suelos.