ENSAYOS DE LABORATORIO

ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ASTM D422

Nos permite la determinacin cuantitativa de la distribucin de tamaos

de partculas de suelo.

Esta norma describe el mtodo para determinar los porcentajes de

suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el

ensayo, hasta el de 0.074 mm (N200) .

EQUIPO

Tamices de malla cuadrada.

Balanza con sensibilidad de 0.1 gramo.

Horno de secado.

Bandejas, cepillos y brochas.

Muestra representativa del suelo.

Horno de

secado

Juego de

TamicesConstruidos de acuerdo a la NormaASTM

Balanza digital- 0,01 g. para muestras de menos de 200g.

0.1 gr. Para muestras de mas de 200g-

Taras y

recipientesResistentes a altas temperaturas y corrosin

Muestra

representativa

Tamiz de 3 Tamiz N 4 Tamiz N 200

Serie de Tamices ASTM

3 (75.0 mm) 1/2 (12.5 mm) N 12 (1.70 mm) N 50 (0.300mm)

2 (63.0 mm) 3/8 ( 9.5 mm) N 14 (1.40 mm) N 60 (0.250mm)

2 (50.0 mm) 5/16( 8.0 mm) N 16 (1.18 mm) N 70 (0.212mm)

1 (45.0 mm) 1/4 ( 6.3 mm) N 18 (1.00 mm) N 80 (0.180mm)

1 (37.5 mm) N 4 (4.75 mm) N 20 (0.850mm) N 100(0.150mm)

1 (31.5 mm) N 5 (4.00 mm) N 25(0.710 mm) N 120(0.125mm)

1 (25.0 mm) N 6 (3.35 mm) N 30 (0.600mm) N 140(0.106mm)

7/8 (22.4 mm) N 7 (2.80 mm) N 35 (0.500mm) N 170(0.090mm)

(19.0 mm) N 8 (2.36 mm) N 40 (0.425mm) N200(0.075mm)

5/8 (16.0 mm) N 10(2.00 mm) N 45 (0.355mm)

FASES DEL ENSAYO:

Cuarteo de la muestra.

Secado en el horno.

Lavado por la malla N 200.

Secado en el horno de la muestra lavada.

Tamizado de la muestra.

Pesado del material retenido en cada tamiz.

Correcciones y clculos.

Mezclar la muestra: Obtener una muestra

uniforme:

Dividir la muestra uniforme en

cuatro partes iguales:

Tomar dos de las cuatro

partes y mezclar. De

estar forma reducir la

muestra hasta

completar el peso

requerido.

Pesar la muestra seleccionada y

llevarla al horno por 24 horas.

Una vez seca y fra la muestra en el horno, sta se debe

pesar. Se anota el peso de la muestra secada al horno

Para el lavado de la muestra se usa el siguiente equipo:

la malla N 200, pipeta, y vasijas.

Para el lavado de la muestra se usa la malla N 200. Se echa

la muestra en porciones, de forma que no se pierda

partculas mayores a 0.074 mm (dimetro de la malla N 200.

Una vez lavada la muestra por la malla N 200, el

material retenido debe secarse en el horno por 24

horas. Luego de esa etapa, se enfra la muestra y se

pesa. As se obtiene el peso lavado y secado al horno.

La muestra se echa por la parte

superior de la serie de tamices y

luego se sacude por espacio de

diez a quince minutos. Se debe

tener cuidado de no perder

material durante el zarandeo.

Luego de tamizado se

procede a pesar el

material retenido en

cada malla.

DATOS QUE SE OBTIENEN

CONTENIDO DE HUMEDAD

Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de

humedad de una muestra de suelo. El contenido de humedad de una

masa de suelo, esta formado por la suma de sus aguas libre, capilar e

higroscpica.

DETERMINACION

El mtodo tradicional dedeterminacin de lahumedad del suelo enlaboratorio, es por medio delsecado a horno, donde lahumedad de un suelo es larelacin expresada enporcentaje entre el peso delagua existente en unadeterminada masa de sueloy el peso de las partculasslidas, o sea:

w = ( Ww / Ws ) * 100 ( % ) donde:w = contenido de humedad expresado en %

W w = p e s o d e l a g u a e x i s t e n t e e n l a m a s a d e s u e l o Ws = peso de las partculas slidas

EQUIPOS

-Horno de secado con circulacin de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110 5 C.

- Balanza: Su precisin variar de acuerdo a la cantidad de muestra a pesar.

- Herramientas y accesorios. Recipientes de porcelana, guantes, esptula y brocha.

LIMITES DE CONCISTENCIA

LMITE LQUIDODeterminacin del Lmite Lquido

El procedimiento general consiste en colocaruna muestra hmeda en la copa de casagrande,

dividirlo en dos con el acanalador y contar el

nmero de golpes requerido para cerrar la

ranura.

Si el nmero de golpes es exactamente 25, elcontenido de humedad de la muestra es el lmite

lquido

El procedimiento estndar es efectuar por lomenos tres determinaciones para tres

contenidos de humedad diferentes, se anota el

nmero de golpes y su contenido de humedad.

Luego se grafican los datos en escala

semilogartmica y se determina el contenido de

humedad para N= 25 golpes.

EQUIPO

Taras, esptula, acanaladorCopa de Casagrande

LMITE LQUIDO

Balanza aprox. 0.01gRecipientes para mezclado

LMITE LQUIDO

Esquema de la Copa de Casagrande y

Acanalador para suelo cohesivo

COPA CASAGRANDE

LMITE LQUIDODispositivo mecnico que puede

ser operado manualmente o con

un motor elctrico.

Base: es una plataforma de

caucho duro que permite el rebote

de la copa de bronce. La parte

inferior est conformada de un

caucho que aisla la plataforma de

base y la superficie de trabajo.

Copa de bronce: su peso incluido

el manubrio debe estar entre 185 y

215 g

Leva: diseada para levantar la copa suave y continuamente

hasta su mxima altura, sobre una distancia de por lo menos

180de rotacin de leva, sin desarrollar velocidad en la copaen el momento de la cada.

PROCEDIMIENTO

Preparar ladisgregndola con

muestra seca,el

LMITE LQUIDO

mortero y pasarlo por lamalla No. 40 para obteneruna muestra representativade unos 250 gr.aproximadamente.

PROCEDIMIENTO

Colocar el suelo pasante

LMITE LQUIDO

malla No. 40 en una vasijade evaporacin y aadiruna pequea cantidad deagua, dejar que la muestrase humedezca.

Mezclar con ayuda de laesptula hasta que el colorsea uniforme y conseguiruna mezcla homognea. Laconsistencia de la pastadebe ser pegajosa.

LMITE LQUIDOPROCEDIMIENTO

Se coloca una pequea cantidad de masa

hmeda en la parte

central de la copa y se

nivela la superficie.

Luego se pasa el acanalador por el centro

de la copa para cortar en

dos la pasta de suelo.

PROCEDIMIENTO

La ranura debeapreciarse claramente y

que separe

completamente la masa

del suelo en dos partes.

suelo en la copa debe

La mayor profundidad delser

LMITE LQUIDO

igual a la altura de la cabeza

del acanaladador ASTM

la herramienta Si se utiliza Casagrande

mantener

se debe

firmemente

perpendicular a la superficie

de la copa, de forma que la

profundidad de la ranura sea

homognea.

cazuela conayuda de

manivela y suministrar

PROCEDIMIENTO

Poner enmovimiento la

la los

LMITE LQUIDO

golpes que sean necesarios

para cerrar la ranura en 12.7

mm ( ).

Cuando se cierre la ranuraen , registrar la cantidadde golpes y tomar una

muestra de la parte central

para la determinacin del

contenido de humedad

LMITE LQUIDOPROCEDIMIENTO

Este proceso se repite nuevamente con tres muestras mas para lograr cuatro puntos a diferentes contenidos de humedad. Los siguientes rangos de golpes son los recomendados:

40 a 30 golpes

25 a 30 golpes

20 a 25 golpes

20 a 15 golpesLMS-FIC-UNI

LMITE PLSTICO

El lmite plstico

correspondiente

cuartea y quiebra formar

es la humedad

en el cual el suelo se

al pequeos

Determinacin del Lmite Plstico

rollitos cilindros pequeos.

Conjuntamente con el lmite lquido, el

lmite plstico es usado en la identificacin

y clasificacin de suelos

LMITE PLSTICOEQUIPO

Balanza, con sensibilidad a 0.01 gr.

Placa de vidrio esmerilado de por lo menos30cm. de lado, de forma cuadrada por 1cm.

de espesor.

Horno capaz de mantener la temperatura a 110+ 5C.

Esptula de acero inoxidable.

Cpsula de evaporacin para el mezclado, puedeser de porcelana, vidrio plstico

Taras numeradas.

LMITE PLSTICOEQUIPO

VIDRIO ESMERILADO

LMS-FIC-UNI

VASIJA DE

EVAPORACIN,

TARAS, ESPTULA

PARA MEZCLADO.

LMITE PLSTICOPROCEDIMIENTO

Se trabaja con elmaterial preparado para

el lmite lquido se toma

aproximadamente 20gr.

Luego se amasa elsuelo y sedeja

hasta

que pierda humedad

una consistencia a la

cul pueda enrollarse sin que

se pegue a las manos

esparcindolo y mezclndolo

continuamente sobre la placa

de vidrio.

LMITE PLSTICO

. El rollito

adelgazado

movimiento

debe ser

en cada

hasta que

su dimetro sea de 3.2

mm (1/8 pulg.)

PROCEDIMIENTO

La prueba contina hasta que el rollito empieza a

rajarse y tiende a

desmoronarse

LMITE PLSTICO

Feb

rero

2006

Cu

rso

Tal

ler

de

Mec

nic

a d

eSu

elo

s

un recipiente de peso

y se pesa para

el contenido de

rollito en

conocido

determinar

humedad.

PROCEDIMIENTO

Una vez que se ha producido el lmite

plstico se debe

colocar el

Seguidamente se vuelve a repetirla operacin tomando otra porcin

de suelo.

El lmite plstico es el promediode ambas determinaciones

ENSAYO DE

COMPRESIN

SIMPLE

Determinar la resistencia a la compresin inconfinada de suelos

cohesivos bajo condiciones inalteradas o remoldeadas, aplicando

carga axial, usando cualquiera de los mtodos de resistencia

controlada o deformacin controlada.

Objetivo

Equipos:

Aparato de Compresin

Extractor de muestras

Un torno con motor o tallador de probetas de muestras inalteradas con

accesorios

Moldes para preparar probetas de suelo amasado o compactado

Aparatos para determinar la humedad de la muestra

Un cronmetro

Un calibrador con nonio capaz de medir las dimensiones fsicas de la

probeta con aproximacin de 0.1 mm.

Balanzas

Horno capaz de mantener una temperatura de 110 5 C (230 9 F).

Preparacin de la muestra:

1.- Dimensiones de la probeta.- La probeta debe ser de seccinaproximadamente constante, circular o cuadrada, y eje perpendicular a dichaseccin. Su dimetro o lado no debe ser inferior a 35 mm (1.4") y en suelosque presentan discontinuidades se recomienda que sea de mayor tamao.

2.- La relacin de la altura al dimetro o al lado de la base debe seraproximadamente igual, y no inferior a 2.

3.- El trmino probeta se aplica a la muestra ya tallada. Cuando la alturano cumpla con las dimensiones indicadas, deber anotarse en elInforme.

4.- La dimensin longitudinal de la probeta cortada debe coincidir conla direccin vertical de la muestra original.

5.- Probetas inalteradas: Si se trata de muestras de tubo, hay quemanejarlas con gran cuidado para evitar su alteracin, cambios en laseccin transversal o la prdida de humedad.

6.-Si se teme que el dispositivo de extraccin pueda daar la muestra,puede hendirse el tubo longitudinalmente o cortarlo en trozos mspequeos para facilitar la extraccin de la muestra sin alterarla.

7.- Si se trata de arcilla no dura, se recomienda, cuando sea posible, tallar lamuestra para eliminar las zonas alteradas prximas a las paredes deltubo. En general, deben desecharse las partes alteradas de la muestra.

8.- En caso de disponerse de cmara hmeda, las operaciones de talladodeben realizarse en ella con el fin de que el suelo permanezca el menortiempo posible expuesto a la prdida de humedad.

9.- Se determina el peso de las probetas y separadamente se toma unamuestra para determinar la humedad.

Procedimiento:

a) Se miden la altura y el dimetro o lado de la probeta, con una precisin de 0.1 mm mediante un calibrador con nonio o un objeto anlogo.

b) Se pesa la muestra.

c) Se coloca la probeta en la prensa de modo que quede perfectamente centrada. Seacciona el dispositivo de avance lo estrictamente necesario para que la probeta toquea la placa superior de la prensa. Se pone en cero el indicador de deformaciones.

d) Para el caso de la deformacin controlada, se acciona la prensa de modo que lavelocidad de deformacin unitaria de la probeta est comprendida entre % y 2%por minuto. Se toman medidas de las deformaciones y de las cargas cada 30segundos hasta que las cargas comiencen a disminuir o hasta llegar a unadeformacin axial del 20% (lo que antes suceda).

e) Se escoger una velocidad en que la rotura ocurra en un lapso entre 1 y 10 minutos. -En el caso de materiales muy blandos que exhiben deformaciones mayores a la falla,debern ensayarse a una rata mayor de deformacin y lo inverso para los materialesduros o quebradizos.

f) Hgase un esquema de la forma de rotura. Si la rotura se produce a travs de unplano inclinado, es conveniente medir el ngulo de inclinacin de dicho plano.

Criterios de Falla Mohr-Coulomb

Mohr (1900) present una teora sobre la

ruptura de los materiales. Dicha teora

afirma que un material falla debido a una

combinacin crtica de esfuerzo normal y

esfuerzo cortante, y no solo por la

presencia de un esfuerzo mximo normal o

bien de un esfuerzo mximo cortante. Por

lo cual, la relacin entre un esfuerzo

normal y un esfuerzo cortante sobre un

plano de falla se expresa en la Ecuacin 1.

Donde:

f = esfuerzo cortante sobre el plano de falla

= esfuerzo normal sobre el plano de falla

La envolvente de falla definida por la ecuacin

es una lnea curva. Para la mayora de los

problemas de mecnica de suelos, es suficiente

aproximar el esfuerzo cortante sobre el plano

de falla como una funcin lineal del esfuerzo

normal, lo cual se conoce como el Criterio de

falla Mohr-Coulomb como se presenta en la

Ecuacin 2.

Donde:

c = cohesin

= ngulo de friccin interna

Figura 1. Envolvente de falla de Mohr

Prueba Triaxial

La prueba de ensayo triaxial es uno de los mtodos ms confiables para determinar losparmetros de la resistencia al cortante.

En un ensayo triaxial, un espcimen cilndrico de suelo es revestido con una membranade ltex dentro de una cmara a presin. La parte superior e inferior de la muestratiene discos porosos, los cuales se conectan al sistema de drenaje para saturar o drenarel espcimen. En estas pruebas se pueden variar las presiones actuantes en tresdirecciones ortogonales sobre el espcimen de suelo, efectuando mediciones sobre suscaractersticas mecnicas en forma completa. Los especmenes usualmente estnsujetos a presiones laterales de un lquido, generalmente agua.

El agua de la cmara puede adquirir cualquier presin deseada por la accin de uncompresor comunicado con ella. La carga axial se transmite al espcimen por medio deun vstago que atraviesa la parte superior de la cmara.

Tipos de pruebas triaxiales

Prueba lenta - Prueba con consolidacin y con drenaje (CD)

Los ensayos consolidados drenados se utilizan esencialmente en suelosgranulares (arenas), sin embargo, se puede aplicar en suelos finos, pero losensayos requieren tiempos prolongados del orden de semanas.

Prueba rpida Prueba con consolidacin y sin drenaje (CU)

El ensayo CU (consolidado-no drenado) se realiza generalmente con medicinde la presin de poros o neutra con el fin de determinar los parmetros deC y en trminos de esfuerzos totales y esfuerzos efectivos.

Prueba rpida - Prueba sin consolidacin y sin drenaje (UU)

El ensayo es usualmente llevado a cabo sobre especmenes de arcilla,enmarcando la realizacin del ensayo dentro del concepto de resistencia parasuelos cohesivos saturados, en donde se expresan los resultados en trminosde esfuerzos totales. La envolvente de falla para los criterios de Mohr delesfuerzo total se convierte en una lnea horizontal, con una condicin de =0 (ngulo de friccin) y f = Cu, siendo Cu la resistencia al cortante nodrenada, la cual es igual al radio de los crculos de Mohr.

Mquina triaxial

Componentes de la mquina triaxial

Con el fin de realizar los diversosensayos triaxiales, un equipo triaxialcompleto requiere diferenteselementos que lleven a cabo laadquisicin de datos, aplicacin decarga, medicin de cambios devolumen, saturacin de especmenes,entre otras funciones. A continuacinse caracterizan de forma breve cadauno de ellos y la funcin que cumplen.

Panel Triaxial

Es el sistema conformadopor vlvulas y reguladoresmediante los cuales seadministra el flujo de aire yagua desaireada entre losequipos para la realizacindel ensayo triaxial. Cadapanel posee 3 vlvulas dedistribucin, reguladores deaire y salidas de medicin depresin para 3 presiones (verFigura 2).

Equipo automtico de cambio de volumen

El equipo de cambio de volumen (aparato)realiza su funcin comprimiendo un pistnsellado contra un dispositivo de precisinen la cmara de calibracin, de tal formaque un movimiento lineal del pistn esexactamente proporcional al cambio devolumen de agua que se da en la cmara decalibracin (ver Figura 3). El pistn estconectado a un medio de medicinexterno, un transductor de desplazamientolineal, adecuado para el sistema deadquisicin de datos permitiendo que loscambios de volumen de la muestra seandesplegados y registrados directamente encentmetros cbicos.

Prensa Triaxial

La prensa triaxial consiste en unmarco de dos columnas con unaviga transversal mvil (marco decarga) y una base que contienela unidad de empuje mecnico,el motor elctrico, loscomponentes electrnicos y loscontroles

Blader

Es una cmara constituida por uncilindro de bandas de plexiglass, unaplaca base, una placa superior y unamembrana de hule que trabaja comointerface aire/agua

El blader es el encargado de transferirla presin del aire al agua, de formainmediata, evitando que el airecomience a disolverse. La presinmxima de funcionamiento del bladeres de 1000 kPa

Cmara triaxial

Est conformada por una cmara debandas de metacrilato que permiten unapresin mxima de funcionamiento de2000 KPa, una base con cinco conexiones,de las cuales dos son para presin de poro,dos para contrapresin y una para presinde cmara. A su vez cuenta con un pistnde carga instalado mediante un sistema debaja friccin. Es en la cmara triaxial endonde se somete al espcimen a lascondiciones especficas de esfuerzos de losensayos

Ejecucin de ensayos

Ahora se muestra una secuencia de imgenes en donde se describe los pasos para la fallade los especmenes. Primero se muestra cmo el espcimen luego de ser moldeado oremoldeado, debe ser colocado en la cmara y luego es recubierto con la membrana delatex. Posteriormente, se coloca la cmara con su debida celda de carga, luego se inundala muestra y de este modo se le suministra la presin de cmara respectiva, segn sea elrango de cargas que se deban aplicar. Se muestra a su vez la cmara, inmersa en el marcode falla, el cual es capaz de aplicarle una velocidad de carga constante durante la falla.

Montaje de la pastilla Revestimiento de la pastilla con membrana

Colocacin de cmara Llenado de cmara con lucita

Montaje en la prensa de carga Falla del espcimen

Procesamiento y captura de datos Lecturas de presiones y contrapresiones

Por ltimo, la Figura 21, muestra el resultado final, resumen de losesfuerzos obtenidos de la aplicacin de un ensayo UU, dando comoparmetro final una cohesin no drenada. (ngulo de friccin = 0,cohesin no drenada Cu 25 kPa).

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ASTM D 3080 - AASHTO T 236

ALCANCE

Esta norma tiene por objeto establecer el

procedimiento para determinar la

resistencia al corte de una muestra de

suelo consolidado y drenado empleando

el mtodo de corte directo.

EQUIPO

Piedras porosas: Sern de carburo

de silicio, oxido de aluminio o un

metal no corrosivo, la permeabilidad

de las piedras deber ser mayor que

la del suelo.

Caja de corte: Debe ser de acero

inoxidable, bronce o aluminio con

suministros para drenar el agua de

arriba hacia abajo. La caja est dividida

horizontalmente en dos mitades de

igual espesor.

Contenedor de la caja de corte:

Proporciona una reaccin contra

una mitad de la caja de corte, la

cual es libre de moverse

coincidentemente con la fuerza

de corte aplicada.

Anillo cortante: Adecuado para

tallar las muestras de acuerdo con

la dimensin interior de la caja de

corte con un mnimo de alteracin.

Otros equipos: Balanza, cuchillo,

cronometro, calibrador, agua

destilada, etc.

MUESTRA DE ENSAYO

Si se usa una muestra inalterada, deben ser losuficientemente grande para proveer un mnimo detres muestras idnticas.

El dimetro mnimo para muestras circulares o elancho mnimo para muestras cuadradas debe seralrededor de 50 mm (2 in), 10 veces mayor que eldimetro del tamao mximo de las partculas,cualquiera que sea la mayor.

El espesor mnimo de la muestra de ensayo, debeser alrededor de 25 mm (1 in).

La relacin mnima dimetro/espesor, ancho/espesor segn la muestra debe ser de 2:1.

PREPARACIN DE LA MUESTRA

Se utilizan muestras obtenidasde bloques inalterados, o

mediante tubos

muestreadores.

MUESTRAS INALTERADAS

Retire la capa de parafina delbloque inalterado.

Inserte el anillo cortante ycorte tres muestras.

Corte de las muestras

Retirado de la capa de parafina.

PREPARACIN DE LA MUESTRA

Enrase las superficies

planas de las muestras

con un cuchillo y llene

los vacios con el

material recortado.

Extraiga la muestra del

anillo cortante y

determine la altura inicial

y el dimetro.Extraccin de la muestra del anillo cortante

PREPARACIN DE LA MUESTRA

Pese la masa inicial de

cada una de las muestras

(MTo) y determine el

contenido de humedad

inicial, utilizando el material

recortado de las muestras,

de acuerdo con la norma

ASTM D 2216.Peso de la masa inicial de las muestras.

PREPARACIN DE LA MUESTRA

MUESTRAS REMOLDEADAS

Mezcle el suelo con suficiente agua para obtener el

volumen de agua deseada. La muestra deber estar

lista antes que se realice la compactacin de

acuerdo con la siguiente gua:

Tipo de suelo Tiempo mnimo en horas

SW, SP

M

SC, ML, CL

MH, CH

---

3

18

36

PREPARACIN DE LA MUESTRA

Ensamble la caja de corte y asegrela con lostornillos de alineacin.

Coloque una piedra porosa hmeda y un papel filtroen el fondo de la caja de corte.

Compacte cada capa hasta que la masa acumulativade los suelos puesta en la caja de corte se compacte a

un volumen conocido.

Escarifique cada capa antes de colocar una capasuperior.

PREPARACIN DE LA MUESTRA

Determine la masa de la muestra, pesando la caja decorte ms muestra y restando el peso de la caja de

corte.

Las muestras remoldeadas tambin pueden serpreparadas compactando el suelo mediante los

procedimientos y el equipo usado para determinar la

relacin humedad-densidad de los suelos de acuerdo

con la norma ASTM D 1557, Compactacin con proctor

modificado, ASTM D 698, Compactacin con proctor

estndar.

PROCEDIMIENTO

Primera etapa.-

Consolidacin de la muestra.

Ensamble la caja de cortecolocando las piedrasporosas, el papel filtro.

Asegure la caja de cortecon los tornillos dealineacin, centre laplaca de transferencia decarga y coloque la cajaen el dispositivo de corte.

Muestra dentro de la caja de corte

Aseguramiento de la caja de corte.

PROCEDIMIENTO

Conecte y ajuste el

sistema de corte.

Coloque los LVDT

horizontal y vertical.

Llene con agua la

caja de corte.

Calcule las cargas

normales para

obtener los esfuerzos

normales deseados.

Encerado de los LVDT

Encerado de los deformmetros

PROCEDIMIENTO

Aplique la carganormal, agregando

masa al brazo de

palanca ( 0.5, 1, 2 Kg/

cm2).

Registre las lecturasvertical en funcin del

tiempo transcurrido.

Grafique la curvadeformacin vertical

versus log del tiempo o

raz cuadrada del

tiempo en min.

Aplicacin de la carga normal

PROCEDIMIENTO

Quite los tornillos y levante el anillo mvil a 0.025 in

(0.64 mm).

Determine el tiempo total para que se produzca la

falla (tf), mediante la siguiente ecuacin:

Donde:

tf=Tiempo total estimado para alcanzar la falla, min. 10

min para arenas densas y limpias

T50=Tiempo requerido por la muestra para lograr el

50% de consolidacin.

5050tt f

PROCEDIMIENTO

Si t90 se calcula por mtodo de la raz cuadrada deltiempo, t50 se obtiene con la siguiente ecuacin.

Donde:

T90= Tiempo requerido por la muestra para alcanzar el

90% de la consolidacin primaria, min.

4.28= Constante relativa

28.4

9050

tt

PROCEDIMIENTO

Determine la velocidad de corte, la cual debe ser losuficientemente lenta:

Donde:

dr=Velocidad de desplazamiento, en in/min mm/min.

df=Desplazamiento horizontal estimado hasta la falla, in mm. 0.5 in si el material es de grano fino normal osobreconsolidado y 0.2 in. Si el suelo es arenoso

Tf=Tiempo estimado hasta la falla, min.

f

f

rt

dd

PROCEDIMIENTO

Segunda etapa.-

Corte de la muesra

Inicie el corte de la muestra

aplicando la velocidad calculada.

Registre las lecturas de

deformacin vertical, horizontal y

de la celda de carga a intervalos

de desplazamiento horizontal

igual o menor que el 2% del

dimetro de la muestra.

Corte de la muestra

PROCEDIMIENTO

Contine cortando la

muestra hasta cuando

actu la mxima

resistencia al corte

Luego de alcanzar la falla

desarme el equipo

quitando los LVDT, las

pesas y luego la caja de

corte.

Retirado de la caja de corte.

Desarmado de la caja de corte.

PROCEDIMIENTO

Retire la muestra de la caja de corte, pese su

masa y determine el contenido de humedad ASTM

D 2216.

Proceda a realizar dos ensayos adicionales.

CLCULOS

Determine el esfuerzo cortante, como sigue:

Donde:

t =Esfuerzo cortante, lb/in2 kPa.

F =Fuerza de corte, lb N, que se calcula como sigue:

F = Lectura del deformmetro de carga * Constante del

anillo de carga.

A =rea inicial de la muestra, in2 mm2.

A

F

CLCULOS

Determine el esfuerzo normal que acta sobre lamuestra, como sigue:

Donde:

=Esfuerzo normal, lb/in2 kPa.

N=Fuerza vertical que acta sobre la muestra, lb N, se

calcula como sigue:

A

N

N = Carga aplicada * Brazo de palanca

PROPIEDADES HIDRAULICAS DEL SUELO

Flujo Laminar y turbulento En los problemas relativos a

lquidos se puede hablar de dos grupos principales segn el tipo de flujo.

Laminar: lneas de flujo permanecen sin juntarse entre si en toda su longitud

Turbulento: ocurre cuando laslneas de flujo no son paralelasentre si.

A bajas velocidades (como ocurre en los suelos) el flujo ocurre en forma laminar.

10

Gradiente Gradiente es el incremento de una

variable entre dos puntos del espacio, enrelacin con la distancia entre esos dospuntos. Si la variable considerada fuerala altitud de cada punto, el gradientesera la pendiente entre los dos puntosconsiderados.

Si entre dos puntos situados a 2 metros dedistancia existe una diferenciade temperatura de 8C, diremos que hayentre ellos un gradiente trmico de4C/metro. Cuanto mayor sea esegradiente trmico, mayor ser el flujo decaloras de un punto a otro.

El Gradiente Hidrulico

90

Bernoulli da la carga total que acta en un punto bajo agua bajo en movimiento.

Donde:

h = carga total

p = carga de presin

g = aceleracin de la gravedad

v = velocidad

= peso especificodel agua

El Gradiente Hidrulico

La velocidad de infiltracin es pequea pues el flujo es laminar generalmente. No es as en el caso de enrocados (flujo turbulento). Por tanto la carga total en cualquier punto estar dada por:

El Gradiente Hidrulico

92

La prdida de carga entre dos puntos A y B esta dada por:

La prdida de carga h puede ser expresado en la forma unidimensional como:

Donde:

i = gradiente hidrulico

L = distancia entre A y B, esto es la longitud del flujo sobre la cual la prdida de carga ocurre.

Presin, elevacin y fuerza total del flujo en el suelo

Darcy, estudi las propiedades de un flujo de agua a travs de un lecho de arena variando la longitud de la muestra y la presin del agua en los planos superior e inferior del lecho y midiendo, adems, el caudal que circulaba a travs del mismo.

Darcy en 1856 public una ecuacin para suelos saturados.

Donde:

v = Velocidad de descarga, la cual es la cantidad de agua fluyendo en unidades de tiempo a travs de un corte seccional de rea en ngulo recto a la direccin del flujo.

k = Coeficiente de permeabilidad.

v = k i

Ley de Darcy

Ley de Darcy

La velocidad media, v es para el rea de la seccintransversal normal a la direccin de flujo, sin embargoel flujo a travs de los suelos, se produce slo a travsde los vacos interconectados.

La velocidad a travs de los espacios vacos sellama velocidad de filtracin (vs) y se obtienedividiendo la velocidad promedio por la porosidad delsuelo (n):

Ley de Darcy

Naturaleza de la variacin de v con el gradiente hidrulico i.

En piedras, grava y arenas gruesas el flujopuede ser turbulento. En ese casola relacin no es lineal.

v = k i

El flujo de agua a travs delos suelos es gobernado porla Ley de Darcy, queestablece que la velocidadmedia de un flujo esproporcional al gradientehidrulico

Coeficiente de Permeabilidad (k) El coeficiente de proporcionalidad en la ley de Darcy se

llama conductividad hidrulica o coeficiente depermeabilidad (k).

El coeficiente de permeabilidadunidades que la velocidad.

tiene las mismas

Valores orientativos del coeficiente de permeabilidad k para diferentes suelos.

Coeficiente de Permeabilidad (k)

Las arcillas homogneas son prcticamente impermeables, pueden ser usadas en la construccin de presas de tierra.

Las gravas y arenas limpias son permeables, pueden ser usadas como materiales para drenaje o filtros del suelo.

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Relaciones Empricas para elCalculo de k

ARENAS

Hazen

En 1930 propuso una relacin emprica para arenas uniformes (Cu pequeo) y arenas de filtro limpias.

k (cm/seg) = C D102

Donde:

C = constante que vara de 0.40 a 1.40

D10 = tamao efectivo en mm.

Relaciones Empricas para el Calculo de k

ARENAS GRUESAS Y GRAVAS

Kenny, Lau y Ofoegbu

En 1984 trabajaron con arenas gruesas y gravas (0.074 a25.4 mm), bajo condiciones de flujo laminar y con Dr de 80% o mas.

k (cm / seg) = (0.05 a 1.00) D5

Donde:

D5 = dimetro correspondiente al 5% que pasa

Relaciones Empricas para el Calculo de k

ARCILLAS

Samarasinghe, Huang y Drnevich

En 1982 sugirieron para arcillas normalmenteconsolidadas.

Donde:

C3 y n = son constantes a ser determinados. e =

relacin de vacios.

Factores que Influyen en el Coeficientede Permeabilidad (k)

El valorde k est inf luenciada por:

la relacin de vacos

el tamao de los poros

el espacio de poros interconectados

la distribucin de tamao de las partculas

la homogeneidad de la masa de suelo

de las propiedades del f luidode poro

de la cantidad de gas no disueltoen el f luidode poro.

Determinacin del Coeficiente dePermeabilidad

La determinacin del coeficiente de permeabilidad sepuede realizar mediante dos tipos de ensayo:

Ensayos de laboratorio:

1. Permemetro de carga constante (suelos de texturagruesa).

2.Permemetro de carga variable (suelos de textura fina).

Ensayos de campo

En la realizacin de los ensayos de laboratorio es necesaria la toma de muestras inalteradas. Una muestra inalterada es la que conserva la humedad y densidad del suelo natural,

aunque no existen muestras inalteradas perfectas.

Ensayos de laboratorioPermeametro de Carga Constante

El valor de k se obtiene aplicando la ley de Darcy.

Los pasos a seguir son:

1. Saturar la muestra para medir elcoeficiente de permeabilidad ensaturacin.

2. Medir los volmenes de agua drenados cada cierto intervalo de tiempo (t).

3. Cuando se compruebe que los volmenes drenados son proporcionales al tiempo transcurrido (Q =cte.) se podr dar por finalizado el ensayo.

Ensayos de laboratorioPermeametro de Carga Variable

Los pasos a seguir son:

1. Saturar la muestra y tomar

lectura de la altura inicial ho quealcanza el agua en el tuboque suministra agua a lamuestra y que se correspondecon la altura piezomtrica enla seccin superior de lamuestra. En ese momentotambin hay que tomarlectura del tiempo inicial to.

2. Transcurrido un ciertotiempo se vuelve a tomarlectura de la altura del agua ydel tiempo que sern h1 y t1.

Me 30

Ensayos de Permeabilidad In Situ

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El ensayo Lefranc, aplicable a suelos, permite hallarel coeficiente de permeabilidad en suelo permeables osemi permeables, de tipo granular, situados pordebajo del nivel fretico, y en rocas muyfracturadas. Existen dos mtodos para realizar elensayo Lefranc: a nivel constante y a nivel variable.

El ensayo Lugeon, aplicable a macizos rocosos, serealiza en el interior de sondeos y permitecalcular semi cuantitativamente el coeficiente depermeabilidad de los macizos, en cualquier tipode litologa y nivel de fracturacin, y profundidad.

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Ensayos de CampoU. S. Bureau of Reclamation

En primer lugar se realiza una perforacinhasta alcanzar el estrato en el cual sequiere realizar la medida. Es necesarioque la perforacin penetre en el estrato almenos cinco veces el dimetro. Acontinuacin se introduce una fundade acero hasta el fondo de la perforacin.Seintroduce agua en el perforacin que filtrar debiendo mantener el

interior de la por el fondo,

aguanivel deconstante. Una vez que se hayalogrado un rgimen permanente esdecir que el gasto de agua sea constantecon el tiempo, la conductividad hidrulicak se obtendr mediante la siguienteexpresin:

Donde:Q: caudal de agua constante suministrado.r: radio interior de la funda de acero.H: Carga hidrulica sobre elfondo de la perforacin (profundidad de la perforacin).

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Ensayos de CampoEstrato permeable sobre otro impermeable

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Ensayos de Campo Acuifero Confinado

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Permeabilidad Equivalente:Suelos Estratificados

Horizontal

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Permeabilidad Equivalente: Suelos Estratificados

Vertical

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