UNIVERSIDAD PERUANA DEL CENTRO

CURSO: MECANICA DE SUELOS I CICLO: VI

DOCENTE: ING. MELQUIADES ELMER HINOSTROZA BARTOLO

2016-I

UNIDAD - I

• Principales tipos de Suelos. Fases del suelo. Propiedades Indice. Relaciones entre pesos y volúmenes. Relaciones entre volúmenes. Relaciones entre pesos. Densidad relativa.

PRINCIPALES TIPOS DE SUELOS• Suelos Glaciares: Son los suelos formados por el transporte

y deposición de los glaciares.• Suelos Aluviales: Son los suelos transportados por las

corrientes de agua y depositados a lo largo de la corriente.• Suelos Lacustres: Son los suelos formados por la deposición

en lagunas en reposo.• Suelos Marinos: Son los suelos formados por la deposición

en mares.• Suelos Eólicos: Son los suelos transportados y depositados

por el viento.• Suelos Coluviales: Son los suelos formados por el

movimiento de los suelos de su lugar de origen por efecto de la gravedad, como los deslizamientos de tierra.

• Suelos Residuales: Los suelos formados producto de la meteorización que se mantienen en su mismo lugar de origen so llamados suelos residuales, que a diferencia de los suelos producto del transporte y deposición, estos están relacionados con los materiales del lugar, clima, topografía. Se caracterizan por tener una gradación del tamaño de partículas aumentado su tamaño con el incremento de la profundidad, pueden componerse de materiales altamente compresibles.

FASE DE LOS SUELOS

• Como se puede apreciar en la figura 1.1, el suelo a diferencia de cualquier otro material, se compone de tres fases simultáneamente: sólida, líquida y gaseosa.

• El comportamiento de un suelo depende de la cantidad relativa de cada una de estas tres fases que interactúan entre si.

• La fase sólida.- Siempre está presenta en el suelo y usualmente está constituida de partículas derivadas de rocas como la arena, grava, limo y arcilla, incluso de materia orgánica.

• La fase líquida.- Esta se ubica en los espacios vacíos entre partículas, consiste casi siempre de agua y en casos particulares otros líquidos. Para el estudio de las fases del suelo se asumirá agua en todos los casos por ser un elemento común.

• La fase gaseosa.- Si el líquido no llena completamente los espacios vacíos estos espacios restantes son ocupados por la fase gaseosa que generalmente es aire aunque puede ser otro tipo de gas, sin embargo se asumirá el aire para todos los casos.

• Existen dos posibles casos alternativos que también pueden tenerse en un suelo, relacionado con los vacíos del mismo. Si estos vacíos están llenos de aire y no contienen agua se dice que el suelo esta seco. En cambio si todos los vacíos están llenos de agua se dice que se halla saturado.

Propiedades Indice de los Suelos:

• Las Propiedades índice de los suelos trata de estudiar métodos para la diferenciación de los distintos tipos de suelos de una misma categoría, en base a ensayos denominados ensayos de clasificación, es decir que las propiedades índice son las características particulares de cada suelo de una misma categoría.

• Estas características son la granulometría, consistencia, cohesión y estructura, que son las que determinan cuan bueno o malo es un suelo para su uso en la construcción de las obras civiles.

• Estas propiedades índice de los suelos se dividen en dos:

Propiedades de los granos de suelo. Propiedades de los agregados de los

suelos.

• Propiedades de los granos de suelo.- Se relacionan directamente la forma y tamaño de las partículas que constituyen el suelo.

• Propiedades de los agregados de los suelos.- Para los suelos no cohesivos la densidad relativa y para suelos cohesivos la consistencia.

RELACIONES DE PESOS Y VOLUMENES

• EL PESO ESPECIFICO RELATIVO ESTA REPRESENTADO

RELACIONES FUNDAMENTALES

De los cuales se tiene las siguientes relaciones:

CORRELACION ENTRE LA RELACION DE VACIOS Y LA POROSIDAD

DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO

Ejemplo de Cálculo:•Peso de la Piedra en el aire = 163.4 gr.•Peso de la Piedra en el agua = 100.7 gr.

Peso de la piedra en el airePeso especifico relativo = (peso de la piedra en el aire)-(peso de la piedra en el agua)

163.4 163.4= = = 2.61 163.4 – 100.7 62.7

DENSIDAD RELATIVA• La densidad de arenas (suelos sin cohesión)

está caracterizada a veces por su densidad relativa, 

PROBLEMAS

• Una muestra de suelo saturado, que tiene un peso de 900 gr, se coloca en estufa a 100º C durante 24 horas, tras lo cual pesa 750 gr. Obtener su humedad natural, su índice de poros, su porosidad, su densidad natural y su densidad seca (ɣs = 2.7 gr/cm )

• La obtención de parámetros característicos de un suelo tales como su índice de poros, su humedad y sus distintas densidades, se realiza a partir de la medida en laboratorio del peso en diferentes condiciones (p.e. suelo natural, suelo seco) y aplicando la definición de dichos parámetros.

• Humedad. Se define como peso de agua relativo al peso del sólido (w = Ww / Ws ).

• El peso de agua (Ww) puede calcularse por diferencia como Ww =Wt -Ws =900 - 750 = 150 gr y, por tanto, la humedad resultante es:

Índice de poros. Se define como volumen de huecos relativo al volumen de sólido (e = Vh / Vs ). Dado que en este caso, el suelo se encuentra saturado (Sr = 1), se tiene Vh=Vw (volumen de huecos igual a volumen de agua). Dichos volúmenes se obtienen mediante las expresiones:

• donde se ha supuesto una densidad de 2.7 gr/cm para las partículas sólidas. Una vez determinados los 3 volúmenes de huecos (agua) y sólido, se calcula el índice de poros como cociente entre el volumen de huecos y el volumen de sólido:

• Porosidad. Se define como volumen de huecos relativo al volumen total ( n = Vh/ Vt). El volumen total se obtiene como Vt =Vw +Vs = 150 + 277.78 = 427.78 cm . Con ello se obtiene una porosidad de:

La porosidad (n) se puede calcular en función del índice de poros (e). Ambas variables evalúan la misma propiedad del suelo (el volumen relativo de huecos) y por tanto, pueden usarse indistintamente, aunque sus valores no coinciden. Sin embargo, en Geotecnia, sobre todo en temas relacionados con el comportamiento mecánico, es más conveniente la utilización del índice de poros, mientras que en Hidrogeología, se trabaja usualmente con la porosidad. El índice de poros es relativo al volumen de sólido, lo que facilita el cálculo de sus variaciones al producirse cambios de volumen del suelo. Sin embargo, es más cómodo referirse a la porosidad para calcular el volumen de agua almacenado en un volumen de medio. La equivalencia entre porosidad e índice de poros se obtiene como:

análogamente, se puede despejar e en función de n:

Densidad natural. Se define como peso total relativo al volumen total (ɣn = Wt / Vt). Si se aplican los valores de este problema resulta:

Densidad seca. Se define como peso de sólido relativo al volumen total (ɣd = Ws / Vt). Si se usan los valores de este problema resulta: