Tema 2. Estructura de Los Suelos_imprimir

5/17/2018 Tema 2. Estructura de Los Suelos_imprimir - slidepdf.com

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TEMA IIESTRUCTURA DE LOS

SUELOS

MECÁNICA DE SUELOS



DIFERENCIAR LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LAESTRUCTURA DEL SUELO

CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE

ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS GRANULARES

OBJETIVOS

ESTRUCTURA DE LOS SUELOS

CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE MINERALESARCILLOSOS

ESTABLECER DIFERENCIAS ENTRE LA ESTRUCTURA

DE SUELOS GRANULARES Y SUELOS COHESIVOS

CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DEESTRUCTURAS DE LOS SUELOS COHESVOS



Produce una respuesta a los cambiosexteriores ambientales, tales como cargas,

agua, temperatura y otros.




ELEMENTOS DELSUELO

DIAGRAMA DE FASES

Gaseosa

Liquida

Sólida

1 m

3 m

6 m

4 m

Vs

Vw

Va

6 m

2 m

1 m

Ws

Ww

Wa

Vv





•Minerales.•Materia orgánica.

•Productos de meteorización.

AGUA

Aire, metano



EN GENERAL DEPENDE DE:


Tamaño de los granos del suelo.

Forma de los granos del suelo.

Composición mineralógica.

Distribución de los granos del suelo.




Estructura de los suelos

granulares

Estructura de los suelos cohesivos



Estructura de los suelos granulares

TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO

La variedad de tamaño es limitada, va desde fragmentosmenores de 3 hasta partículas mayores a 0.075 mm (biengradado y mal gradado).

Disposición influenciada por el peso de los granos.

Los suelos no cohesivos mayormente pueden serencontrados en depósitos transportados en los que elviento y el agua ha removido los coloides y las arcillas.




FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO

Prevalece la forma equidimensional

Las tres dimensiones de las partículas son de magnitud comparable. Proviene de la meteorización.

(Acción de los agentes desintegradores).

Forma desde angulosa hasta redondeada.-Forma angulosa : Típica de arena y gravas residuales y arenas marinas.- Forma redondeada: Frecuente en las arenas y gravas de río y arenas eólicas.

Baja compresibilidad en condiciones estáticas y alta en

condiciones dinámicas.




DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DELSUELO

Estructuras simples

Condicionada por el tamaño y forma de los granos del suelo.

Estructuras en panal




Estructuras simples(Suelta y densa o bien arreglada)

-Las fuerzas de gravedad seimponen sobre las fuerzasinterparticulares.

-El peso influye en la distribución.

-Su comportamiento bajo cargasestáticas es bueno y ante cargasdinámicas depende de la

densidad del suelo.

ESTRUCTURA SIMPLE




a) Arreglo ideal con partículas que varían de grandes a pequeños (distribución

granulométrica bien gradada)

b) Misma estructura de a) pero los tamaños pequeños

han sido removidos (pobremente gradada)

Suelos densos y sueltos




Arreglo (packing)

Arreglo cúbico

simple

Arreglo rómbico




Relación de vacíos:

s

v

V

V

e

Densidad:

Grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, dejando espacios vacíos entre ellos en mayor o menor cantidad.




Dr tiende a 0% en suelos sueltos Dr tiende a 100% en suelos densos

Se mide usando la Densidad relativa (Dr):

100*(%).min.

.

ee

ee

Dr Max

Max




Distribución granulométrica

bien gradada

Se tienen: Suelos densos: Con mayor grado de acomodo entre suspartículas, mayor gama de tamaños, menor relación devacíos y mayor compacidad.

Suelos sueltos: Con menor grado de acomodo entre suspartículas, uniformidad de tamaños, mayor relación devacíos y menor compacidad.

Distribución granulométrica

mal gradada



ESTRUCTURA DE LOS SUELOSCondición del

suelo

Dr

(%)

Identificación del

terreno

Muy suelta 0 - 20% Fácilmente removida con el dedo pulgar o el puño.

Suelta 20% – 40% Menor facilidad para remover con el puño,

fácilmente paleada.

Medianamente compacta

40% – 70% Paleada con dificultad.

Compacta 70% –

90% Requiere aflojamiento con pico para paleo a mano.

Muy compacta 90% – 100% Requiere equipos pesados para aflojar el material, o

incluso de explosivos.




Estructuras en panal:-Pequeños granos redondeadosdepositados en aguas tranquilas

que forman arcos imperfectos,con pocos puntos de contacto.

- Fuerza de gravedad e interparticu-lares en el mismo orden.

- Gran cantidad de vacíos.

- Soportan bajas cargas estáticas yfallan violentamente bajo

dinámicas. ESTRUCTURA EN PANAL




COMPOSICIÓN MINERALÓGICA

Minerales predominantes: Silicatos, principalmentefeldespatos de potasio, sodio o calcio, olivino serpentina,óxidos (magnetita, corindon), Carbonatos (calcita,dolomita) y Sulfatos (anhidrita y yeso).

La composición mineralógica no es determinante




Estructura de los suelos

granulares




EN GENERAL DEPENDE DE:


Tamaño de los Granos del Suelo.

Forma de los Granos del Suelo.

Composición Mineralógica.

Distribución de los Granos del Suelo.




La macroestructura de los depósitos

de suelo fino (estratigrafía) tiene graninfluencia en la ingeniería práctica; la

microestructura es más importantepara comprender el comportamiento

del suelo.




TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO

Partículas menores de 0,002 milímetros.

Son muy livianos y dominan las fuerzassuperficiales.




FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO

Prevalece la forma laminar y tubular.

En estos materiales la influencia de la forma es muy importante.

La relación área volumen es grande.

Alta actividad superficial (Adhesión de agua y la atracción entre laspartículas).

Alta compresibilidad bajo cargas estáticas y baja en cargas dinámicas.

Son Hidrófilos (atraen al agua).

As = Superficie / Volumen





Estructuras dispersas Estructuras floculadas

Estructuras panaloides

En los suelos finos los granos se disponen en:




ESTRUCTURA DISPERSA

ESTRUCTURA PANALOIDE

Tipos de estructura en los suelos cohesivos:

ESTRUCTURA FLOCULADA




Estructuras dispersas:

-Las partículas tienen igual cargay se repelen.

-Forman estructuras impermeables

y densas (e baja).

- Pueden haber granos redondeadosproduciendo alteraciones locales.

ESTRUCTURA DISPERSA




Estructuras floculadas:- Un electrolito altera las cargas delas partículas y se forman flóculos.

- Fuerte adherencia en lospuntos de unión.

- Alta porosidad y relación devacíos.

- Muy compresibles bajo cargasestáticas y resistentes a cargasdinámicas.- Es una estructura panaloide

compuesta.

ESTRUCTURAFLOCULADA




Estructuras panaloides:

- Típica de grano fino por sedimentación

en un medio continuo. Normalmenteagua.

- Las partículas se adhieren unas aotras formando un conjunto a modo

de panal.

- Gran cantidad de vacíos.

ESTRUCTURA PANALOIDE





Determinada por:

Enlaces de hidrógeno Enlaces iónicos

Enlaces de Van Der Waals

Minerales arcillosos

Fuerzas interparticulares

CaolinitasMontmorilonitas Ilitas




COMPOSICIÓN MINERALÓGICA Los agentes de descomposición actúan sobre las rocas para

producir arcilla, las cuales están constituidas básicamente porsilicatos de aluminio hidratados, y en menor proporción silicatos demagnesio y hierro.

La constitución mineralógica es determinante en su comportamiento

Agentes de descomposición

Silicatos de aluminio

hidratados, y en menorproporción silicatos demagnesio y hierro.




Minerales arcillosos: Son el producto de ladescomposición química de las rocas por hidratación desus componentes menos estables. Su tamaño es menora 2 micras, llegando hasta partículas

coloidales. Su masa se vuelve plástica al mezclarse conel agua.

Su estructura es cristalina y complicada, sus átomos se

disponen en forma laminar.Tipo de láminas presentes en los minerales arcillosos:

-Silícicas- Alumínicas




Formadas por 1 átomo de silicio y 4 de oxígeno,arregladas en forma de tetraedro. Los tetraedros se unen

indefinidamente compartiendo un átomo de oxígenoconstituyendo una retícula laminar.

LAMINAS SILÍCICAS:




LAMINAS ALUMÍNICAS:

Formadas por 1 átomo de aluminio y 6 de oxígeno y/ohidroxilos, arregladas en forma de octaedro. Estos se

agrupan indefinidamente compartiendo un átomo de oxígenoy constituyen así una retícula laminar.




GRUPO DE MINERALES ARCILLOSOS

De acuerdo al arreglo reticular se clasifica en:

Caolinítas

Montmorilonítas

Ilítas




Formadas por una lámina silícicay una alumínica superpuestasindefinidamente.

La caolinita es el mineral arcilloso menos activo.

CAOLINÍTAS :

Son usadas en la fabricación de porcelana.

La unión es firme y no permitela penetración de moléculas deagua, dado que la actividadsuperficial es pequeña




MONTMORILONÍTAS :Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas superpuestas

indefinidamente. La unión entre retículas es muy débil y las moléculas

de agua se introducen a la estructura con facilidad.

Usadas en la estabilización de excavaciones.

Ejemplo: lodo bentonítico.

Son un grupo muy activo que por su afinidad con el agua tienen

potencial de hinchamiento o expansión grande.




Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas que se

superponen indefinidamente y que tienden a formas grupos por

la presencia de iones de potasio, reduciéndose así el áreaexpuesta al agua.

Usadas en la confección de agregados

livianos.

Su expansibilidad es mayor que lascaolinitas y menor que las montmorilonitas.

ILÍTAS :

E d l l




MONTMORILONÍTA

CAOLINÍTA



ESTRUCTURAS COMPUESTAS

Armazón de granosredondeados sin cohesión

que se mantienen unidospor un agente cementante.





Agentes cementantes:

Arcilla.Carbonatos.

Óxido de Calcio.Sílice Coloidal.




TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS

-Estructura matriz

-Estructura de unión de puntos

-Estructura de unión total




Ligante o Material Cementante

Estructura matriz

Ligante Suelto

Ligante Compacto

Estructura unión de puntos

Estructura unión total


TIPOS DE ESTRUCTURAS

COMPUESTAS



ESTRUCTURA DE LOS SUELOSEstructura matriz

- Volumen cementante mayor que el de granos.

- Si el cementante es arcilla adquiere sus propiedades físicas.


O O




Estructura de unión de puntos

- Material cementante concentrado en puntos de contacto.- Son rígidas, incompresibles y resistentes a choque y vibración.

- El cementante puede ser ablandado por el agua.

Ligante Suelto

Ligante Compacto





Estructura de unión total-Los granos redondeados se tocanunos con otros y el materialcementante

está dentro de los poros del suelo.-Se depositan primero los granos ydespués el cementante.

-Tiene baja relación de vacíos, son rígidose incompresibles y no son ablandados porel agua. Ligante o Material Cementante

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