Mecánica de Suelos

Mecánica de Suelos. Prof. Ing. José Dominguez Alumno: Medina Tapia Victor Hugo


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1. Indique cual es la diferencia entre cohesión y adhesión y en que materiales se

encuentra.

Cohesión: Es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo.

Las fuerzas de cohesión corresponden a un grupo de fuerzas intermoleculares de atracción,

también denominadas de Van Der Waals, que son las responsables de los estados de

agregación líquido y sólido de las sustancias no iónicas o metálicas.

La Cohesión se debe a la atracción molecular que se lleva a cabo por medio de las cargas

eléctricas de las arcillas y fuerzas de Van Der Waals. Por lo tanto es fuerte si las partículas

están muy juntas y las superficies cargadas son grandes. En un suelo seco las partículas

están más pegadas que cuando hay agua entre ellas, por lo tanto las fuerzas de cohesión

disminuyen al incrementarse el contenido de humedad del suelo.

Adhesión: Es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias

iguales o diferentes cuando entran en contacto, estas se mantienen juntas por fuerzas

intermoleculares.

La adhesión o tensión superficial se refiere a la atracción de la fase líquida sobre la fase

sólida y es la fuerza encargada de mantener unidas las partículas de suelo a medida que se

incrementa el contenido de humedad.

Cuando la humedad del suelo es muy alta o muy baja no hay área de contacto entre las dos

fases y por lo tanto no hay adhesión.

La estructura del suelo se genera debido a la variación de estas dos fuerzas dentro de la

masa del suelo. Los diferentes tipos de consistencia de determinan de acuerdo al grado de

humedad del suelo.

Consistencia Dura.

Consistencia Friable.

Consistencia Plástica.

Consistencia Pegajosa.

Consistencia Viscosa.



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2. Defina que es una arcilla, en que se diferencia de un limo y cuáles son sus

características fundamentales y cómo se califica cada uno de los estados en que se

les encuentra.

Arcilla: La arcilla es un tipo suelo constituido por agregados de silicatos de aluminio

hidratados, procedentes de la descomposición de rocas que contienen feldespatos, como el

granito. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, desde el rojo

anaranjado hasta el blanco cuando es pura.

Físicamente se considera un coloide de partículas extremadamente pequeñas y superficie

lisa. El diámetro de las partículas de la arcilla es inferior a 0,002 mm.

Las arcillas se pueden clasificar de acuerdo con varios factores. Así, dependiendo del

proceso geológico que las originó y la ubicación del yacimiento en el que se encuentran, se

puede clasificar en:

Arcilla primaria: Se utiliza esta denominación cuando el yacimiento donde se encuentra está

en el mismo lugar en donde se originó. El caolín es la única arcilla primeria conocida.

Arcillas secundarias: Son las que se han desplazado después de su formación, por las fuerzas

físicas o químicas. Se encuentran entre ellas el caolín secundario, la arcilla refractaria, la

arcilla de bola, el barro de superficie y el gres.



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3. De acuerdo a su origen como se dividen los suelos: y a que se denominan suelos

residuales.

División de los suelos:

Los ingenieros geotécnicos clasifican los tipos de partículas del suelo en función de varios

experimentos (secado, paso por tamizes y moldeado). Estos experimentos aportan la

información necesaria sobre las características de los granos del suelo que los componen.

Hay que decir que la clasificación de los tipos de granos presenten en el suelo no aporta

información sobre la “estructura” o “fabrica” del suelo, condiciones que describen la

compacidad de las partículas y el patrón en la disposición de las partículas en una zon de

carga tanto como el tamaño del poro o la distribución del fluido en los poros. Los ingenieros

geólogos también clasifican el suelo en función de su génesis o su historial de estratificación.

En EE.UU. y otros países se usa el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (Unified Soil

Classification System o USCS). En Reino Unido se emplea la Norma British Standard BS5390 y

también es muy conocida la clasificación del suelo de la AASHTO. En España se usa la

clasificación del PG-3 para obras de carreteras.



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En síntesis se pueden distinguir los siguientes 5 grupos:

- Suelos gruesos: S

- Suelos Livianos: LS y SL

- Suelos de mezcla medianamente livianos: L; SiL y Si.

- Suelos tendientes a pesados: SCL, CL y SiCL y C.

Suelos Residuales:

Los suelos residuales se originan cuando los productos de la meteorización de las rocas no

son transportados como sedimentos, sino que se acumulan in situ. Si la velocidad de

descomposición de la roca supera a la de arrastre de los productos de descomposición, se

produce una acumulación de suelo residual. Entre los factores que influyen sobre la

velocidad de alteración en la naturaleza de los productos de meteorización están el clima

(temperatura y lluvia), el tiempo, la naturaleza de la roca original, la vegetación, el drenaje y

la actividad bacteriana.

Los suelos residuales suelen ser más abundantes en zonas húmedas templadas, favorables al

ataque químico de las rocas y con suficiente vegetación para evitar que los productos de

meteorización sean fácilmente arrastrados.

4. Que es la estructura de un suelo y que la textura. Indique gráficamente con un

ejemplo: indique como se clasifica el suelo según su estructura y según su textura.

Estructura del Suelo:

La estructura se refiere a la agregación de partículas individuales del suelo para generar

unidades de mayor tamaño conocidas como agregados o terrones y que son el resultado de

procesos pedogenéticos.

El tipo de estructura se refiere a la forma de las unidades estructurales en el suelo. Podemos

encontrar:

Estructura granular (figura 1).

La estructura angular presenta unidades pequeñas poliédricas regulares o esferoides

dispuestos alrededor de un punto con sus tres dimensiones de tamaños similares. Sus

superficies son planas o curvas y tienen poca o ninguna acomodación a la forma de los

agregados vecinos. Suele aparecer cuando los agregados son poco porosos por el

predominio de la arcilla sobre la materia orgánica en el proceso de floculación. Es propia de

horizontes A de suelos pobres en materia orgánica.



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Estructura poliédrica o angular.

Las unidades estructurales son poliedros con las caras intersectadas unas con otras,

formando ángulos agudos. Su forma recuerda a la de un poliedro equidimensional con

vértices afilados y punzantes. Los agregados encajan perfectamente unos en otros, y dejan

un sistema de grietas inclinadas que es típica de horizontes B con contenidos arcillosos

medios o con arcillas poco expansibles.

Estructura subpoliédrica o subangular (figura 2).

La estructura subangular presenta poliedros de caras planas y redondeadas, con la carencia

de ángulos agudos. Es propia de horizontes A muy pobres en materia orgánica y de la parte

superior de los horizontes B.

Estructura grumosa o migajosa.

Esta estructura se produce debido a la floculación de los coloides minerales y orgánicos. Sus

agregados son pequeños, muy porosos y redondeados, por lo que la penetración de las

raíces se ve muy favorecida. También favorece la germinación de las semillas, pues opone

poca resistencia a la germinación. Es propia de los Horizontes A, ricos en materia orgánica.

Estructura prismática (figura 3).

En esta estructura la dimensión vertical predomina sobre las horizontales, adopta forma de

prisma con las superficies llanas. Así pues encontramos unidades verticalmente alargadas. Es

propia de los horizontes B muy arcillosos que los hace compactos y se resquebrajan en

grandes bloques.



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Estructura columnar (figura 4).

Esta estructura presenta también la característica de producir unidades elongadas verticales

con el extremo final redondeado, dando lugar a una estructura en forma de cúpula. Se

produce siempre que hay una dispersión fuerte de la arcilla provocada por una alta

concentración de sodio. Las arcillas sódicas al secarse forman una masa muy compacta que

se resquebraja en grandes prismas muy duros e impenetrables por el agua. El agua cargada

de coloides fluye fundamentalmente por las grietas que quedan entre los agregados y esto

hace que las partículas en suspensión erosionen la parte alta de los agregados y le den el

aspecto de cúpula.

Esta, suele tener una coloración negruzca debido a la materia orgánica que fluye por las

grietas, aunque se ve claramente una coronilla de color blanquecino y que corresponde a las

sales cristalizadas, típico de los horizontes B de suelos salinos sódicos.

Estructura esquistosa o laminar (figura 5).

Esta estructura presenta un desarrollo mucho mayor horizontalmente frente al desarrollo

vertical de las unidades estructurales. Es propia de horizontes C procedentes de materiales

originales esquistosos que le ceden al suelo su estructura.



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Textura del Suelo:

La textura de suelo responde a la proporción en que están distribuidas las partículas que lo

componen. La capacidad permebealizante de un suelo, así como la retención del agua, son

características que dependen directamente de la textura.

Según sea el tamaño, porosidad o absorción del agua en la partícula del suelo o sustrato,

puede clasificarse en tres grupos básicos que son: la arena, el limo y las arcillas.



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5. Indique cuales son las propiedades físicas de los suelos y describa tres (3) de ellas.

Acompañando gráficos, figuras y/o croquis.

El suelo es una mezcla de materiales sólidos, líquidos (agua) y gaseosos (aire). La proporción

de los componentes determina una serie de propiedades que se conocen como propiedades

físicas o mecánicas del suelo: textura, estructura, color, permeabilidad, porosidad, drenaje,

consistencia y profudidad efectiva.

Permeabilidad.- Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el

aire.

Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son tan

permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos es preciso aplicar técnicas

de construcción especialidad.

Porosidad.- La porosidad de los suelos se define como la porción de espacios o cavidades

ocupados por aire y agua que existe en la masa del suelo, esta propiedad va muy ligada a la

textura y estructura del suelo.



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La porosidad también se puede definir como el cociente entre el volumen de poros de una

muestra (comprendiendo los que están ocupados por gases o líquidos) y su volumen total

aparente, es pues un índice que nos da una idea de la cantidad de poros que tiene un

terreno y el volumen relativo que ocupan los mismos, y como tal informan del estado del

suelo, de la disponibilidad de esta para dejar paso a las raíces o de la mayor o menor

permeabilidad hidráulica y gaseosa de la misma.

La porosidad de un suelo se clasifica en micro-porosidad y macro-porosidad:

- Micro-porosidad: Es cuando en el suelo se presentan poros diminutos llamados

micro-poros, son los que retienen agua por las fuerzas capilares.

- Macro-porosidad: Cuando en el suelo se presentan poros de tamaño considerables

llamados macro-poros, no retienen el agua contra la fuerza de la gravedad y

acumulan aire, por lo tanto son los responsables del drenaje y la aireación del suelo,

La porosidad total se determina directamente, en muestra de suelo imperturbadas, es decir

tal como están en el campo, sin ninguna deformación que altere la ubicación de las

partículas sólidas, y por lo tanto los espacios que dejan entre ellas. El procedimiento es el

siguiente:

- Determinar exactamente el volumen de las muestras.

- Se saturan las muestras totalmente de agua.

- Se determina el peso de la muestra saturada de agua.

- Se seca la muestra en estufa a 105°C y se determina su peso seco.

- Por diferencia entre el peso saturado y el peso seco, se conoce la cantidad de agua

que ocupaba el espacio poroso de la muestra.

- Por lo tanto la diferencia entre los pesos saturado y seco de las muestras es igual a

los cm3 de porosidad total que poseen.

- Se expresa el volumen de porosidad total como porcentaje del volumen de las

muestras imperturbadas.



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Consistencia.- Es la característica física que gobierna las fuerzas de cohesión-adhesión,

responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto. Dichas fuerzas dependen del

contenido de humedades por esta razón que la consistencia se debe expresar en términos

de seco, húmedo y mojado.

Se refiere a las fuerzas que permiten que las partículas se mantengan unidas; se

puede definir como la resistencia que ofrece la masa de suelo a ser deformada o amasada.-

Las fuerzas que causan la consistencia son: cohesión y adhesión.

- Cohesión: Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las

partículas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atracción

de masas por las fuerzas de Van der Walls, opr otra (gavande, 1976)… Además

de estas fuerzas, otros factores tales como compuestos orgánicos, carbonatos

de calcio y óxidos de hierro y aluminio, son agentes que integran el

mantenimiento conjunto de las partículas. La cohesión, entonces es la

atracción entre partículas de la misma naturaleza.

- Adhesión: Se debe a la tensión superficial que se presenta entre las partículas

de suelo y las moléculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua

aumenta, excesivamente, la adhesión tiende a disminuir. El efecto de la

adhesión es mantener unidas las partículas por lo cual depende de la

proporción Agua/Aire.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto se puede afirmar que la consistencia del

suelo posee dos puntos máximos; uno cuando está en estado seco debido a cohesión y otro

cuando húmedo que depende de la adhesión. Limite Plástico: Se puede llamar una tira

cilíndrica cuya finalidad es hacer una pasta de suelo con agua luego es amasada hasta crear o

formar un cilindro de 10cm x 0.5cm el grosor.

6. Indique cuales son las propiedades físicas de los suelos y describa tres (3) de ellas.

Acompañando gráficos, figuras y/o croquis. = Pregunta 5.)

PREGUNTA IGUAL A LA 5.

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