UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA

2014 II

EXAMEN INDIVIDUAL DE MECNICA DE SUELOSCurso:MECNICA DE SUELOSProfesor:ING. LUCIO SINFUENTESAlumnos Integrantes:SANGAY HUARIPATA RODRIGO6to Ciclo 3er AoCajamarca Diciembre, 2014.

PREGUNTA 01EXPLICAR LAS PROPIEDADES Y INDICE DE LOS SUELOSLas propiedades ndices permiten la diferenciacin de suelos de una misma categora, condiciones de estado del suelo y comportamiento fsico.Los componentes del suelo pueden encontrarse en los tres estados de la materia:

Aire : Aire, gases orgnicos, vapor de agua Agua : Agua y sales minerales disueltas Slido: Partculas, agentes cementantes, minerales y materia orgnica

PERMEABILIDADEs la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y es unade las cualidades ms importantes que han de considerarse para la piscicultura.

POROSIDADEs el sistema de espacios vacos o poros. En lneas generales la porosidad vara dentro de los siguientes lmites:Suelos ligeros: 30 -45 %Suelos medios: 45-55 %Suelos pesados: 50-65 %Suelos turbosos: 75-90 %

PREGUNTA 02EXPLICAR ORIGEN DE LOS SUELOS Y DE LAS ROCASLos suelos provienen de la alteracin -tanto sica como qumica- de las rocas ms superficiales de la corteza terrestre. Este proceso, llamado meteorizacin, favorece el transporte de los materiales alterados que se depositarn posteriormente formando alterita, a partir de la cual y mediante diversos procesos se consolidar el suelo propiamente dicho.Aunque posteriormente se establecern diversas clasificaciones especficas, pueden diferenciarse en una primera aproximacin, diversos tipos de suelo en funcin de la naturaleza de la roca madre y del tamao de las partculas que lo componen.CICLO DE LAS ROCASElciclo litolgicoociclo de las rocases un concepto degeologaque describe las transiciones de material en eltiempo geolgicoque permiten que toda roca pueda transformarse en uno de estos tres tipos:Rocas sedimentarias, Rocasmetamrficasy rocasgneas.Las rocas pueden pasar por cualquiera de los tres estados cuando son forzadas a romper el equilibrio. Una roca gnea como elbasaltopuede partirse y disolverse cuando se expone a laatmsfera, o volver a fundirse al subducir por debajo de un continente. Debido a las fuerzas generadoras del ciclo de las rocas, lasplacas tectnicasy elciclo del agua, las rocas no pueden mantenerse en equilibrio y son forzadas a cambiar ante los nuevos ambientes. El ciclo de las rocas es un modelo que explica como los tres tipos de rocas provienen de algn otro, y como el proceso cambia un tipo a otra a lo largo del tiempo. El tiempo para que una roca complete las fases es de millones de aos, y en la vida de la Tierra no todas las rocas pueden completarlo.

Un diagrama del ciclo de las rocas. Leyenda: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA

E.A.P.ING. GEOLOGICA12

1 =magma. 2 =cristalizacin(enfriamiento de la roca); 3 =roca gnea; 4 =erosin; 5 =sedimentacin; 6 =sedimentosyrocas sedimentarias; 7 =tectnicametamorfismo; 8 =roca metamrfica; 9 = fusin.

PREGUNTA 03EXPLICAR EL ORIGEN DE DEPOSITOS POR LA EROSION DE LAS ROCASDespus de que las partculas se han formado y se han transportado se depositan para formar el suelo sedimentario. Las tres causas de este depsito en el agua son: la reduccin de la velocidad, la disminucin de la solubilidad y el aumento de electrolitos. Cuando una corriente desemboca en un lago, ocano, o un gran volumen de agua, pierde la mayor parte de su velocidad. Disminuye as la fuerza de la corriente y se produce una sedimentacin. Cualquier cambio en la temperatura del agua o en su naturaleza qumica puede provocar una reduccin en la solubilidad de la corriente, producindose la precipitacin de alguno de los elementos disueltos.La tabla resume algunos de los efectos de los cinco agentes citados sobre los sedimentos.

AguaAireHieloGravedadOrganismos

TamaoReduccin por disolucin, ligera abrasin en superficie, abrasin e impacto en el arrastre.Considerable reduccinConsiderable abrasin e impactoImpacto considerableLigeros efectos de abrasin por el transporte directo por organismos vivos.

Forma y redondezRedondeo de arena y gravaElevado grado de redondeoPartculas angulosas y planasAngulosas, no esfricas-

Textura superficial Arena: liza pulimentada brillante Limo: escaso efectoEl impacto produce superficies matesSuperficies estriadasSuperficies estriadas-

Clasificacin por tamaoConsiderableMuy considerable (progresiva)Muy escasaNulaLimitada

PREGUNTA 06EXPLICAR EL DIAGRAMA DE LMITES DE ATTERBERG DETERMINAR EN LABORATORIO EL LIMITE DE CONTRACCION La condicin fsica de la mezcla de suelo y agua est denotada por la Consistencia. La Consistencia se define como la resistencia al flujo, que est relacionado con la fuerza de atraccin entre partculas y es ms fcil de sentir fsicamente que de describir cuantitativamente (Yong & Warketin, 1966) (en Soil Mechanics Basic Concepts and Engineering Application. Aysen, A. 2002).

LMITES DE ATTERBERGEn estas condiciones podemos definir los lmites de Atterberg como:Lmite Lquido: El Lmite Lquido LL es el contenido de humedad por encima del cual la mezcla suelo-agua pasa a un estado lquido.

Lmite Plstico: El Lmite Plstico LP es el contenido de humedad por encima del cual la mezcla suelo-agua pasa a un estado plstico.

Lmite de Contraccin: El Lmite de Contraccin es el contenido de humedad por encima del cual la mezcla suelo-agua pasa a un estado semi slido.

PREGUNTA 6NDICES OBTENIDOS A PARTIR DE LOS LMITES DE ATTERBERGLos parmetros de correlacin ms tiles, obtenidos a partir de la determinacin de los lmites de Atterberg son : el ndice de plasticidad IP, el ndice de liquidez IL, el ndice de contraccin IC y el grado de actividad de las arcillas Ac, los cuales se definen en la tabla a continuacin :INDICEDEFINICIONCORRELACION

De PlasticidadIP = LL - LPResistencia, compresibilidad, compactabilidad, etc.

De LiquidezCompresibilidad, resistencia del suelo y estado de esfuerzos.

De ContraccinIC = LP - LCPotencial de contraccin.

Actividad de las ArcillasPotencial de expansin y otros.

ndice de Plasticidad IPAtterberg defini el ndice de plasticidad para describir el rango de contenido de humedad natural sobre el cual el suelo era plstico. El ndice de plasticidad IP, es por tanto numricamente igual a la diferencia entre el lmite lquido y el lmite plstico:IP = LL - LPEn la siguiente tabla se presenta la calificacin del rango de plasticidad del suelo de acuerdo con el valor de IP.PLASTICIDADDESCRIPCION DEL SUELORANGO IP

NULALimo0 - 3

BAJALimo con trazas de arcilla4 - 15

MEDIALimo arcillosoArcilla limosaArcillas y limos orgnicos16 - 30

ALTAArcilla limosaArcilla> 31

Bajos valores de IP se son indeseables porque se considera que el suelo cambia rpidamente (en trminos de agua adicional) de un comportamiento semi slido a uno lquido. Para actividades de construccin la condicin deal deseada es un IP elevado y bajo LL. Pero deben tomarse precauciones porque suelos con elevado IP pueden ser potencialmente expansivos.Las arcillas varan mucho en sus caractersticas fsicas y qumicas. Debido a las partculas extremadamente finas, es difcil investigar a profundidad sus propiedades, pero algunas de estas propiedades se pueden expresar en trminos de plasticidad utilizando pruebas estndar.Tanto LL como IP se ven afectados por la cantidad de arcilla, y el tipo de minerales de arcilla presentes.Un LL e IP altos indican un suelo hidrfilo y por lo tanto ms susceptible a los cambios en el contenido de humedad, que puede conducir a agrietamientos.ndice de Plasticidad y ngulo de Friccin Residual de Suelos CohesivosA lo largo de planos de falla preformados, despus de movimientos grandes, los suelos cohesivos presentan una resistencia cortante muy reducida (residual). El ngulo correspondiente de friccin efectiva r, depende del ndice de plasticidad IP (ver la figura a continuacin). El parmetro r se aplica en un anlisis de estabilidad en suelos donde han ocurrido movimientos previos (deslizamientos).

VARIACIONES DEL INDICE DE LIQUIDEZIL contribuye a evaluar el grado de desecacin comparativo en diferentes muestras de suelo, reduciendo la variacin debida a la litologa, al escalar el contenido de humedad respecto de la plasticidad. Tambin, el ndice de liquidez IL, refleja los efectos del contenido de humedad sobre una muestra de suelo remoldeada y saturada.IL se expresa por lo general en porcentaje y puede utilizarse para evaluar el comportamiento de un depsito de suelo si este se encuentra alterado. Con base en el continuo de humedad, al comparar los valores de IL puede establecerse:

ILCOMPORTAMIENTO DEL SUELO

< 0.0Demostrar fractura rgida al ser sometido a corte, porque el contenido natural de humedad wnes menor que el lmite plstico LP. En este caso el suelo estar en estado slido a semi slido.

0.0 - 1.0Como un plstico. Rango que comprende la mayora de las arcillas en estado natural.

> 1.0Ser esencialmente un lquido muy viscoso cuando se somete a corte, porque el contenido natural de humedad wnes mayor que el lmite lquido LL. Tales suelos pueden ser extremadamente sensibles al colapso de la estructura del suelo. Mientras no sean alterados de manera alguna pueden ser relativamente fuertes, pero si por alguna razn son sometidos a corte (remoldeo) y la estructura del suelo colapsa, entonces literalmente pueden fluir como un lquido viscoso. Hay depsitos de arcillas ultra sensibles (licuables o rpidas) en Canad oriental y Escandinavia.

IL indica en suelos plsticos la historia de esfuerzos a que ha estado sometido el suelo.IL cercano a 0 - Suelo preconsolidado (suelo que ha soportado presiones efectivas mayores a las encontradas al momento de la prueba por los estratos en estado natural). Por ejemplo, suelos que en superficie han estado sometidos a la accin de la erosin (remocin de estratos superficiales).IL cercano a 1 - Suelo normalmente consolidado (suelo que nunca ha estado sometido a presiones efectivas mayores que las encontradas al momento de la prueba en estado natural). En estos suelos wn cercana a LL.IL cercano a 0.20 indica que el suelo siendo altamente plstico tendr poca o nula expansin.IL = 1, el suelo remoldeado se encuentra en el lmite lquido LL y posee una resistencia al corte no drenada de aproximadamente 2 kPa.IL = 0, el suelo remoldeado se encuentra en su lmite plstico LP y posee una resistencia al corte no drenada de aproximadamente 200 kPa.Un depsito natural de suelo con w(%) > LL, tendr un IL > 1.0. En estado inalterado, estos suelos pueden parecer estables, pero un impacto sbito puede conducirlos al estado lquido. Este tipo de suelos se denominaarcillas sensibles o sensitivas.Actividad de las ArcillasLa plasticidad se atribuye a la deformacin de la capa de agua adsorbida alrededor de las partculas de mineral de arcilla. Por lo tanto, el grado de plasticidad que presenta un suelo est relacionado con el tipo y cantidad de minerales arcillosos presentes. Como gua, entonces, el agua absorbida por un suelo brinda algn estimativo de la cantidad de arcilla presente en dicho suelo. En 1953, Skempton defini la actividad A de una arcilla como:Segn el grado de actividad, las arcillas se clasifican as:ACTIVIDADCLASIFICACIONTIPO DE ARCILLAPOTENCIAL DECAMBIO DE VOLUMEN

A < 0.75InactivasCAOLINITABAJO

0.75 < A < 1.25NormalesILITAMEDIO

A > 1.25ActivasMONTMORILLONITA (A > 7.0)ALTO

Curva de Flujo para Determinacin del Indice de Flujo.

ndice de FlujoCorresponde a la pendiente de la lnea que representa en la figura anterior el contenido natural de humedad, expresado en porcentaje; contra el nmero de golpes en la determinacin de LL.Con base en la determinacin de un punto anterior a los 25 golpes, puede calcularse el ndice de flujo mediante la siguiente expresin:

Donde:w1: Humedad al nmero de golpes N1.N1: Nmero de golpes anterior a los 25 golpes.ndice de DurezaEl ndice de dureza, tambin llamado Indice de Resistencia, ID o IR, est definido por la siguiente expresin:

Este ndice representa la rapidez con que el suelo pasa del estado semislido al estado lquido segn la magnitud del rango de plasticidad, es decir, a menor valor del ndice de flujo, el ndice de dureza tendr un mayor valor, o sea, la susceptibilidad a originar un estado lquido (flujo de lodos), ser menor. A menor valor del ndice de flujo, el suelo ser ms susceptible a pasar rpidamente a un estado lquido.ndice de TenacidadLa tenacidad se conoce como aquella consistencia que presentan los suelos, cerca de LP. La potencialidad de la fraccin arcillosa de un suelo se identifica por la mayor o menor tenacidad del rollo de suelo al acercarse a LP y por la rigidez de la muestra al romperse finalmente entre los dedos.La debilidad del rollo en LP, y la rpida prdida de la coherencia de la muestra al rebasar este lmite, indican la presencia de arcilla inorgnica de baja plasticidad o de materiales tales como arcilla del tipo caoln y arcillas orgnicas que caen abajo de la lnea A. Las arcillas altamente orgnicas se sienten muy dbiles y esponjosas al tacto en LP.

El Indice de Tenacidad Tw ser :

ndice de CompresibilidadDesde que se considera que el lmite lquido parece ser directamente proporcional a la compresibilidad de las arcillas, este ha sido relacionado empricamente. Terzaghi y Peck lo definieron como:Cc = 0.009 (LL - 10) con LL expresado en %.ndice de Consistencia RelativaTambien denominado por algunos autores como Consistencia Relativa, est definido como:

Donde:Wn es contenido de humedad del suelo en su estado natural.Este ndice es til en el estudio del comportamiento en campo de suelos de grano fino saturados.Si CR < 0, o sea, wn > LL el amasado del suelo lo transfroma en un lodo viscoso.CR cercano a 0 indica que el suelo tiene resistencia a la compresin inconfinada entre 0,25 - 1,00 kg/cm.CR cercano a 1 indica que el suelo tiene resistencia a la compresin inconfinada entre 1,00 - 5,00 kg/cm.