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Suelos Finos Cohesivos

-Estructura Qumica

-Propiedades Fsicas-Problemas Ingenieriles

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Arcillas

Resultado de la meteorizacin qumica derocas

Partculas tamao coloidal ( propiedades fsicas soninfluenciadas por fuerzas superficiales.

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Arcillas

Unidad estructural bsica: un tetraedro de slicey un octaedro de almina.

Silicio y Aluminio pueden ser parcialmentereemplazados en lo denominado sustitucinisomorfa.

Por combinacin de las unidades bsicas seforman estructuras laminares

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Minerales de Arcilla

Tres Tipos Principales: Caoln, Ilita yMontmorillonita.

Slice Almina

Caoln

S.E.=15m2/g

K+

Ilita

S.E.=80m2

/g

nH2O

Montmorillonita

S.E.=800m2

/g

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Sustitucin isomorfa de Al o Si por tomosde menor valencia, disociacin de OH y

quiebre estructural en los bordes=>cargas negativas superficiales =>cationes son atrados con fuerzas dbiles.

A mayor superficie especfica, mayorcarga negativa neta.

En estado seco, las cargas negativas sebalancean con cationes intercambiables,Ca+2, Mg+2, Na+ y K+.

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En estado hmedo, cationes y aniones flotanalrededor de partculas de arcilla. Las molculasdipolares de agua son atradas a las partculas ylos cationes formando una pelcula de aguaalrededor de la arcilla. Otras molculas de aguarodean a las partculas por enlaces de H (Agua

adsorvida).

Arcilla +

+

+

+

+H2O

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

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Como resultado de la incorporacin deagua, las arcillas presentan un

comportamiento ingenieril variable segnsu condicin de humedad, y presentanpropiedades distintivas como la

plasticidad, sensitividad, expansividad,etc.

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Estructura

Las fuerzas totales (cargas) y ambiente desedimentacin influencian la forma estructuralde las partculas de arcilla. Si hay repulsin, laspartculas se orientan cara-cara en unaestructura denominada dispersa (a).Si hayatraccin=> orientacin cara-borde en

estructura floculada, la cual ocurre tambin enambientes de sedimentacin tranquilos (b).

a b

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Sensitividad y Quick Clays

Tpicamente en arcillasfloculadas en estadometaestable, al ser

remoldeadas cambianabruptamente suestado a uno viscoso.

Indice de LiquidezIL=(w-LP) / IP

IL>1 => Sensitiva

IL Disecacin

Quick Clays: Arcillassensitivas fluidizadas alser perturbadas.

Arcillas sensitivaspueden producirgrandes asentamientos

y generardeslizamientos enladeras.

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After remolding

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Salt makes the differance!

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14/23Foto: Andrea Taurisano, NVE

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Ejemplo: Video de Quick clays en Rissa,Noruega, 1978

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Suelos Colapsables

Partculas en estado metaestable enestado seco, pierden sus enlaces (tensin

superficial de agua en contactos o arcillas)al ser saturadas, colapsando. Efectotambin puede ocurrir ante cargas

dinmicas grandes (ej: terremotos).

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Suelos Expansivos

Principalmente arcillas montmorillonticas(ej:esmectita) y rocas con alto contenido deminerales expansivos (algunas lutitas y

arcillolitas, tobas meteorizadas, etc.). Alagregarle agua se expanden y al secarse secontraen, deformando la superficie.

Problemas se presentan en la zona activa,aquella que experimenta cambios estacionalesde humedad importantes.

Vegetacin puede contraer el suelo en periodos

secos al absorber el agua.

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Arcillas Expansivas

Asentamientos diferenciales

en la sub-rasante de un

camino, formada por arcillas

expansivas

Arcilla expansiva disecada,

presenta laminacin y

tiende a romperse por los

planos de debilidad

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Casas con asentamientos diferenciales fundadas en arcillas

expansivas, Denver, EEUU.

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Caractersticas Ingenieriles

de Suelos Finos

Presentan plasticidad en diversos grados, suelotiende a deformarse plsticamente ante cargas.

Baja permeabilidad y conductividad hidrulica.Asentamientos a largo plazo por procesos de

consolidacin.

Suelen ser ms problemticos como suelos defundacin que suelos granulares.

Adicionalmente, pueden ser expansivos, sensitivosy/o colapsables. En caso de limos no cohesivos,

pueden sufrir licuefaccin.

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Resumen: Caractersticas Generales de los Suelos

Tipo Descripcin Cond.Hidrulica

Implicaciones Prcticas

Granulares

Partculas equidimensionales

Alta

Baja presin de poros capilar

Grandes vacos Respuesta drenada

Baja superficie especfica Propiedades desde ensayos in situ

Comportamiento dominado

por gravedadBaja razn de vacos deformacin (eo)

Baja compresibilidad

Cohesivos

Partculas pequeas yplanares

Baja

Alta presin de poros capilar

Pequeos vacos Respuesta no drenadaAlta superficie especfica Propiedades desde ensayos de

laboratorio e in situ

Comportamiento dominadopor fuerzas superficiales

Alta razn de vacos deformacin (eo)

Alta compresibilidad