CAPITULO 1-GENERALIDADES-a1

MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.

GENERALIDADES

Agua..? Un problema..?

*Como proceder?*A que profundidad cimentar?*Que tipo de cimentación utilizar?*Habrá asentamientos?*Que tanto soportará el suelo?*Que tipo de suelo encontré?*Será expansivo?* Encontré un Relleno?

CUANDO SE VA A CONSTRUIR SURGEN PREGUNTAS:

Foto: RGA, 2007


GENERALIDADES

MECANICA DE SUELOS: Aplicación de las leyes de la Mecánicay la Hidráulica a los problemas de Ingeniería que tratan con sedimentos yOtras acumulaciones no consolidadasDe párticulas sólidas producidas por laDesintegración mecánica o descomposiciónQuímica de las rocas, independientementeDe que tengan o no contenido de materiaOrgánica.

INGENIERIA GEOTECNICAUtiliza los conocimientos de la mecánica de Suelos a los fines propios de la ingeniería delTerreno, como puede ser el cálculo de Cimentaciones.

GEOTECNIA

MECANICA DE ROCASEstudio tenso-deformacional de la roca sometida a cualquier tipo de fuerza.


GENERALIDADES

GEOTECNIA: Técnica con elementos de ciencia y “arte” que se dedica al estudio de las propiedades de suelos, rocas y materiales artificiales, así como la resolución de problemas de fundaciones y excavaciones en ellos o a su empleo como material de construcción (presas, terraplenes, vías de comunicación, etc.)


ACTIVIDADES DE LA GEOTECNIA AMBIENTAL

Fuente: Espinace R., 2003




Foto: RGA, 2004Foto: RGA, 2004











SEP. 27 DE 1997

ÁREA AFEACTADA35 Ha

ENTRE 750.000 A 1’000.000 DE TON





ORIGEN Y FORMACION DE SUELOS

Que es suelo en Ingeniería civil?

“Es una delgada capa sobre la corteza terrestre de material que proviene de la desintegración o alteración física y/o química de las rocas y de los residuos de la actividad de los seres vivos que sobre ella se asientan”

Como se forman los suelos?

Definición de Roca

“Es un agregado natural de granos minerales unidos por grandes y permanentes fzas de cohesión”


ORIGEN Y FORMACION DE SUELOS

ROCA: Agregado natural de partículas de uno o más minerales, con fuerte unión cohesiva permanente, que constituyen masas geológicamente independientes y cartografiables.

ROCA

DESINTEGRACION

DESCOMPOSICION

SUELOMeteorización

Meteorización Biológica


ORIGEN Y FORMACION DE LOS SUELOS

Iones y Materiales Arcillosos

Inciden en las propiedades Físico-químicas del suelo.

Fuente: Selby, 1982



IC

GRUS

IIB

R

Fuente: González, L., 2003

IA

IB AMARILLO

IB ROJIZO








REGOLITO

• Todos los materiales por encima de la Roca Fresca.

• Material suelto constituido por partículas de Roca.

• Roca meteorizada in situ (Saprolito)

• Residuo (suelos residual)

• Sedimentos superficiales retransportados

* Productos químicos en ambientes cercanos a superficies (oxidos de hierro, carbonatos de calcio)

Saprolito: Suelo que contiene la estructura de la Roca Madre



FACTORES DE FORMACIÓN Y EVOLUCION DE LOS SUELOS

Material parental : Mineral o material orgánico, no consolidado y más o menos intemperizado o meteorizado, desde el cual el solum de los suelos es desarrollado por procesos pedogeneticos (hidrolización, oxidación, etc.) – Material parental como: Aluvial – Coluvial – Volcánico – Eólico.

Topografía

Tiempo

Formadores Biológicos

Clima



Topografía

Fuente: www.fortunecity.es/expertos/profesor/171/suelos.html#Rocas



Fuente: Casanova, M.



EL CICLO SUELO - ROCA

Paso de la Roca al Estado Líquido.

Meteorización: DesintegrDescomp



El suelo resultante posee las mismas características físicas y químicas de la roca madre o roca basal.

El suelo resultante no posee las mismas características físicas y químicas de la roca madre o roca basal.

DESINTEGRACION

DESCOMPOSICION



DESINTEGRACIONAcción Mecánica del Agua, Aire y Hielo, el Calor.

DESCOMPOSICION

Proceso Químico: Transformación o Disolución de los minerales constitutivos de la Roca. • Hidratación.• Oxidación• Carbonatación• Solución.

ARCILLAS



Agua: Por arrastre sobre la roca – efecto cuña. Como Resultado de su acción se producen suelos gruesos redondeados.

El viento: Desgaste sobre la Roca – por Arrastre de Partículas. Estas partículas son de tamaño uniforme.

Los Glaciares: Arrastran masas rocosas hasta pequeñas particulas. Suelos muy Heterogéneos.

El Calor: Causa la Exfoliación – descascaramiento de la Roca. Se producen suelos redondeados.



Hidratación: Absorción de agua, que se combina quimicamente y forma nuevos minerales.

Carbonatación: Efecto del CO2 en la roca que produce casi siempre Arcilla. (illitas – Caolinitas – Montmorillonitas)

Oxidación: Las reacciones involucran oxigeno. Como es el caso de la oxidación de los minerales de hierro. En combinación con la hidratación producen suelos con la caracteristica de ser muy blandos (compresibles – deformables)

Disolución: Cuando los sólidos se descomponen en fluidos naturales. Ej. Yeso en contacto con el agua.

LA ACCIÓN DE LOS ANTERIORES PUEDE PRODUCIR SUELOS INORGANICOS



PRODUCTOS DE METEORIZACION



Agentes Biológicos: La acción de estos produce suelos orgánicos

TIPOS DE SUELOS:

INORGANICOS

ORGANICOS



INORGANICOS:

RESIDUALES

TRANSPORTADOS

ORGANICOS: TURBAS



RESIDUALESPermanecen en el sitio donde son formados. Están descritos por el perfil de meteorización y el conjunto de estructuras heredadas.

Foto: RGA



TRANSPORTADOS

Se encuentran en un sitio diferente al de donde se formaron. Un suelo transportado queda descrito por un perfil estratigráfico. Con una secuencia de colocación y espesor respectivo de los estratos. Los agentes transportadores pueden ser El Agua – El Viento – Los Glaciares y la Gravedad.




SUELOS TRANSPORTADOS

Agua

Aluvión: Suelos Gruesos – sueltos o finos (terrazas de inundación)

Lacustres (Lagos): Depósitos estratificados según tamaño y peso.

Marinos: Se forman en las playas y costas por las olas que generalmente arrastran el material.

Viento

Loess

DunasGravedad

Coluvión

Talus



Foto: RGA, 2006

SUELO ALUVIAL



SUELOS DESDE EL PUNTO DE VISTA INGENIERIL

GRAVAS: Acumulaciones sueltas de fragmentos de roca. Redondeadas. Diam: mayor a 2 mm

ARENAS: Materiales de Grano Fino procedentes de la denudación o trituración artificial. Diam. Entre 2 mm y 0.05 mm. No se contraen al secarse – No son plásticas – menos compresibles que las arcillas – bajo carga se comprimen casi instantaneamente.



SUELOS DESDE EL PUNTO DE VISTA INGENIERIL

LIMOS: Suelos de grano fino entre 0.05mm y 0.005mm.Con poca o ninguna plasticidad – de color gris claro a obscuro – malos como terreno de fundación cuando están sueltos o saturados – tienen permeabilidad baja y compresibilidad altas.

ARCILLAS: Partículas con diámetro inferior a 0.005mm adquieren plasticidad al ser mezcladas con agua – corresponden a un silicato de aluminio, hierro o magnesio hidratado – impermeables – bajo carga sufren asentamientos (Consolidación)



CUANDO UN SUELO ES NO COHESIVO?

CUANDO UN SUELO ES

COHESIVO?

LOS SUELOS COHESIVOS POSEEN LA PROPIEDAD DE LA ATRACCION

INTERMOLECULAR



PROPIEDADES DE LOS SUELOS

PROPIEDADES MECANICAS:• Permeabilidad• Compresibilidad• Resistencia al esfuerzo

cortante.

PROPIEDADES INDICE:• Granulometría• Límites de plásticidad• Peso Unitario• Compasidad Relativa.



PROPIEDADES MECANICAS: Se relacionan con los procesos de formación del suelo. En la medida que la desintegración física se desarrolla esta depende de:1. Resistencia de la roca.2. Magnitud de Esfuerzos Aplicados.

La efectividad de la descomposición química depende de:1. Tipo de sustancia disuelta en el agua.2. Superficie específica.

Superficie especifica: RELACIÓN ENTRE EL ÁREA LATERAL Y EL VOLUMEN DE UN MATERIAL.

Entre más fracturada esta una roca (Diaclasas) se tendrá más área expuesta a la acción de los agentes químicos.


ORIGEN Y FORMACION DE LOS SUELOSCLASIFICACION DE LOS SUELOS DE ACUERDO A SU ORIGEN

Y MATERIAL PRIMARIO


ORIGEN Y FORMACION DE LOS SUELOSQUIZ N°1

Responda en forma clara las siguientes preguntas:

1. Enumere y explique los agentes generadores de suelo.• Es posible formar arcillas a partir de rocas que sufren meteorización

física o mecánica.• En los problemas relativos al terreno cuando o en que nos ayuda la

mecánica de suelos y en que la geotecnia?• Especifique dos problemas que se le pueden presentar como

Ingeniero Civil relativos al terreno y como los abordaría? (Concepto personal)

• Como se describe el perfil de un suelo en Geotecnia? Complemente con un esquema.

• Que describe a un suelo residual y que describe a un suelo transportado?

• Se pueden formar rocas a partir de suelos residuales y transportados? Cite un ejemplo

• Establezca la diferencia entre un suelo clastosoportado y uno matriz soportado?


GENERALIDADES SOBRE ROCAS

ORIGEN Y FORMACION DE LAS ROCAS

MAGMA: FLUIDO ROCOSO INCANDESCENTE COMPUESTO PRINCIPALMENTE DE MINERALES TIPO SILICATOS Y OXIDOS FUNDIDOS

Fuente: Duque, E., G., 1998



LAS ROCAS ESTAN COMPUESTAS POR MINERALES LOS CUALES SE FORMAN POR CRISTALIZACION AL ENFRIARSE EL MAGMA.

EN EL MAGMA PARTICIPAN 8 ELEMENTOS: OXIGENO, SILICIO, ALUMINIO, HIERRO, CALCIO, SODIO, POTASIO Y MAGNESIO

LOS MINERALES FUNDAMENTALES DE LAS ROCAS IGNEAS SON: Cuarzo, Feldespatos, Micas, Augita, Hornblenda, Olivino, Óxidos de Hierro.

LOS MINERALES FUNDAMENTALES DE LAS ROCAS METAMORFICAS SON: Actinolita, Andalucita, Asbesto, Clorita, Epidota, Granate, Cianita, Hornblenda, Serpentina, Talco.

LOS MINERALES FUNDAMENTALES DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS SON: Cuarzo, Feldespatos, Caolinita, Calcita, Corindón, Dolomita, Hematita, Yeso, Anhidrita, Halita.



CLASIFICACION DE LAS ROCAS POR SU ORIGEN

IGNEAS

SEDIMENTARIAS

METAMORFICAS

La principal clasificación de los materiales rocosos se basa en la Litología. (Mineralogía, textura y estructura de la roca)

La clasificación de las rocas también se realiza por su origen y es la más conocida por los ingenieros, aun cuando poco nos dice de la roca.



ROCAS IGNEAS1.- Se generan por consolidación del Magma.

8.- Son las rocas que presentan mayor resistencia a la compresión.9.- Poseen alta isotropía.10.- Poseen alta rigidez.11.- Son frágiles.12.- Son densas con valores entre 2.4 y 3.0 gr/cm3.13.- Tienen textura entrabada.14.- Sus inconvenientes son el diaclasamiento y la alterabilidad de sus minerales.

2.- Su composición mineralógica promedio es 59% feldespatos, 12% cuarzo, 17% anfíboles y piroxenos, 4% micas y 8% otros minerales.

3.- Forman el 98% del volumen de la corteza terrestre. Aun cuando las más comunes en la superficie son las sedimentarias.

4.- Su comportamiento en los taludes es controlado por su estructura, conformada por las juntas o diaclasas, fallas y zonas de corte, que actúan como superficies de debilidad para el caso de rocas plutónicas.

5.- El comportamiento de las rocas volcánicas depende del grado de solidificación y son muy susceptibles a los deslizamientos.

6.- El producto de la meteorización de las rocas ígneas volcánicas son suelos residuales arcillo-limosos con arena.

7.- El producto de la meteorización de las rocas ígneas plutónicas son suelos residuales areno-limosos con arcillas.



ROCAS METAMORFICAS1.- Generadas por metamorfismo o recristalización de rocas ígneas y sedimentarias.

2.- Comúnmente son muy útiles como materiales de construcción.

3.- Las características de comportamiento de los taludes en rocas sanas depende de sus patrones de fracturación y bandeamiento.

4.- La foliación y esquistosidad presente en algunas rocas metamórficas las hacen muy susceptibles a la meteorización.

5.- En su mayoría las cordilleras central y occidental son de naturaleza ígnea y metamórfica.

6.- El Neis es una roca más resistente que los esquistos y menos que el granito (ígnea).

7.- Los esquistos son rocas que se rompen con facilidad en fragmentos planos. Son muy inestables en los taludes ya que se meteorizan con facilidad.

8.- La pizarra se utiliza como material de construcción (ornamental), es una roca dura, relativamente resistente a la meteorización pero se resquebraja con facilidad.

9.- Las Filitas son similares a las pizarras pero poseen fracturas y se rompen en formas romhédricas o rectangulares.



ROCAS SEDIMENTARIAS

1.- Formadas por la sedimentación y cementación de partículas de arcilla, arena, grava o cantos.

2.- Su características de estabilidad dependen generalmente del tamaño de los granos.

3.- La cordillera oriental es fundamentalmente de naturaleza sedimentaria.

4.- Las caracteriza su disposición en capas o estratos.

5.- De estas rocas las más estables para obras de ingeniería son los conglomerados y las areniscas (dependiendo de su estado de cementación).

6.- Algunas Lutitas tienen resistencia alta, pero otras se comportan más como suelos que como rocas y presentan con frecuencia problemas de deslizamientos o baja capacidad de soporte.

7.- Las Lutitas se consideran un material muy inestable en zonas tropicales, meteorizando fácilmente y las arcillas producto de esta descomposición, poseen ángulos de fricción bajos.

8.- Las calizas son rocas por lo general duras y compactas, pero se presentan problemas geotécnicos por la disolución del CaCO3.



CLASIFICACION DE LAS ROCAS POR SU RESISTENCIA

Magnitud de la Resistencia Resistencia a la Compresión Simple en Kg/cm2

Muy elevada Mayor de 2250

Elevada de 1125 a 2250

Media de 565 a 1125

Baja de 280 a 565

Muy baja Menor de 280



CLASIFICACION DE LAS ROCAS POR SU ESTRUCTURA

1.-Entrelazadas: Cristales entretejidos, homogeneidad, isotropía.

2.-Cementadas: Cristales unidos por precipitados químicos, la isotropía es probable.

3.-Laminadas: Partículas en capas delgadas, Propiedades predominantes según plano laminar (direccionales).

4.-Foliadas: Minerales aplanados orientados en forma paralela, Propiedades direccionales (plano de foliación), Anisotrópicas. (Algunas rocas metamórficas como: Filitas, Pizarras, Esquistos, Neises. Sedimentarias como: Lutitas, Arcillolitas, Lodolitas, Limolitas)

ESTRUCTURA: Sistema de discontinuidades en la masa de roca.

Documents

CAPITULO 1-GENERALIDADES-a1