PASOS PARA PODER OBTENER UN BUEN ANÁLISIS DE SUELO

8/16/2019 PASOS PARA PODER OBTENER UN BUEN ANÁLISIS DE SUELO

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Fases del suelo (sólida, líquida y gaseosa).

Donde:

Vm = Volumen total de la muestra de suelo

Vs = Volumen de la fase sólida de la muestra

Vv = Volumen de los vacíos de la muestra de suelo

Vw = Volumen de la fase sólida contenida en la muestra

Va = Volumen de la fase gaseosa de la muestra (aire o gas)

Wm = Peso total de la muestra del suelo

Ws = Peso de la fase sólida de la muestra de suelo

Ww = Peso de la fase líquida de la muestra

Wa = Peso de la fase gaseosa de la muestra (aire=0)

Volúmenes Pesos


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EAP_Ingeniería de Minas - UAP

Docente: Ing. Vásquez Ramírez, Noé M.

RELACIONES DE PESOS Y VOLÚMENES

En el curso se relaciona el peso de las distintas fases con sus volúmenes correspondientes,por medio del concepto de peso específico, es decir de la relación entre el peso de lasustancia y su volumen.

Se distinguen los siguientes pesos específicos:

a) Peso específico de la masa del suelo (). Peso de la muestra de las tres fases sobre suvolumen.

b) Peso específico de la fase sólida del suelo (). Peso de la fase sólida sobre el volumenque ocupa la fase sólida.

El peso específico relativo se define como la relación entre el peso específico de unasustancia y el peso específico del agua, destilada y sujeta a una atmósfera de presión.

c) Peso específico relativo de la masa del suelo (). Por definición:

d) Peso específico relativo de la fase sólida del suelo (), para el cual se tiene

Peso Específico relativo de algunas partículas/minerales más importantes de los suelos

Partícula Peso específico

Aragonito 2.94

Atapulgita 2.3

Augita 3.20-3.4

Biotita 2.80-3.2

Calcita 3.72

Caolinita 2.60-2.64

Clorita 2.60-3.00Cuarzo 2.64-2.65


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Dolomita 2.80-290

Mematica hidratada 4.3

Hornablenda 3.20-3.50

Lilita 2.60-2.86

Limonita 3.60-4.00

Magnetita 4.97-5.18

Montmorillonita 2.65-2.84

Moscovita 2.70-3.10

Ortosa 2.50-2.62

Serpentina 2.10-2.70

Talco 2.70-2.80

Turba 1.10-2.70

Hematitas 5.20-5.30

Yeso 2.31-2.3

RELACIONES FUNDAMENTALES

Las relaciones que se dan son importantes, para el manejo comprensible de las propiedadesmecánicas de los suelos y un completo dominio de su significado y sentido físico; esimprescindible para poder expresar en forma asequible los datos y conclusiones de laMecánica de suelos.

a) RELACIÓN DE VACÍOS (e), Oquedad o Índice de poros a la relación entre el volumen delos vacíos y el de los sólidos de un suelo:

e VvVs

En la práctica no suelen hallarse valores menores de 0.25 (arenas muy compactas confinos) ni mayores de 15, en el caso de algunas arcillas altamente comprensibles.

b) POROSIDAD de un suelo a la relación entre su volumen de vacíos y el volumen de sumasa. Se expresa como porcentaje:

n% VvV x100 Esta relación puede variar de 0 (en un suelo ideal con sólo fase sólida) a 100 (espaciovacío). Los valores reales suelen oscilar entre 20% y 95%.

c) GRADO DE SATURACIÓN (G) de un suelo a la relación entre su volumen de agua y elvolumen de sus vacíos. Suele expresarse también como un porcentaje:

G% VVv x100

Varía de 0 (suelo seco) a 100% (suelo totalmente saturado).


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d) CONTENIDO DE AGUA O HUMEDAD (w) a un suelo, la relación entre el peso de aguacontenida en el mismo y el peso de fase sólida. Suele expresarse como un porcentaje:

w% W

Ws x100

CORRELACIÓN ENTRE LA RELACIÓN DE VACÍOS Y LA POROSIDAD

1

1 −

PESO ESPECÍFICO SECO Y SATURADO

a) Peso volumétrico seco()

El primero es un valor particular de para el caso en que el grado de saturación delsuelo sea nulo:


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El peso específico saturado es el valor de cuando =100%

.

SUELOS SATURADOS

Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacíos están ocupados poragua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular, de sólo dos fases, la sólida yla líquida. Muchos suelos yacentes bajo el nivel freático son totalmente saturados.

RELACIONADO CON LA PROPORCIÓN DE VACIOS

e ; hacemos Vs=1

Entonces: Vv=e

Ss

; donde: Ws=VsSs γo Ss γo


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Hallando las relaciones importantes:

A) PESO ESPECÍFICO DE LA MUESTRA:

1

1

B) PESO ESPECÍFICO RELATIVO DE LA MUESTRA:

1

C) CONTENIDO DE HUMEDAD:

RELACIONADO CON LA PROPORCIÓN DE VACIOS

; hacemos 1

Donde: =

; entonces 1 −



1 − 1 [ 1 − ]


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1 −

C) CONTENIDO DE HUMEDAD:

1−

1−

RELACIONADO CON EL CONTENIDO DE HUMEDAD:

ω Hacemos: W

Donde: =

entonces



1 1 1 1


1

1


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C) PESO ESPECIFICIO APARENTE:

()

= +

SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS

RELACIONADOS CON LA PROPORCIÓN DE VACIOS:

; hacemos =1 Entonces: =e

; donde: =

ω

; donde:

W



1 1 1


1 1

C) GRADO DE SATURACIÓN:


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SUELOS SUMERGIDOS

Atención especial debe darse al cálculo de pesos específicos de suelos situados bajo el nivelfreático. En tal caso, el empuje hidrostático ejerce influencia en los pesos, tanto específicoscomo específicos relativos.

El peso específico relativo de la materia sólida sumergida vale

´ – 1Pues el empuje hidrostático neto es el peso en agua del volumen desalojado por los sólidos.

´ – 1Los pesos específicos correspondientes son:

´ ´ –

´ ´ – Puede obtenerse, teniendo en cuenta las formulas anteriores, que:

´ − 11 − 11

Y también

´ − 1

I. CÁLCULOS

MUESTRA DE SUELO NATURAL (arena) CERCA A LA ESCUELA DE ING. CIVIL

TOMA DE DATOS

Peso capsula (cilindro): 78.419 gr.

Peso capsula + peso de suelo: 582 gr.

Nºmuestra Peso tara

(Wt)

(0)

Peso tara +

suelo natural

en gr

(1)

Peso tara

+ suelo

seco en gr

(2)

Peso agua en

gr (Ww=1-2)

Peso suelo

seco en gr

(Ws=2-0)

C1-N 27.731 168.990 163.726 5.264 135.995

C2-N 27.359 168.031 162.708 5.323 135.349

C3-N 27.916 166.683 162.139 4.544 134.223

Promedio 27.669 167.901 162.858 5.044 135.189


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Contenido de humedad o agua en promedio:

Según fórmula:

%

100 ..

100 3.731%

1.1. Obtención de datos de la muestra:

Peso Tara = 27.731 gr

Peso de tara + Suelo natural = 1687.990 gr

Peso de Tara + Suelo Seco = 163.726 gr

Peso de fiola = 153 gr.

Peso de Fiola + peso específico del agua (W2) = 675 gr.

Peso de Fiola + peso específico del agua + Suelo (W1) = 765 grVolumen de muestra: 275.525 cm3

Muestra parcial de la capsula o cilindro

− 163.726 −27.731 135.995

− 135.995 1/135.995 − 765 675 2.957

. . / 45.991

− 141.259 −135.995 5.264

135.995 5.264 141.259

.

1.828 gr/

141.259 1.828 / 77.275

− 77.275 − 5.264 45.991 26.020

W % WWs x 100 5.264 gr

135.995 gr x 100 3.871%


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Muestra total de la capsula o cilindro:

− 582 − 78.419 503.581

275.525

503.581

275.525 1.828/

− 0.039 503.581 −

1.039 503.581

484.679

− 503.581 −484.679 18.902

484.679 2.957 / 163.9093

18.902

− 275.525 −18.902 163.909 92.714

FASE SÒLIDA

FASE LÌQUIDA

FASE GASEOSA Va=26.020

Vw=5.264

Vs=45.991

Vv =31.284

Vm=77.275

Wa=0

Ww=5.264

Ws=135.995

Wm=141.259

PESOS (gr ) VOL MENES (cm3)


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1.2. Peso específico de la masa del suelo o Peso volumétrico.

γ

V 503.581

275.525 1.828/

1.3. Peso específico (real o absoluto) de la fase sólida del suelo.

γs=

484.679163.909 2.957/

1.4. Peso específico relativo de la masa de suelo.

S

. 1.828

1.5. Peso específico relativo de la fase sólida del suelo.

Ss

2.9571 2.957

1.6. Relación de vacíos, oquedad o índice de poros.

111.616163.909 0.681

1.7. Porosidad de un suelo

% 100 111.616275.525 100 40.510%

FASE SÒLIDA

FASE LÌQUIDA

FASE GASEOSA Va=92.714

Vw=18.902

Vs=163.909

Vv =111.616

Vm=275.525

Wa=0

Ww=18.902

Ws=484.679

Wm=503.581

PESOS (gr ) VOL MENES (cm3)


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1.8. Grado de saturación de un suelo.

% VVv 100 18.902111.616 x 100 16.935%

1.9. Contenido de gua o humedad de un suelo.

W% WWs x 100 18.902484.679 x 100 3.900%

1.10. Grado de saturación del aire.

GA % VAVv x 100 92.714cm111.616cm x 100 83.065%

1.11. Peso específico seco.- cuando el grado de saturación del suelo sea nulo 0%.

γd WsV 484.679gr

275.525cm 1.759gr/cm

1.12. Peso específico saturado.- cuando el grado de saturación del suelo sea 100%

γat Ws WV 484.67918.902

275.525 1.828gr/cm

II. Referencias Normativas

AASHTO 100

ASTM D854

Norma Técnica Peruana NTP 339.089

III. Bibliografía MTC E 113 – 2000 Eulalio Juárez Badillo, Alfonso Rico Rodríguez, Mecánica de suelos I

Manual MTC E 105 – 2000 Manual MTC E 108 - 2000

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