Propiedades Volumetricas y Gavimetricas de Los Suelos

8/16/2019 Propiedades Volumetricas y Gavimetricas de Los Suelos

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MECÁNICA DE SUELOS CIV - 341

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UNIDAD II

RELACIONES VOLUMÉTRICAS Y GRAVIMÉTRICAS,PLASTICIDAD DE SUELOS

LÍMITE PLASTICO (LP).La plasticidad es una propiedad caracterstica de los suelos !nos" donde elcontenido de #u$edad del suelo est% co$prendido entre el l$ite l&uido 'pl%stico( En este estado el suelo per$ite ser $oldeado de $anera si$ilar a la$asa o la plastilina" de)ido a &ue el contenido de #u$edad del suelo contienela cantidad ideal de $ol*culas de a+ua para &ue la ,uera de atracci.n entrelas partculas co$puestas de $inerales de arcilla sea la $a'or(

Determinai!n "e# #$mite %#&'ti!.

Esta propiedad se $ide en la)oratorio $ediante un procedi$iento nor$aliadopero sencillo consistente en $edir el contenido de #u$edad para el cual no es

posi)le $oldear un cilindro de suelo" con un di%$etro de 3 $$( /ara esto" serealia una $ecla de a+ua ' suelo" la cual se a$asa entre los dedos o entre eldedo ndice ' una super!cie inerte 0idrio2" #asta conse+uir un cilindro de 3$$ de di%$etro( Al lle+ar a este di%$etro" se desar$a el cilindro" ' uele aa$asarse #asta lo+rar nuea$ente un cilindro de 3 $$( Esto se realiaconsecutia$ente #asta &ue no es posi)le o)tener el cilindro de la di$ensi.ndeseada( Con ese contenido de #u$edad" el suelo se uele &ue)radio 0porp*rdida de #u$edad2 o se uele pulerulento( Se $ide el contenido de#u$edad" el cual corresponde al L$ite /l%stico( Se reco$ienda realiar esteprocedi$iento al $enos 3 eces para dis$inuir los errores de interpretaci.n o$edici.n(


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LÍMITE DE CONTRACCIN.

Es el contenido de #u$edad por de)ao del cual no se produce reducci.nadicional de olu$en o contracci.n en el suelo( Los ca$)ios en el olu$en deun suelo !no se producir%n por enci$a de la #u$edad correspondiente al

l$ite de contracci.n(

Los ca$)ios de olu$en conrespecto al contenido de#u$edad o)edecer%n latra'ectoria &ue se $uestra en la5i+ura 1(36" al ca$)io deolu$en por p*rdida de #u$edadse lo lla$a contracci.n del suelo(

Determinain "e# L$mite "eC!ntrain

El l$ite de contracci.n es uncontenido de #u$edad espec!co&ue diide la consistencia s.lidade la se$is.lida del suelo 'esta)lece el contenido de

#u$edad $%7i$o &ue el suelo tolera antes de su,rir ca$)ios en su olu$en"este l$ite ser%8

LC 9 :; < D:

Donde8

LC 9 L$ite de contracci.n del suelo(


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:; 9 Contenido de #u$edad del suelo en consistencia l&uida(

D: 9 Ca$)io del contenido de #u$edad durante la contracci.n(

/uede deter$inarse el l$ite de contracci.n para suelos &ue tienen un ta$a=o

de partculas &ue pasan el ta$i Nro( 4;" para lo cual la $uestra de suelo de)eser #u$edecida lo su!ciente #asta &ue alcance una consistencia l&uida"entonces se procede a deter$inar el contenido de #u$edad de una parte de la$uestra suelo para ese estado &ue ser%8 :;(

La otra parte de la $uestra es aciada en un cilindro cer%$ico de tal ,or$a &ue&uede co$pleta$ente lleno del suelo" este cilindro preia$ente es cu)iertocon un +el de petr.leo 0aselina2 para eitar &ue *l suelo se ad#iera a *l" co$ose $uestra en la 5i+ura-

5i+ura 1(3>( Deter$inaci.n del l$ite de contracci.n 0Das" 1??@2(

0a2 Muestra de suelo en consistencia l&uida( 0)2 Muestra de suelo sin contenidode #u$edad(

Se dea secar al aire la $uestra en el cilindro cer%$ico por 6 #oras" lue+o de)eco$pletarse el secado del suelo en #orno( La 5i+ura 1(3>) $uestra &ue co$oresultado de la p*rdida de #u$edad el suelo &uedar% reducido en olu$en" sedeter$ina la $asa de suelo para esta condici.n &ue ser%8 M5(

/ara deter$inar el ca$)io del contenido de #u$edad pri$ero de)endeter$inarse el olu$en inicial del suelo antes de perder #u$edad ' despu*s&ue #a perdido toda su #u$edad( El olu$en inicial del suelo se deter$inar%aciando $ercurio al cilindro cer%$ico aco #asta &ue est* co$pleta$entelleno" conociendo la +raedad espec!ca del $ercurio ' el peso &ue ocupa esteen el cilindro" se deter$ina el olu$en &ue ocupa este &ue ser%8 Vi(


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/ara deter$inar el olu$en !nal se introduce la $uestra seca de suelo en elcilindro lleno de $ercurio" la $asa del $ercurio &ue es desplaado por el sueloser%8 Md(

Entonces el olu$en !nal del suelo 0V52 ser%8

El ca$)io de contenido de #u$edad &ue e7peri$enta el suelo durante la etapade contracci.n" entre el contenido inicial ' el contenido en el l$ite decontracci.n ser%8

Atter)er+ 01?112" ori+inal$ente tra)a. con pe&ue=as )arras de arcilla &uede. secar lenta$ente( O)ser. el punto en el cual el color ca$)ia)a ' al$is$o tie$po anot. &ue la lon+itud era esencial$ente $ni$a en ese punto(

era+#i propuso &ue uno podra $edir el olu$en seco ' la $asa seca ' a lae calcular el contenido de a+ua en el punto de $ni$o olu$en( En la !+ura se ilustra este procedi$iento( Una pe&ue=a cantidad de suelo de $asa totalMi se coloca en un pe&ue=o recipiente de olu$en conocido Vi ' se per$ite unsecado lento( Lue+o de tener la $asa seca al #orno Ms" el olu$en se sueloseco Vd se $ide pesando la cantidad de $ercurio &ue la $uestra de suelodesplaa( El l$ite de contracci.n se calcula a partir de al+una de las si+uientes

e7presiones8

Uno de los $a'ores pro)le$as con el l$ite de contracci.n" es &ue la cantidadde contracci.n depende no solo del ta$a=o del +rano" sino de la ,%)rica inicialdel suelo( El est%ndar" por ee$plo la desi+naci.n ASM D4>B delprocedi$iento" es co$enar con un l$ite de #u$edad cercano al l$itel&uido( Sin e$)ar+o" especial$ente con arcillas li$osas ' arenosas",recuente$ente se produce un l$ite de contracci.n $a'or &ue el l$ite


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pl%stico" lo cual carece de sentido( Casa+rande su+iere &ue el contenido inicialde a+ua sea li+era$ente $a'or &ue el l$ite pl%stico" si es posi)le" pero de)ead$itirse &ue es i$posi)le eitar atrapar )ur)uas de aire(

Si el suelo est% en estado natural inalterado" entonces el l$ite de contracci.nes ,recuente$ente $a'or &ue el l$ite pl%stico de)ido a la estructura delsuelo( Esto es especial$ente cierto para arcillas alta$ente sensi)les se+narlsson 01?>>2( En la ta)la a continuaci.n se presenta la sensi)ilidad de laarcilla respecto del l$ite de contracci.n(

Si se utilia el aparato de Casa+rande ' se inicia la prue)a li+era$ente porenci$a del l$ite pl%stico" entonces se o)tienen los si+uientes resultadoscuando los l$ites de Atter)er+ se +ra!can cerca de la lnea A en la carta deplasticidad" el l$ite de contracci.n se acerca a ;( Si los l$ites se +ra!canso)re la lnea A" entonces el l$ite de contracci.n es $enor de ; por unacantidad apro7i$ada$ente i+ual a cuan distantes est%n los l$ites so)re lalnea A( De ,or$a si$ilar" para ML ' MF 0LO ' OF2" el l$ite de contracci.n es$a'or de ; una cantidad apro7i$ada$ente i+ual a cuan distante )ao la lneaA se +ra!can los l$ites( De all &ue si la distancia ertical por enci$a o por

de)ao de la lnea A es D/i" entonces8

LC 9 ; G D/i

Este procedi$iento ' ecuaci.n" se #an encontrado co$o los $%s apro7i$adosa la prue)a del l$ite de contracci.n(

Casa+rande su+iri. un $*todo an $%s si$ple( Si la lnea U ' la lnea A de la

carta de plasticidad se e7tienden" coner+en a un punto con coordenadas 0-43(" -46(42" co$o se $uestra en la !+ura ?( Se e7tiende una lnea desde esepunto a las coordenadas del l$ite l&uido e ndice de plasticidad en la carta deplasticidad ' el l$ite de contracci.n es donde *sta lnea crua el ee del l$itel&uido( Aun&ue no es un procedi$iento e7acto" es lo su!ciente$enteapro7i$ado para tra)ao +eot*cnico( No o)stante" la prue)a del l$ite decontracci.n e,ectuada se+n la nor$a ASM" ta$poco es particular$entee7acta( Si puede o)tenerse un esti$ado raona)le del l$ite de contracci.n de


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la carta de plasticidad 0er !+ura 32" entonces el ensa'o del l$ite decontracci.n no re&uiere ser eecutado puesto &ue no produce in,or$aci.nadicional(

5i+ura 3( /rocedi$iento de Casa+rande para Esti$ar el L$ite deContracci.n(

Ensa'o de contracci.n unitaria(

En el caso de suelos &ue ten+an $u' poco contenido de partculasco$puestas de $inerales de arcilla" los ensa'os de l$ite pl%stico ' l&uidopueden producir resultados no con!a)les( En tales casos $ediante el ensa'ode la contracci.n lineal es posi)le o)tener una apro7i$aci.n i$portante delndice de plasticidad" con la ecuaci.n8

I/ 9 (13 CL

D.nde8 CL es la contracci.n lineal del suelo(

El suelo estando en consistencia l&uida es aciado al $olde pe&ue=o &ue se$uestra en la 5i+ura 1(3? #asta llenarlo co$pleta$ente" entonces se deasecar al aire el $olde #asta &ue el suelo se despe+ue del $olde ' lue+o paraco$pletar el secado el suelo es secado en #orno" de ,or$a si$ilar al ensa'opara deter$inar el l$ite de contracci.n


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Se $ide la lon+itud de la $uestra seca ' se deter$ina la contracci.n lineal&ue ser%8

H1(?

Donde8

IC 9 Jndice de contracci.n del suelo(

Ms 9 /eso del suelo seco(

V5 9 Volu$en !nal del suelo lue+o de ser secado(

Jndice de contracci.n 0IC2(

El ndice de contracci.n es un par%$etro utiliado co$o indicador del ca$)iode olu$en respecto al ca$)io del contenido de #u$edad" deter$inado en)ase al ensa'o del l$ite de contracci.n" este ndice ser%8

Donde8

IC 9 Jndice de contracci.n del suelo(Ms 9 /eso del suelo seco(

V5 9 Volu$en !nal del suelo lue+o de ser secado(

Ín"ie "e !n'i'tenia.

Es la caracterstica ,sica &ue +o)ierna las ,ueras de co#esi.n-ad#esi.n"

http://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtml


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responsa)les de la resistencia del suelo a ser $oldeado o roto(

Dic#as ,ueras dependen del contenido de #u$edades por esta ra.n &ue laconsistencia se de)e e7presar en t*r$inos de seco" #$edo ' $oado(

Se re!ere a las ,ueras &ue per$iten &ue las partculas se $anten+an

unidasB se puede de!nir co$o la resistencia &ue o,rece la $asa de suelo aser de,or$ada o a$asada(- Las ,ueras &ue causan la consistencia son8co#esi.n ' ad#esi.n(

Donde8

CI 9 Jndice de consistencia del suelo(

: 9 Contenido de #u$edad actual del suelo(

LL 9 L$ite l&uido(

I/ 9 Jndice de plasticidad(

En la a)la 1(16 se $uestran alores caractersticos de los l$ites deAtter)er+ para al+unos $inerales de arcilla co$n$ente encontrados en lossuelos !nos(

a)la 1(16( Valores de los l$ites de Atter)er+ para los $inerales de arcilla0Mitc#ell" 1?>62(

http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml


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?

Ín"ie "e %#a'tii"a" (IP).

Con el ndice de plasticidad puede ealuarse el +rado de a$asado &ue per$iteel suelo $ientras se encuentre en su consistencia pl%tica" este ndice se de!ne

co$o8

I/ 9 LL - L/

En la a)la 1(14 se presentan alores del ndice de plasticidad para ealuar laplasticidad del suelo(

a)la 1(14( Krado de plasticidad del suelo 0So:ers" 1?>?2(

Un Jndice de plasticidad )ao" co$o por ee$plo del " si+ni!ca &ue un pe&ue=oincre$ento en el con tenido de #u$edad del suelo" lo trans,or$a de se$is.lido a lacondici.n de l&uido" es decir resulta $u' sensi)le a los ca$)ios de #u$edad( /or elcontrario" un ndice de plasticidad alto" co$o por ee$plo del ;" indica &ue para &ueun suelo pase del estado se$is.lido al l&uido" se le de)e a+re+ar +ran cantidad dea+ua(

En suelos no pl%sticos" no es posi)le deter$inar el Jndice de plasticidad( El da +ra$ade plasticidad indicada en la !+ura 1(>" se+n los L$ites de Atter)er+" per$itedi,erenciar - el ndice de plasticidad de li$os ' arcillas" en ,unci.n del Li$ite Li&uido LI(' del contenido nor$al de #u$edad N(


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*i+ra -.Dia+ra$a de /lasticidad se+n los L$ites de Atter)er+

El Jndice de plasticidad de!ne el ca$po pl%stico de un suelo ' representa el porcentaede #u$edad &ue de)en tener las arcillas para conserarse en estado pl%stico( Estealor per$ite deter$inar los par%$etros de asenta$iento de un suelo ' sue7pansiidad potencial(

Ati/i"a" (A).

/or lo +eneral los suelos arcillosos est%n constituidos por un 4; a >; departculas &ue contienen $inerales de arcilla &ue dan plasticidad al suelo( Siau$enta la cantidad de $inerales de arcilla proporcional$ente ta$)i*n ser%na,ectados el l$ite l&uido ' pl%stico del suelo( Se$pton 01?32 o)ser. &ue elndice de plasticidad del suelo au$enta lineal$ente con el incre$ento enporcentae de partculas de arcilla 0de ta$a=o $enor a µ$2" esta proporci.nlineal ariar% de acuerdo al tipo de $inerales de arcilla &ue conten+a el suelo(Se$pton de!ni. una cantidad lla$ada actiidad co$o la pendiente de la lnea&ue correlaciona el ndice de plasticidad ' la ,racci.n en peso de las partculas

co$puestas de $inerales de arcilla e7presada en porcentae" &ue ser%8


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Seed" ood:ard ' Lund+ren 01?642 realiaron diersos estudios de lainuencia del porcentae de

partculas de arcilla en la plasticidad del suelo ' conclu'eron &ue la correlaci.nentre estas est% descrita por dos lneas" si$ilares a las &ue se $uestran en la5i+ura 1(34(

5i+ura 1(34( Pelaci.n entre el ndice de plasticidad ' el porcentae en peso departculas co$puestas de $inerales de arcilla 0Seed" ood:ard ' Lund+ren"1?642(

Estos inesti+adores o)seraron &ue los suelos &ue contienen $%s del 1; desu peso en partculas de arcilla presentan plasticidad( La plasticidad estacorrelacionada lineal$ente con la cantidad de partculas de arcilla del suelo#asta un contenido del 4; en peso" donde la relaci.n ca$)ia a una lnea &ueparte del ori+en de coordenadas( La actiidad resulta ser la pendiente de lalnea de correlaci.n( En la a)la 1(1 se $uestran alores caractersticos de laactiidad para al+unas arcillas tpicas(

Se+n el +rado de actiidad" las arcillas se clasi!can as8

ACTIVIDAD CLASI*ICACIN TIPO DE ARCILLA POTENCIAL DE

CAM0IO DE VOLUMENA Q ;(> Inactias CAOLINIA RAO

;(> Q A Q 1( Nor$ales ILIA MEDIO

A T 1( Actias MONMOPILLONIA 0A T >(;2 ALO

Ín"ie "e #i1i"e2 (IL).


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Este ndice eala el +rado de consistencia l&uida o li&uide &ue presenta elsuelo en situ" &ue ser%8

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