ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL

LITORAL

Estabilización de Suelos y Rocas

Suelos Expansivos y Colapsables

Profesor: Dr. Ing. Miguel Ángel Chávez

Estudiante: Erick Burgos Mayorga

28 de mayo del 2012

SUELOS COLAPSABLES

Si la estructura del suelo se encuentra en equilibrio y por medio de un agente externo, éste sufra una disminución o anulación de las fuerzas que vinculan unas partículas con otras, puede suceder que el suelo pase a un nuevo estado de equilibrio.Entiéndase por agente externo cualquier tipo de perturbación del suelo que modifique su estructura interna, al entrar en contacto estos suelos parcialmente saturados con estos agentes externos provocarían Reducción de Volumen y Resistencia cuando aumenta su contenido de Humedad o Carga Constante.

CARACTERÍSTICA DE LOS SUELOS COLAPSABLES

Estructura macro porosa, con índice de huecos (e),

entre relativamente alto, a muy alto.

Granulometría fina, con predominio de limos y de arcilla.

En la mayoría de casos la Arcilla es relativamente escasa.

Estructura mal acomodada, con partículas de mayor

tamaño separadas por espacios abiertos, y unidas entre

si por acumulaciones o puentes de material predominante

arcilloso.

ESTRUCTURA DE SUELOS COLAPSABLES Y MECANISMO DE

COLAPSO

Baja plasticidad (poca actividad

electroquímica).

Bajo grado de saturación (hay tensión capilar).

Muy bajo peso unitario seco (alta relación de

vacíos).

El agua rompe los puentes cementantes entre

partículas.

Las partículas cae a una posición mas estable.

TIPOS DE SUELOS COLAPSABLES

Suelos Aluviales y Coluviales.- Depositados en

ambientes semidesérticos por flujos más o menos

torrenciales, tienen con frecuencia una estructura

inestable (suelos metaestables).

Suelos Eólicos.- Depositados por el viento, son

arenas y limos arenosos con escaso cemento

arcilloso en una estructura suelta o inestable.

Reciben el nombre genérico de “loess” en las zonas

templadas.

Cenizas Volcánicas.- Proveniente de cenizas arrojadas al

aire por eventos recientes de actividad volcánica explosiva,

conforman planicies de suelos limosos y limo.arcillosos con

manifiesto carácter metaestable.

Suelos Residuales.- Derivados de la descomposición in-

situ de minerales de ciertas rocas, son luego lixiviados por

el agua y pierden su cemento y su estrato por lo cual

también terminan con una estructura inestable-

¿CÓMO DISTINGUIR SUELOS EXPANSIVOS DE COLAPSABLES?

Los suelos expansivos reducen su volumen cuando se reduce su humedad.

Los suelos colapsables reducen su volumen cuando aumenta su humedad.

La manifestación exterior puede ser similar.

El limite liquido puede distinguirlos.

Expansivo LL>50, wsat << LL

Colapsable LL<35, wsat ≈= LL

CRITERIOS DE IDENTIFICACIÓN DEL COLAPSO SEGÚN PARÁMETROS

FÍSICOS DEL SUELO

Los investigadores y mas acordes a los tipos de suelos del presente estudio, son:

= Denisov (1951)

De acuerdo a los valores de k, Denisov clasificó los suelos de la siguiente manera:K = 0,5 - 0,75; suelo muy colapsableK = 1,0; limo arcilloso no colapsableK = 1,5 - 2,0; suelo no colapsable

CRITERIOS DE IDENTIFICACIÓN DEL COLAPSO SEGÚN

PARÁMETROS FÍSICOS DEL SUELO

Los investigadores y mas acordes a los tipos de suelos del presente estudio, son:

Denisov (1951) Clevenger

(1958) Priklonski

(1952)

=

De acuerdo a los valores de Kp, Priklonski clasificó los suelos de la siguiente manera:KP < 0; muy colapsablesKP > 0.5; no colapsablesKP > 1.0; suelos expansivos

CRITERIOS DE IDENTIFICACIÓN DEL COLAPSO SEGÚN

PARÁMETROS FÍSICOS DEL SUELO

𝜸𝒅𝒄𝒓𝒊𝒕=𝟏

( 𝟏𝑮𝒔

)+𝒘 𝑳

De esta manera puede decirse que si,

𝛾𝑑

𝛾𝑑𝑐𝑟𝑖𝑡

>1

𝛾𝑑

𝛾𝑑𝑐𝑟𝑖𝑡

≤1

El suelo es estable o expansivo

El suelo es colapsable

DESCRIPCIÓN DEL POTENCIAL DE COLAPSO

MEDIANTE ENSAYOS NORMADOS

Para la evaluación directa del colapso, se utilizó la Prueba Edométrica Típica, pero según norma UNE 103406 o bien su equivalente ASTM D5333, llamadas “Ensayo de Colapso en Suelos” y “Medida del Potencial de Colapso en Suelos”, respectivamente.

DESCRIPCIÓN DEL POTENCIAL DE COLAPSO

MEDIANTE ENSAYOS NORMADOS

Luego, se determinar el potencial de colapso (CP) de la muestra, mediante la expresión:

𝑪𝒑=( ∆𝒆𝟏+𝒆𝒐

)𝒙𝟏𝟎𝟎 eo : relación de vacíos de terreno

Además, la severidad de los problemas de cimentaciones asociados con un suelo colapsable, se correlaciona con el potencial de colapso “CP”, (Clemente & Finbarr, 1981) según la siguiente tabla.

Cp (%) Severidad del Problema

0 - 11 - 5

5 – 1010 – 20

20

Ningún ProblemaProblema moderado

ProblemaProblema Severo

Problema muy Severo

MEDIDAS PREVENTIVAS

Remoción de Suelo Colapsable.- Cuando su profundidad y espesor

lo hacen factible.

Restricción o minimización del humedecimiento.- Por medio de

drenaje, pavimentos impermeables y reglamentación del uso del agua.

Transferencia de las cargas a suelos inertes.- Mediante

cimentaciones profundas o semiprofundas, cuando la profundidad de

estos suelos inertes es razonable. Debe tenerse en cuenta sobre los

pilotes la posible fricción negativa originada en el fenómeno de

colapso.

MEDIDAS PREVENTIVAS

Estabilizacion por inyeccion de agentes quimicos.- Puede

aplicarse localmente o en reparacion de estructuras dañadas. Su

costo lo hace prohibitivo en grandes extensiones.

Prehumedecimiento.- Se recomienda el procedimiento en

combinacion con algun tipo de sobrecarga de manera que se logre

el colapso anticipado del material defectuoso; es importante

verificar el destino del agua agregada, porque es factible que a

causa de la estratificacion natural, su flujo se efectue mas

horizontalmente en forma vertical y no se logre el efecto esperado.

MEDIDAS PREVENTIVAS

Compactación.- Puede lograrse con cilindros o compactadores

vibratorias convencionales, en combinación con un humedecimiento

moderado. También debe considerarse la factibilidad de instalar pilotes

de desplazamiento por hincado, o pilotes de grava, hasta la profundidad

requerida para pasar la capa potencialmente problemática. En algunos

casos, a prudente distancia de estructuras existentes, debe

considerarse la aplicación de la técnica de la compactación dinámica

profunda, consiste en dejar caer un peso considerable, desde una cierta

altura, respectivamente sobre una serie de puntos distribuidos en un

patrón predeterminado.

MEDIDAS PREVENTIVAS

Vibroflotación.- Esta tecnica, consiste en la

introduccion dentro del suelo, mediante chorros de

agua, de un cabezote vibratorio; ha demostrado su

utilidad. Las perforaciones hechas con la

herramienta citada, son luego rellenadas con grava.

Voladuras controladas a profundidad.- Esta tecnica,

aun en estado experimental consiste en detonar

cargas explosivas a profundidas, con un cierto

patron de localizacion y en presencia de agua.

MEDIDAS PREVENTIVAS

Diseño estructural tolerante.- En los casos donde

se demuestra que el asentamiento resultan del

colapso no es inadmisible, debe diseñarse la

estructura para resistir dicho movimiento sin

distorsión ni daño aparente.

BIBLIOGRAFIA: http://www.uned.es/dpto-icf/

mecanica_del_suelo_y_cimentaciones/images/mecansueloycimentacionescap_2.pdf

http://www.galeon.com/geomecanica/cap3.pdf http://www.udc.es/dep/dtcon/estructuras/ETSAC/

Profesores/valcarcel/MaterMRHE-0809/6-Mejora%20suelos.pdf

http://materias.fi.uba.ar/6408/04c%20-%20Suelos%20expansivos%20y%20colapsables.pdf

http://www.um.edu.uy/_upload/_descarga/web_descarga_204_Accindesuelosexpansivos..Nmero4.pdfMecanica de Suelos Practica; 2da. Edicion mejorada; Ing. Carmen Terreros de Varela.

Mecánica de Suelos; Juárez Badillo