Clasificación de suelos. (84.07) Mecánica de Suelos y Geología FIUBA

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "Clasificación de suelos. (84.07) Mecánica de Suelos y Geología FIUBA"

Inmaculada Ayala Rodríguez
hace 8 años
Vistas:

1 C (84.07) Mecánica de Suelos y Geología FIUBA

2 Índice Origen de los suelos y sistema de clasificación Suelos gruesos Suelos finos Carta de c Fisicoquímica de las arcillas

3 Origen de los suelos: suelos residuales

4 Origen de los suelos: suelos transportados

5 Origen de los suelos: suelos transportados de suelos lasificación d Depósito deltaico Depósito fluvio - glaciaico

6 Partículas del suelo

7 C La clasificación le da el nombre a un suelo Define lo que el suelo es Grava (G: gravel) Arena (S: sand) Limo (M: silt) Arcilla (C: clay)

8 C La c agrupa materiales con propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas similares Suelos gruesos (Arenas y Gravas) Las partículas se tocan entre sí (fuerzas de masa) Controla: granulometría, forma y dureza de partículas Suelos finos (Limos y Arcillas) Las partículas no se tocan entre sí Las partículas tienen cargas eléctricas (f. superficiales) Controla: capacidad de absorber agua

granulometría, forma y dureza de partículas Suelos finos (Limos y Arcillas) Las partículas no se

9 C: el rango limos - arcillas m m

10 Índice Origen de los suelos y sistema de clasificación Suelos gruesos Granulometría Esfericidad y redondez Suelos finos Carta de c Fisicoquímica de las arcillas

11 Suelos gruesos Fracción suelo: tamaño menor a 75mm (criba 3 ) Tamaño grava: 75mm a 4.75mm (tamiz #4) Tamaño arena: 4.75mm a 74μm (tamiz #200) Suelo grueso: P #200 < 50%

12 Granulometría por vía seca

13 Curvas granulométricas típicas

14 Granulometría por vía seca Coeficiente de uniformidad Coeficiente de curvatura D 60 C u = D10 2 D C c = D 60 D 10

15 C gruesos limpios Suelo grueso limpio: P #200 < 5% Si R #4 > 50% R #200 Grava (G) Si R #4 < 50% R #200 Grava (S) Si S y C u >6 y 1<C c <3 Bien graduado (SW) Si S y no SW Mal graduado (SP) Si G y C u >4 y 1<C c <3 Bien graduado (GW) Si G y no GW Mal graduado (GP) Si 5% < P #200 < 50% son suelos gruesos con finos

(SW) Si S y no SW Mal graduado (SP) Si G y C u >4 y 1<C c <3 Bien graduado

16 Ejercicio de clasificación de suelos gruesos limpios de suelos lasificación d

17 Granulometría por vía húmeda Hidrometría: aplica ley de Stokes V = D 2 γ ω ( G G ) s 18 η ω % PASA 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% I II III IV V VI VII VIII IX X XI Φ PARTICULA (mm) 17 R #200 (74μm) Limos (74μm - 2 μ) Arcillas (< 2 μ)

35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 01 0.1 I II III IV V VI VII VIII IX X XI 001 0.

18 Esfericidad y redondez

19 Esfericidad y redondez PARÁMETRO CARENA TECPLATA Esfericidad Redondez Regularidad Carena TecPlata

20 Índice Origen de los suelos y sistema de clasificación Suelos gruesos Suelos finos Límite líquido y límite plástico Carta de Casagrande Carta de c Fisicoquímica de las arcillas

21 Suelos finos Predominan las fuerzas de interacción electroquímica La granulometría no controla el comportamiento Tamaño limo: 74μm (tamiz #200) a 2μm Tamaño arcilla: menor a 2μm Lo que decide si es Limo o Arcilla es su capacidad de absorber agua

22 Límites de Atterberg Límite líquido (LL) Mas humedad que LL, se porta como un líquido Menos humedad que LL, se porta como un sólido Límite plástico (PL) Mas humedad que PL, se porta como plástico Menos humedad que PL, se porta como frágil Límite de contracción (SL) El suelo parece seco, cambia de color, puede fisurarse

23 Límite líquido Es la humedad que tiene el suelo cuando se juntan ~13mm dos mitades colocadas en la copa de Casagrande con N=25 golpes (ASTM 4318) Si N > 25, ω < LL Si N<25 25, ω > LL N LL ω N 25 23

24 Límite líquido Hay dos maneras de hacer el ensayo Tres puntos y se interpola Un punto y se aplica la ecuación LL ω N N

25 Límite plástico Es la humedad a la cual un rollito de suelo que se afina con la mano se parte en fragmentos cuando llega a 3mm de diámetro

26 Carta de plasticidad C Índice plástico = LL - PL Arcillas (C) Limos (M) 26 Límite líquido

27 Carta de plasticidad = LL - PL Índice plástico Baja plasticidad (L) Arcilla de baja plasticidad (CL) Alta plasticidad (H) Arcilla de alta plasticidad (CH) 7 4 (CL-ML) (ML) Limo de alta plasticidad (MH) Límite líquido

28 lasificación d de suelos Ejercicios de clasificación de suelos finos

29 Índice Origen de los suelos y sistema de clasificación Suelos gruesos Suelos finos Carta de c Fisicoquímica de las arcillas

30 Carta de clasificación de suelos

35 Ejercicios de clasificación de suelos 1: P #4 =100%, P #200 =95%, LL=38, LP=28 2: P #4 =100%, P #200 =25%, LL=27, LP=13, C u =4.3, C c =1.1 3: P 3 =95%, P #4 =50%, P #200 =8%, LL=27, LP=13, C u =5.9, 59 C c = : P #4 =90%, P #200 =3%, C u =2.3, C c =1.7

36 Índice Origen de los suelos y sistema de clasificación Suelos gruesos Suelos finos Carta de c Fisicoquímica de las arcillas

37 Fundamentos físicos de la c

38 de suelos lasificación d Superficie específica: mide la relación entre fuerzas sup. y de masa Relación entre la superficie de una partícula (m 2 ) y su masa (gr) 38 (Narcilio y Santamarina)

39 Química de las arcillas Los procesos físicos de meteorización de rocas pueden generar gravas, arenas y limos Sólo los procesos químicos generan arcillas Las unidades fundamentales de las arcillas son cristales planos, fundamentalmente t silicatos de Al, Fe, Mg Dos configuraciones atómicas posibles, tetraedro y octaedro, forman los distintos minerales de arcilla

40 Configuraciones atómicas Dos configuraciones atómicas posibles, tetraedro y octaedro, forman los distintos minerales de arcilla Los octaedros se ubican entre dos capas de tetraedros

41 Fuerzas superficiales Las caras de las partículas de arcilla tienen carga negativa debido a: Enlaces rotos de los bordes Sustitución de átomos por otros de menor valencia (Si por Al, Al por Mg o Fe) Cuanto más chicas son las partículas (mayor superficie específica), las fuerzas eléctricas aumentan en relación al peso

42 Cationes de cambio Las cargas negativas de las caras atraen cationes Los cationes no se distribuyen uniformemente en la fase líquida La concentración es mayor cerca de la partícula Doble capa difusa = capa negativa de arcilla y capa positiva de cationes de densidad decreciente

43 Agua adsorbida Moléculas de agua se adhieren a la superficie negativa de la arcilla, por puente de hidrógeno El espesor de la capa adsorbida de 10Å a 100Å

44 Agua adsorbida Densidad del agua 1.4 g/cm 3 contra la partícula de arcilla Moléculas de agua adsorbida no están en estado sólido, se mueven fácilmente paralelo a la arcilla pero no se alejan o acercan

45 Caolinita (LL < 50) Una capa de octaedros y una de tetraedros conforman una hoja Una partícula es un bloque de hojas Se forma una unión débil por puente de hidrógeno entre dos hojas La sustitución de Si o Al es muy escasa, la fórmula es Si 4 O 10 Al 4 (OH) 8 No tiene carga neta (negativa o positiva) Díametro partícula hasta 10 m, espesor D/2 a D/10

46 Montmorilonita (LL > 200) Dos capas de tetraedros encierran una de octaedros Algunos Si(4+) sustituidos id por Al(3+) y otros Al(3+) de los octaedros sustituidos por Mg o Fe (2+) Por lo tanto, t las hojas tienen carga negativa La unión débil entre tetraedros es mucho más débil que en la caolinita por lo que puede ingresar agua Las caras negativas atraen cationes que son fácilmente sustituibles: cationes de cambio Espesor D/100 a D/1000, puede llegar a 20 hojas

47 Illita (LL 50 a 80) Similar a la montmorilonita pero los cationes son Potasio y no son intercambiables No admite la entrada de agua entre las hojas Espesor D/10 a D/50 Es el mineral de arcilla más abundante En las rocas hay más K que Na pero en el agua de mar hay mucho más Na que K. Las montmorilonitas antiguas se fueron convirtiendo en illitas fijando K y puede ser ésta la explicación.

48 Haloysita (LL cambia cuando se seca a estufa) Similar a la caolinita pero se interponen moléculas de agua en la unión entre dos hojas En una de las caras, las distancias i se acortan y la hoja se enrolla [Si 4 O 10 Al 4 (OH) 8 ]4H 2 O Si se seca a estufa, el tubo colapsa

49 Bibliografía Básica Jiménez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos I. Ed. Rueda Olivella, S. Problemas resueltos. Geotecnia. Mecánica de Suelos. UPC, Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed. Limusa Complementaria Mitchell, J. Fundamentals of soil behavior. 3ª Ed. Wiley. Narcilio y Santamarina. C. Fundamento físico, prácticas actuales y recomendaciones.

Documentos relacionados

Clasificación de suelos y propiedades índice

Clasificación de suelos y propiedades índice (84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar Ernesto Strina: estrina@fi.uba.ar Mauro Codevilla: mcodevilla@aosa.com.ar Índice Origen