ESTUDIO DE CANTERAS 2

Universidad Nacional del Altiplano Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura Escuela Profesional de Ingeniería Civil

INTRODUCCION Para la realización del presente informe se realizaron varios estudios y visitas a las canteras con el objeto de estudio de las propiedades físicas y mecánicas la cual se hizo este análisis y visita al lugar denominado (CANTERA DE ALTO PUNO), la cual estuvo en explotación y luego se dejo en abandonado. Para el estudio realizado por nuestro grupo se conto con alguna información brindada por los pobladores de dicho lugar, fundamentalmente de carácter informativo referido a los propietarios de dicha cantera. Prácticamente no existe información técnica de dicha cantera. Esto provoca, que en nuestro informe no se pueda profundizar en lo concerniente al proceso técnico que nos sirva de referencia para iniciar el trabajo de DESCRICION DE DICHA CANTERA. En el informe que se presenta se hace un análisis de los diferentes aspectos contemplados en la actividad de estas canteras y se dan medidas y recomendaciones técnicas de las propiedades físicas y mecánicas tendentes a mejorar las condiciones en ellas existentes y el uso de estos materiales para la construcción de las diferentes obras concerniente a la construcción de terraplenes.


ESTUDIO DE CANTERAS I.

OBJETIVOS.  Estudio de los accesos de accesibilidad.  Evaluación del material (bueno – malo) según los requerimientos y normas establecidas.  Evaluar el rendimiento (volumen) para la conformación de un tramo de vía a construir satisfactoriamente.  Evaluar la clasificación de dicho suelo.

II.

GENERALIDADES. Se define una cantara como al lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil, utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los materiales donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación. Previamente a su explotación hay que realizar sondeos pozos, análisis para cerciorarse de las propiedades y disposiciones de los yacimientos y bancos para su mejor extracción. Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad suele originar serios problemas de carácter ambiental principalmente con la destrucción del paisaje.

III.

DESARROLLO GENERAL DEL TEMA. a. UBICACIÓN. La ubicación de la cantera se podrá hacer mediante fotografías aéreas y/o satelitales, de métodos geofísicos llamados también de explosión indirecta, como gravimétrico, sísmico magnético, electrónico, radioactivo obtenemos la descripción petrográfica, morfológica grado de meteorización, etc. Del material.


b. EXPLORACION En esta etapa se puede recurrir a planos de estratigrafía, si es que los hubiera, en el caso de no haber ningún plano de estratigráfico se hará el muestreo en campo de la estratigrafía de nuestra cantera. c. MUESTREO. El muestreo y recolección del agregado se dará según lo recomendado en las normas especificadas de la EGE -2000 y experiencia profesional. d. ANALISIS DE PERFILES ESTRATIGRAFICOS. En esta etapa se evaluara la potencia bruta (volumen), evaluar potencia útil (volumen utilizable) y nivel freático. 3.1 CLASIFICACION DE CANTERAS. La clasificación de las canteras se dará mediante el tipo muestreo que se tome. a. CANTERAS A CIELO ABIERTO Método mas usado en nuestro entorno ya que comienza con la limpieza de la zona donde se realizaran los trabajos es decir se eliminaran materias que son distintas al material a extraer de la cantera tales como residuos orgánicos e inorgánicos esto con la finalidad de no alterar las propiedades físicas y mecánicas de los suelos a extraer para la posterior evaluación de los ensayos en laboratorio.


Figura N° 01: Cantera de ALTO PUNO a cielo abierto

b. CANTERAS SUBTERRANEAS El sistema de explotación que se lleva a cabo en la cantera es el método de sostenimiento natural con el uso de enormes pilares desbastados como sostén del elemento del elemento horizontal y la explotación en caja de las galerías de la cantera para evitar derrumbes. A estas canteras subterráneas se les conoce como el tipo fossae: explotación en galerías con grandes salas para un mayor beneficio de las masas rocosas. La recolección de datos y su adecuado estudio determinaran los parámetros requeridos para definir los métodos de explotación, estos conceptos deben incluir, entre otros:       

Clasificación del suelo, roca o macizo rocoso. Selección de la forma de la excavación (herradura circular). Análisis de estabilidad. Selección de sistemas de sostenimiento. Predicción del comportamiento del agua subterránea. Requerimientos de recubrimiento. Localización y configuración de portales


 

Localización y adaptación del terreno procesamiento interna. Definición y selección de equipos.

para una planta de

Figura N° 02: Cantera Subterránea de colmenar de oreja

Figura N° 03: Cantera subterránea vista interiormente


c. CANTERAS ALUVIALES Estas canteras son las de formación de aluviones, llamados también canteras fluviales, en las cuales los ríos como agentes naturales de erosión, trasportan durante grandes recorridos las rocas aprovechando su energía cinética para depositarlas en zonas de menor potencialidad formando grandes depósitos de estos materiales entre los cuales se encuentran desde cantos rodados y gravas hasta arena, limos y arcillas, la dinámica propia de las corrientes de agua permite que aparentemente estas canteras tengan ciclos de autoabastecimiento, lo cual implica una explotación económica, pero de gran afectación a los cuerpos de agua y a su dinámica natural.

En las canteras de rio los materiales granulares que se encuentran son muy competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte del agua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tienen mayor dureza y además con características geométricas típicas como sus aristas redondeadas. Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y cargadores de las riberas y causes de los ríos.

Figura N° 04: Cantera Aluviales


d. CANTERAS DE ROCA. Otro tipo de canteras son las denominadas de roca , mas conocidas como canteras de peña, las cuales tienen su origen en la formación geológica de una zona determinada, donde pueden ser sedimentarias, ígneas o metamórficas, estas canteras por su condición estática, no presentan esa característica de autoabastecimiento lo cual hace fuentes limitadas de materiales Las canteras de peña están ubicadas en formaciones rocosas, montañas, con materiales de menor dureza, generalmente, que los materiales de ríos debido a que no sufren ningún proceso de clasificación, estas canteras se explotan haciendo cortes o excavaciones en los depósitos.

Figura N° 05: Cantera de Roca


3.2 PRODUCTOS DE EXPLOTACION DE CANTERAS. a. SILIARES O BLOQUES. Son bloques de areniscas de gran tamaño utilizados para enchape y fachadas. b. MAMPUESTOS. Son bloques de areniscas usados para apilar uno sobre otro en la construcción de muros y cimientos. Hay tres tamaños de mampuestos.

TIPO DE PIEDRA

TAMAÑO

PIEDRA ZONGA

60 x 30 x 30

aprox

PIEDRA MEDIA ZONGA

30 x 30 x 30

aprox

PIEDRA DE PRIMERA

20 x 20 x 20

aprox

c. TRITURADOS. Son los agregados más gruesos que se utilizan para la preparación de concreto reforzado y conformación de bases en la construcción de vías,. Se dividen en tres clases:

TIPO DE PRIMERA DE SEGUNDA DE TERCERA

TAMAÑO Utilizados en concretos y bases de vías Utilizados en concretos y bases de vías Utilizado en la afirmación de pisos

Diámetro aprox. 2.5 cm Diámetro aprox. 5cm Diámetro aprox. 10cm


3.3. PRODUCTOS DE DE EXPLOTACION DE UNA CANTERA SEGÚN A SUS FRACCIONES CONSTITUYENTES. a. ROCAS. Son bloques con tamaños mayores a 12¨. b. BOLOS BOLONES O PEDRONES. Tamaños entre 6¨ a 12¨. c. PIEDRAS. Tamaños de 3¨ a 6¨. c. GRAVA.  Gruesa. Tamaño 75mm (3¨) a 19mm (3/4¨).  Fina. Tamaño 19mm (3/4¨) a 4.75mm (N° 4) e. ARENA.  Gruesa. Tamaño 4.75mm (N° 4) a 2.0 mm (N° 10).  Media. Tamaño 2 mm (N° 10) a 0.425 mm (N° 40)  Fina. Tamaño 0.425 mm (N° 40) a 0.075 mm (N° 200) f. LIMO. Suelo que pasa el tamiz 0.075 mm (N° 200) con IP˂4 g. ARCILLA. Suelo que pasa el tamiz 0.075 mm (N° 200) con IP ≥4

IV.

TIPO DE MUESTREO. 4.1. POZOS A CIELO ABIERTO O CALICATAS Las calicatas, zanjas, rozas, pozos, etc., consisten en excavaciones realizadas mediante medios mecánicos convencionales, que permiten la observación directa del terreno a cierta profundidad, así como la toma de muestras y la realización de ensayos en campo. Tienen la ventaja de que permiten acceder directamente al terreno, pudiéndose observar las variaciones litológicas, estructuras, discontinuidades, etc., así como tomar muestras de gran tamaño para la realización de ensayos y análisis.


Las calicatas son uno de los métodos más empleados en el reconocimiento superficial del terreno, y dado su bajo coste y rapidez de realización, constituyen un elemento habitual en cualquier tipo de investigación en el terreno. Sin embargo, cuentan con las siguientes limitaciones:  La profundidad no suele exceder de 4m.  La presencia de agua limita su utilidad.  El terreno debe poderse excavar con medios mecánicos. Para su ejecución es imprescindible cumplir las normas de seguridad frente a derrumbes de las paredes, así como cerciorarse de la ausencia de instalaciones, conclusiones, cables, etc. Los resultados de este tipo de reconocimientos se registran en estadillos en los que se indica la profundidad, continuidad de los diferentes niveles, descripción litológica, discontinuidades, presencia de filtraciones, situación de las muestras tomadas y fotografías.

Figura N° 06: Pozos a Cielo Abierto o Calicatas


4.2. METODO DE PERFORACIONES BARRENOS HELICOIDALES.

CON

POSTEADORA,

A diferencia de los sondeos a cielo abierto, el de perforaciones con posteadora únicamente obtiene muestras alteradas, pero con esto basta para saber las características del suelo y la relación que tiene con la cantidad de agua, esto cuando es un suelo plástico. Para obtener estas muestras se usan barrenos helicoidales que son como saca corchos en espirales y los pasteadores que son como dos palas muy cerradas en la parte baja las cuales tienen un agarre en forma de T. esta herramienta se hace penetrar en el suelo haciéndola girar sobre el maneral. Algo importante que se debe tomar encuentra es la forma o la distancia entre las hélices al perforar esto depende del tipo de suelo, si es un suelo arenoso deben de estar más cerradas que si se trata de un suelo plástico. Las herramientas antes mencionadas se adaptan en un extremo de la tubería y se le van añadiendo mas tramos de tubo conforme a que el pozo se vaya haciendo más profundo, dichos tubos de colocan por la superficie. Si el muestreo continúa por debajo del nivel freático se deben de utilizar cucharas especiales, las muestras que se obtienen con esta cuchara son aun más alteradas ya que tiene la variable de la cantidad de agua que entra en la cuchara y el suelo. A causa de esto de las muestras obtenidas solo se puede obtener una clasificación y realizar pruebas para las cuales no es necesaria una muestra inalterada. En estas pruebas como hemos dicho, el contenido de agua es mayor. Generalmente se recurre a colocar ademes en el pozo, esto se hace con tubos de hierro los cuales son hincados a golpes pero con un diámetro necesario para que puedan pasar las herramientas utilizadas para muestrear. En la parte inferior esta tiene una zapata afilada para facilitar la penetración en el suelo. Cuando se agregan los segmentos de tubos de hierro para su manejo y colocación se usa una polea la cual es colocada en un trípode, esto a una altura que permita el manejo de los tubos de


hierro. El cable que cruza por la polea y se sujeta a los tubos es un cable de manila o metálico y los operadores o técnicos pueden intervenir manualmente para guiar los tubos con la ayuda de unas llaves especiales y así poder atornillar los segmentos siguientes. Una desventaja de este método es que cuando tenemos un suelo firme y a este le sigue uno blando, en estos casos comúnmente se pierde la frontera que existe entre los dos tipos de suelo.

Figura N° 07: Método de Perforaciones

4.3 METODO DEL LAVADO. Este método de sondeo es bastante económico y el tiempo en que se realiza es muy rápido. Con este método se pueden presentar errores en la frontera del terreno, dicho error puede ser hasta de un metros al marcar la diferencia entre estratos. Este método de puede usar en conjunto con otro método es decir como


un sondeo auxiliar preliminar ya que es más rápido que los otros. Las muestras que se obtienen son bastante alteradas, tanto que no deberían de considerarse como representativas para llevar al laboratorio. El equipo y material a utilizar son al igual que en el método anterior un trípode con una polea, la cual se usa para sostener el martinete este tiene un peso que puede ir desde los 80 hasta los 150 kilogramos. Lo que hace el martinete es hincar en el suelo los ademes necesarios. El ademe utilizado debe tener un diámetro mayor para de esta manera poder inyectar el agua. El agua se impulsa mediante una bomba. Esto se hace una vez que se ha hincado el ademe. Entonces cuando el agua se introduce en la tubería hace que una muestra suba a través del espacio que existe entre el ademe y la tubería de inyección, ya que la muestra se encuentra fuera se coloca en un recipiente en el cual se puede estudiar y analizar la muestra. Cuando se realiza el muestreo y si las características no han cambiado se puede muestrear cada 1.5 metros pero si se presenta un cambo en el agua que sale debe de hacerse un nuevo muestreo. Una vez que se detuvo el muestreo debemos esperar a que el agua se quede en equilibrio con el nivel freática y así anotar todo lo que se va observando. Existen diferentes tipos de muestreadores unos se introducen en el suelo a golpes y el más usado es llamado de media caña de esta hecho para poder dividirse y así poder extraer la muestra más fácilmente. Existe otro muestreador el cual se llama trampa de muelles el cual tiene en la parte inferior unas cuchillas metálicas las cuales permiten la entrada en la cámara inferior pero puede dificultar su salida y por último el muestreador de cucharon raspador el cual se usa en un suelo con arenas bajo en nivel freático y funciona por rotación.


Figura N° 08: Método de Lavado

4.4. ENTRE OTROS TIPOS DE SONDEO TENEMOS  Métodos de penetración estándar.  Método de penetración cónica.  Perforación en boleos gravas.  Métodos de sondeo definitivo.  Métodos geofísicos.


V.

OBTENCION DE MUESTRAS REPRESENTATIVAS. Se establecen procedimientos para obtener en el laboratorio la muestra necesaria para realizar los ensayos. De forma que sea representativa de la muestra total recibida. Se necesitara aparatos como los tamices: N° 4 (4.75 mm), N° 10 (2.00 mm) y N° 40 (0.475 mm), mortero, lona, pala, varilla y otros utensilios. 5.1. PROCEDIMIENTO MEDIANTE CUARTE MANUAL. Se coloca la muestra sobre una superficie dura, limpia y horizontal evitando cualquier pérdida de material o la adición de sustancias extrañas. Mezclar bien la muestra hasta tomar una pila en forma de cono, para luego ser aplanada y extendida en forma circular. Dividir diametralmente el material en cuatro partes y luego descartar dos cuartos de muestra diagonalmente opuestos. Sucesivamente se mezcla y cuartea el material remanente hasta reducir la muestra a la cantidad deseada.

VI.

ENSAYOS REQUERIDOS DE LOS AGREGADOS. 6.1. PARA TERRAPLENES Y RELLENOS  Contenido de humedad.  Limites de consistencia.  Análisis químicos (sales solubles totales, sulfatos, sulfatos, cloruros como iones)  Cantidad de material que pasa el tamiz N 200.  Relación densidad humedad (proctor modificado)  Gravedad específica y absorción (grava y arena).  Valor relativo de soporte (CBR) 6.2. PARA SUB RASANTE.    

Todos los indicados para terraplenes y rellenos. Contenido de materia orgánica. Cantidad de material mayor a 3¨. Tamaño de partículas de suelo menores de la N 200 (sedimentación).


6.3. PARA SUB RASANTE.       

Todos los indicados para sub rasante. Durabilidad con sulfato de sodio (grava y arena). Abrasión. Peso unitario. Equivalente de arena. Cantidad de material mayor a 2 ¨ Forma y textura de agregado grueso.

6.4. PARA GRAVA Y ARENA POR SEPARADO.      

Análisis granulométrico por tamizado Durabilidad. Peso unitario. Gravedad específica y absorción. Sales solubles totales. Afinidad con el asfalto (adherencia)


EXPLORACION DE CANTERA


VII.

MEMORIA DESCRITIVA.

7.1

. UBICACIÓN -

DENOMINACION. Cantera

-

: ¨ALTO PUNO¨

GEOGRAFIA. Coordenadas UTM Altitud

-

: E 392596 S 8246441 : 3988 m.s.n.m.

POLITICA Departamento

: Puno.

Provincia

: Puno.

Distrito

: Puno.

Núcleo Urbano

: Barrio ALTO PUNO

Figura N° 09: Foto Satelital de la zona de estudio


7.1.1. DELIMITACION

-

Por el Norte

: Con el cerro

-

Por el Este

: Con la carretera JULIACA – PUNO.

-

Por el Oeste

: Con el cerro.

-

Por el Sur

: Con el barrio LLAVINI.

7.1.2. ACCESOS - Por el Norte: No se cuenta con un acceso ya que limita con el cerro.

Figura N° 10: Acceso Norte Cantera de ALTO PUNO


- Por el Sur: Con el barrio ALTO LLAVINI.

Figura N° 11: Acceso Sur Cantera de ALTO PUNO

- Por el Este: El acceso se da por medio de la carretera proveniente de la ciudad de JULIACA.

Figura N° 12: Acceso Este Cantera de ALTO PUNO


- Por el oeste: No existe un acceso ya que es delimitado por la presencia del cerro.

Figura N° 13: Acceso por el Oeste Cantera de ALTO

abierto

7.1.2. DISPONIBILIDAD. No existe de parte de los pobladores, autoridades, el consentimiento y facilidades para su explotación ya que este terreno donde está ubicada nuestra cantera cuenta con un propietario. 7.2

. DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO

7.2.1. MORFOLOGIA. Morfológicamente es un área montañosa de altos relieves y pendientes muy pronunciadas. El cual hace que el acceso para esta cantera sea un poco dificultoso sobre todo para maquinarias de extracción.


Figura N° 14: Morfología de la Cantera de ALTO PUNO

abierto

7.2.2. CLIMA. La Provincia de PUNO ofrece un clima frío, moderadamente lluvioso y con amplitud térmica moderada. Su territorio se encuentra comprendido en la zona de un clima de bajas temperaturas esto sobre todo en los meses de mayo, junio y julio. La temperatura promedio es de 8°C, alcanzado una máxima de 15°C y una mínima de 1°C, en el invierno. 7.2.3. PRECIPITACION. Las precipitaciones pluviales en esta zona son de intensidad muy fuerte sobre todo en los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y prolongándose en ocasiones hasta marzo pero como se encuentra en una pendiente pronunciada hace su evacuación con mucha rapidez.


7.2.3. GEOLOGÍA DEL ÁREA. El área subyace en una zona de a floración de rocas metamórficas en un porcentaje mínimo a comparación de al a floración de material granular En el área el metamorfismo aumenta en intensidad hacia el este en una mayor proporción de estas rocas. El área de estudio presenta vegetación típica de la zona del altiplano (ichus y plantas andinas) 7.25. SITUACION HIDROGRAFICA. La presencia de aguas tanto en el sub suelo como en la superficie de la zona es escasa en esta temporada por la escases de lluvias es por lo cual no se encontró un aguas subterráneas a una profundidad de 2.75 m de profundidad es por eso q suponemos que el nivel aguas subterráneas esta a una profundidad mayor. 7.26. PLANO DE UBICACIÓN.


EXPLOTACION DE CANTERAS


VIII. TRABAJO EN CAMPO. Consistió en la identificación de las posibles canteras a utilizarse para la producción de agregados; una vez identificadas las canteras. 8.1. RECONOCIMIETO PRELIMINAR DE LA ZONA Se hizo una observación visual de la zona y se determinaron dos puntos tomando en consideración la topografía del lugar y la facilidad de trabajo al ejecutar las excavaciones para lo cual se realizo de la exploración de la cantera por el método de la exploración de pozos a cielo abierto o calicatas.

Figura N° 15: Reconocimiento Preliminar de la Zona


Figura N° 16: Reconocimiento Preliminar de la Zona

8.2. EXPLORACION PRELIMINAR Una vez determinado los puntos de evaluación se procederá a la ejecución de las calicatas dando inicio así a la exploración tomando en consideración el área de excavación que será (1.5m x 1.5m) el cual hace que la excavación sea más eficaz y detallando a continuación en los cuadros correspondientes la información y composición de subsuelo así como los niveles freáticos que hubiera encontrado

Figura N° 17: Exploración Preliminar





DATOS Y RESULTADOS DE CANTERAS


ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO 1.- información preliminar. Introducción. En los comienzos de la investigación de las propiedades de los suelos se creyó que las propiedades mecánicas dependían directamente de la distribución de las partículas constituyentes según sus tamaños; por ello era preocupación especial de los ingenieros la búsqueda de métodos adecuados para obtener tal distribución. Aun hoy, tal parece que todo técnico interesado en suelos debe pasar a modo de etapa de iniciación, por una época en que se siente obligado a creer que, con suficiente experiencia, es posible deducir las propiedades mecánicas de los suelos a partir de su distribución granulométrica o descripción por tamaños; es común sin embargo, que una no muy dilatada experiencia haga que tal sueño se desvanezca. Solamente en suelos gruesos, cuya granulometría puede determinarse por mallas, la distribución por tamaños puede revelar algo de los referente alas propiedades físicas del material; en efecto, la experiencia indica que los suelos bien graduados, o sea con amplia gama de tamaños, tienen comportamiento ingenieril mas favorable, en lo que atañe a algunas propiedades importantes, que los suelos de granulometría muy uniforme. Mas aun en esos suelos gruesos, ha de señalarse, según ya se dijo, que el comportamiento mecánico e hidráulico esta Principalmente definido por la compacidad de los granos y su orientación, características que destruye, por la misma manera de realizarse, la prueba de granulometría, de modo que en sus resultados finales se ha tenido que perder toda huella de aquellas propiedades tan decisivas. De esto se desprende lo muy deseable que seria poder hacer una investigación granulométrica con un método tal que respetara la estructuración inalterada del material; este método, sin embargo hasta hoy no se haya encontrado y todo parece indicar que no se podrá desarrollar jamás. En suelos finos en estado inalterado, las propiedades mecánicas e hidráulicas dependen en tal grado de su estructuración e historia geológica, que el conocimiento de su granulometría, resulta totalmente inútil. Sin embargo, el ingeniero interesado en suelos debe estar suficientemente familiarizado con los criterios técnicos basados en la distribución granulométrica y con los métodos mas importantes para su determinación, pues estos temas ocupan aun un espacio apreciable dentro de la literatura técnica y se hace necesario al ingeniero moderno estar mas


informado sobre esta materia que aquellos que, sin la conveniente meditación de sus ideas, aplican normas simplicistas, conducentes a conclusiones inaceptables. 2.- Objetivos.  Poder clasificar un suelo según los tamaños de sus partículas, estimar si el suelo esta mal graduado o bien graduado.  Hallar el diámetro efectivo (D10), Hallar el coeficiente de uniformidad (Cu) y el coeficiente de curvatura (Cc).  Ver si nuestra muestra cumple con las especificaciones ASTM. 3.- Análisis granulométrico. Proceso para determinar la proporción en que participan los granos del suelo, en función de sus tamaños. Esa proporción se llama gradación del suelo. La gradación por tamaños es diferente al término geológico en el cual se alude a los procesos de construcción (gradación) y la destrucción (degradación) del relieve, por fuerzas y procesos tales como tectonismo, vulcanismo, erosión, sedimentación, etc.

4.- Métodos de análisis granulométrico. Comprende dos clases de ensayos: El de tamizado para las partículas grueso – granulares (gravas, arenas) y el de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos, arcillas), pues no son discriminables por tamizado. a.- método del tamizado b.- método del hidrómetro c.- método de la pipeta A continuación desarrollaremos el método del tamizado por ser el que usaremos en nuestro ensayo los demás métodos serán brevemente desarrollados en la parte de anexos.


5.- Método del tamizado. Una vez se pasa el suelo por la estufa y se pulverice, se hace pasar por una serie organizada de tamices, de agujeros con tamaños decrecientes y conocidos, desde arriba hacia abajo. El primer tamiz, es el de mayor tamaño y es donde inicia el tamizado. Se tapa con el fin de evitar pérdidas de finos; el último tamiz está abajo y descansa sobre un recipiente de forma igual a uno de los tamices, y recibe el material más fino no retenido por ningún tamiz. Con sacudidas horizontales y golpes verticales, mecánicos o manuales, se hace pasar el suelo por la serie de tamices, de arriba abajo, para luego pesar por separado el suelo retenido en cada malla.

6.- Curva granulométrica

Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentación se llevan a un gráfico llamado curva granulométrica.

La fracción gruesa tendrá denominaciones, según el sistema:

BRITANICO1

AASHTO2

ASTM3

SUCS4

 (mm)

 (mm)

 (mm)

 (mm)

Grava

60 - 2

75 - 2

>2

75 – 4.75

Arena

2 – 0.06

2 – 0,05

2 – 0,075

4,75 – 0,075

0,06 – 0,002

0,05 – 0,002

0,075 – 0,005

< 0,075 FINOS

< 0,002

< 0,002

< 0,005

Limo Arcilla


1: B S – 5930: 1981 2: American Association of State Highway and Transportation Official 3: American Society for Testing and Materials 4: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos Para los suelos gruesos – granulares, el diámetro equivalente está referido al agujero cuadrado de la malla. Para los finos, al diámetro de una esfera. La curva se dibuja en papel semilogarítmico. Con la escala aritmética (ordenadas) los porcentajes en peso de partículas con f < que cada uno de los lados de las abscisas. En escala logarítmica (abscisas) los tamaños de los granos en milímetros. Esta escala, en razón de que los f varían de cm a mm. Esta clasificación es necesaria en geotecnia, pero no suficiente. Se complementa siempre la granulometría con el ensayo de Límites de Atterberg, que caracterizan la plasticidad y consistencia de los finos en función del contenido de humedad.

7.- Descripción de la gradación. La forma de la curva de distribución de tamaños de partículas, indica si los tamaños varían en un rango amplio (curva C) o estrecho (curva B); si el rango tiende a los tamaños mayores del suelo grueso (A) o a los menores del suelo fino (C). Si todos los tamaños tienen proporciones en peso relativamente iguales, el rango es amplio y la curva suave, el suelo así será bien gradado (A y C). La mala gradación puede ser por falta de extensión (B) o por discontinuidad. En suelos granulares la gradación, expresada numéricamente, la da el coeficiente de uniformidad Cu con el coeficiente de curvatura Cc.

2 D60 D30 Cu  ; Cc  D10 D10 * D60


Para un suelo bien graduado cumple: Cu > 4 a 6 1 < Cc < 3 Cuanto más alto sea Cu, mayor será el rango de tamaños del suelo. Los Di; i = 10, 30, 60 son los amaños f de las partículas, para el cual el i% del material es más fino que ese tamaño.

ENSAYO DE LIMITES DE ATTENBERG Cuando un suelo arcilloso se mezcla con una cantidad excesiva de agua, este puede fluir como un semilíquido. Si es suelo es secado gradualmente, se comportara como un material plástico, semisólido o solidó, dependiendo de su contenido de agua. Este, en por ciento, con el que el cuelo cambia de un estado liquido a un estado plástico se define como limite liquido (LL). Igualmente, los contenidos de agua, en por ciento, con el que el suelo cambia de un estado plástico a un semisólido y de un semisólido a un sólido se definen como el limite plástico (LP) y el limite de contracción (SL), respectivamente. Estos se denominan como limites de Attenberg. Definición de los límites de ATTENBERG -

El límite líquido: de un suelo es determinado por medio de la copa de Casagrande (designación de prueba D-4318 de la ASTM) y se define como el contenido de agua con el cual se cierra una ranura de 12.7mm. mediante 25 golpes. El límite plástico: se define como el contenido de agua con el cual el suelo se agrieta al formarse un rollito de 3mm. De diámetro (designación de prueba D-4318 de la ASTM) El limite de contracción: se define como el contenido de agua con le cual el suelo no sufre ningún cambio adicional de volumen con la perdida de agua (designación de prueba D-427 de la ASTM)

OBJETIVOS GENERALES -

Calcular el índice de plasticidad, la actividad, índice de liquidez, índice de comprensibilidad. Clasificar el suelo según los datos hallados.


OBJETIVOS -

Hallar el contenido de humedad dado en porcentaje (%) de nuestra muestra. Calcular el contenido de humedad para los 25 golpes

INFORMACION PRELIMINAR Un diagrama esquemático (vista lateral) de un dispositivo para determinar el límite líquido se muestra en la figura, que consiste en una copa de bronce y una base de hule duro. La copa de bronce se deja caer sobre la base por una leva operada por una manivela. Para la prueba se coloca una pasta en la copa. Se corta una ranura en el centro de la pasta de suelo, usando la herramienta de corte estándar. Luego, con la leva operada por la manivela, se levanta la copa y se deja caer desde una altura de 10mm. El contenido de agua, en porcentaje requerido para cerrar a una distancia de 12.7mm. a lo largo del fondo de la ranura a los 25 golpes se define como el limite liquido. El procedimiento para la prueba del límite liquido esta dado en la prueba D-4318 de la ASTM.

LIMITE PLASTICO INFORMACION PRELIMINAR La prueba para la determinación del límite líquido plástico, tal como Atterberg la definió, no especifica el diámetro a que debe llegarse al formar el cilindro de suelo requerido. Terzaghi agrego la condición de que el diámetro sea de 3mm. (1/8”). La formación de los rollitos se hace usualmente sobre una hoja de papel totalmente seca, para acelerar la pérdida de humedad del material: también es frecuente efectuar el rolado sobre una placa de vidrio. Cuando los rollitos llegan a los 3mm. Se doblan y presionan, formando una pastilla que vuelve a rolarse, hasta que en los 3mm. Justos ocurra el desmoronamiento y agrietamiento; en tal momento se determinara rápidamente su contenido de agua, que es el límite plástico. Se han hecho varios intentos para sustituir el rolado manual por la acción mecánica de algún aparato, pero sin resultados satisfactorios, debido, en primer lugar, a que la experiencia ha demostrado que en esta prueba la influencia del operador no es importante y, en segundo, a que , esta la fecha, no ha podido desarrollarse ningún aparato en que la presión ejercida se ajusta ala tenacidad de los diferentes suelos; en el rolado manual, el operador, guiado por le tacto, hace el ajuste automáticamente.


OBJETIVOS -

Hallar el límite plástico de la muestra el cual será representado en porcentaje (%). ENSAYOS REALIZADOS EN LABORAORIO

CALICATA 01.ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO Peso de la bandeja

393 gr.

Peso inicial seco + bandeja

3000 gr.

Peso inicial seco

2607 gr.

Peso lavado seco + bandeja

2620 gr.

Peso lavado seco

2227 gr.

Peso Peso retenido % % Abertura Malla retenido corregido Retenido Retenido (mm.) (gr.) (gr.) parcial acumulado

% Que pasa

2"

50,6

0

0

0

0

100

1½"

38,1

164,71

164,71

6,32

6,32

93,68

1"

25,4

400,96

402,09

15,42

21,74

78,26

3/4"

19,05

244,86

245,15

9,40

31,14

68,86

½"

12,7

175,16

175,16

6,72

37,86

62,14

3/8"

9,525

160,06

160,06

6,14

44,00

56,00

1/4"

6,35

194,46

195,01

7,48

51,48

48,52

Nº 4

4,76

88,06

88,06

3,38

54,86

45,14


Nº 20

0,84

262,66

263,34

10,10

64,96

35,04

Nº 40

0,42

114,66

114,66

4,40

69,36

30,64

Nº 60

0,25

161,16

161,16

6,18

75,54

24,46

Nº 80

0,18

82,56

82,56

3,17

78,71

21,29

Nº 100

0,149

15,03

15,03

0,58

79,29

20,71

Nº 200

0,074

156,62

156,62

6,01

85,29

14,71

BASE

2,93

2,93

382,93

14,69

100,0

0,0

2223,89

2607

100

TOTAL

- La pérdida del material es igual ala diferencia entre el peso lavado y la sumatoria de pesos retenidos: Perdida  2227  2223.89  3.11gr.

- Luego el porcentaje de pérdida estará dado por: % de perdida 

3.11 * 100  0.139% 2227

- Notamos que el error no supera el 1.5% por lo tanto procedemos a compensar: Peso Retenido

Incremento

(gr.)

(gr.)

Peso Retenido corregido (gr.)

1”

400.96 gr.

1.13 gr.

402.09 gr.

¾”

244.86 gr.

0.69 gr.

245.15 gr.

¼”

194.46 gr.

0.55 gr.

195.01 gr.

Nº20

262.66 gr.

0.74 gr.

263.34 gr.

Malla

  3.11


 el material perdido por el lavado (pasante de la malla Nº200) el cual es incluido ala base: Peso inicial

Peso lavado

seco

seco

2607

-

2227

=

380 gr.

ENSAYO LIMITES DE ATTENBERG

LIMITE LIQUIDO

Ensayo

Nº

1

2

3

4

Capsula

Nº

A-2

C-1

A-3

T-8

Capsula + suelo húmedo

gr.

34,81

42,39

37,43

40,5

Capsula + suelo seco

gr.

30,2

36,55

32,4

36,2

Agua

gr.

4,61

5,84

5,03

4,3

Peso de la capsula

gr.

12,7

10,6

9,85

13,65

Peso del suelo seco

gr.

17,5

25,95

22,55

22,55

Contenido de humedad

%

26,34

22,50

22,31

19,07

Nº de golpes

Nº

7

16

30

33


CONCLUSIONES: -

El limite liquido de nuestra muestra para los 25 golpes es de 21.85% LIMITE PLASTICO

Ensayo

Nº

1

2

3

4

Capsula

Nº

T - 62

B-1

T - 26

B-8


gr.

16,1

18,28

17,95

17,28


gr.

16,02

17,96

17,88

17,06

Agua

gr.

0,08

0,32

0,07

0,22

Peso de la capsula

gr.

15,38

15,42

17,32

15,32

Peso del suelo seco

gr.

0,64

2,54

0,56

1,74

Limite plástico (w%)

%

12,5

12,60

12,5

12,64

12,56

Promedio

CALICATA 02.ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO peso inicial de muestra peso total de retenidos

2485gr

% retenido

% retenido acumulado

% que pasa

0 0

0 0

100 100

peso inicial seco tamices astm

abertura mm

3 2 1/2

76,2 63,5

Peso retenido kg 0 0

2365gr


2 1 1/2 1 1/2 3/8 1/4 n° 4 n° 8 n° 10 n° 20 n° 40 n° 60 n° 100 n° 200 BASE TOTAL

50,6 38,1 25,4 12,7 9,525 6,35 4,76 2,38 2 0,84 0,42 0,25 0,149 0,074

0 190 110 156 104 107 116 159 80 250 450 158 151 154 180 2365

0 8,03 4,65 6,59 4,39 4,52 4,90 6,72 3,38 10,57 19,03 6,68 6,38 6,51 7,61 100

0 8,03 12,68 19,28 23,68 28,20 33,11 39,83 43,21 53,78 72,81 79,49 85,88 92,39 100

100 91,97 87,32 80,72 76,32 71,79 66,89 60,17 56,79 46,22 27,19 20,51 14,12 7,61 0

LIMITES DE ATTENBERG LIMITE LIQUIDO

Ensayo

Nº

1

2

3

4

Capsula

Nº

E - 29

E - 20

E- 16

E – 12


gr.

53.29

51.96

47.69

46.99


gr.

46.75

46.10

42.43

41.82

Agua

gr.

6.54

5.86

5.26

5.17

Peso de la capsula

gr.

21.47

21.20

21.87

21.56

Peso del suelo seco

gr.

25.28

24.1

20.56

20.26

Contenido de humedad

%

25.87

24.32

25.58

25.51

Nº de golpes

Nº

20

17

29

33


CONCLUSIONES: -

El limite liquido de nuestra muestra para los 25 golpes es de 25.30% LIMITE PLASTICO

Ensayo

Nº

1

2

3

4

Capsula

Nº

E - 13

E - 26

E - 10

E – 21


gr.

24.15

23.35

24.88

23,28


gr.

23.79

23.07

24.44

22,96

Agua

gr.

0.36

0.28

0.44

0,32

Peso de la capsula

gr.

21.64

21.41

22.09

21,02

Peso del suelo seco

gr.

2.15

1.66

2.35

1,94

Limite plástico (w%)

%

16.74

16.86

18.72

16,49

Promedio

16.70


TABLAS PARA CLASIFICAR EL SUELO CARTA DE PLASTICIDAD

(Tabla 1) SISTEMA DE CLASIFICACION SUCS DIVISIONES MAYORES

Suelos de grano grueso (mas del 50% del material es mayor que N°200)

SIMBO LO DE GRUPO

NOMBRES TIPICOS

Gravas (mas Gravas limpias de la mitad (poco o ningún de la fracción fino) gruesa es mayor que el tamiz N°4)

GW

Gravas bien gradadas, mezclas gravosas, pocos o ningún fino

GP

Gravas pobremente gradadas, mezclas grava-arena, pocos o ningún fino

Gravas con finos (cantidad apreciable de finos)

GM

Gravas limosas, mezclas grava-arenalimo

GC

Gravas

arcillosas,

mezclas

gravo-


areno-arcillosas Arenas (mas del 50% de la fracción gruesa es menor que el tamiz N°4)

Arenas limpias (poco o ningún fino)

SW

Arenas bien gradadas, arenas gravosas, pocos o ningún fino

SP

Arena pobremente gradadas, arenas gravosas, pocos o ningún fino

Arenas con finos (cantidad apreciable de finos)

SM

Arenas limosas, mezclas arenalimo

SC

Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla

Suelos Limos y arcillas (limite liquido de grano wL<50) fino (mas del 50% del material pasa el tamiz N°200)

ML

Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, arenas finas limosas o arcillosas, o limos arcillosos con poca plasticidad

CL

Arenas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras

OL

Limos orgánicos, arcillas orgánicas de baja plasticidad

MH

Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, suelos elásticos

CH

Arcillas inorgánicas de plasticidad media a alta plasticidad, arcillas grasas

OH

Arcillas inorgánicas de plasticidad media a alta, limos orgánicos

Limos y arcillas (limite liquido wL>50)

orgánicos

Pt

Turba y orgánicos

otros

suelos

limosas

altamente


(Tabla 2) PROPIEDADES DE SUELOS CLASIFICADOS POR SUCS al Compresibilidad en Facilidad de TIPO Permeabilidad en Resistencia estado compacto corte en estado estado compacto y tratamiento DE compacto saturado en obra SUELO

GW

Permeable

Excelente

Despreciable

Excelente

GP

Muy permeable

Buena

Despreciable

Buena

GM

Semipermeable

Buena

Despreciable

Buena

GC

Impermeable

Buena a regular

Muy baja

Buena

SW

Permeable

Excelente

Despreciable

Excelente

SP

Permeable

Buena

Muy baja

Regular

SM

Semi a impermeable

Buena

Baja

Regular

SC

Impermeable

Buena a regular

Baja

Buena

ML

Semi a impermeable

Regular

Madia

Regular

CL

Impermeable

Regular

Media

Buena a regular

OL

Semi a impermeable

Deficiente

Media

Regular

MH

Semi a impermeable

Regular a deficiente

Elevada

Deficiente

CH

Impermeable

Deficiente

Elevada

Deficiente

OH

Impermeable

Deficiente

Elevada

deficiente

Pt


(Tabla 3) TABLAS PARA CLASIFICAR LOS SUELOS SEGÚN LOS VALORES DE C.B.R. CBR %

Clasificación regular

usos

Sistema de clasificación unificado

AASHTO

0–3

Muy pobre

Subrasante

OH, CH, MH, OL

A5, A6, A7

3–7

Pobre a regular

Subrasante

OH, CH, MH, OL

A4, A5, A6, A7

7 – 20

Regular

Sub-base

OL, CL, ML, SC, SP, SM

A2, A4, A6, A7

20 – 50

Bueno

Base, subbase

GM, GC, SM, SP, GP

A1b, A2-5, A3, A2-6

excelente

base

GW, GM

A1-a, A2-4, A3

> 50

C.B.R.

CLASIFICACION

0–5

Subrasante muy mala

5 – 10

Subrasante mala

10 – 20

Subrasante regular a buena

20 – 30

Sabrasante muy buena

30 – 50

Sub-Base buena

50 – 80

Base buena

80 - 100

Base muy buena


C.B.R.

Clasificación cualitativa del suelo

Usos

2–5

Muy mala

Subrasante

5–8

Mala

Subrasante

8 – 20

Regular a buena

Subrasante

20 – 30

excelente

Subrasante

30 – 60

Buena

Sub-Base

60 – 80

Buena

Base

80 - 100

excelente

Base

(tabla 4) CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS SEGÚN SUCS

DIVISIONES PRINCIPALES SUELO S DE GRAN O GRUE SO

Grava s

SIMBOL O

COMPORTAMIE NTO MECANICO

CAPACIDAD DE DRENAJE

DENSIDAD C.B.R. OPTIMA in situ P.M.

GW

Excelente

excelente

2.00 – 2.24

60 – 80

GP

Bueno a excelente

excelente

1.76 – 2.08

25 – 60

d

Bueno a excelente

Aceptable a mala

2.08 – 2.32

40 – 80

u

Bueno

Mala a impermeable

1.92 – 2.24

20 – 40

Bueno

Mala a impermeable

1.92 – 2.24

20 – 40

GM

GC


Arena s

SW

Bueno

Excelente

1.76 – 2.00

20 – 40

SP

Aceptable a bueno

Excelente

1.63 – 1.92

10 – 25

d

Aceptable e bueno

Aceptable a mala

1.92 – 2.16

20 – 40

u

Aceptable

Mala a impermeable

1.58 – 2.08

10 – 20

SC

Malo a aceptable

Mala a impermeable

1.58 – 2.00

10 – 20

Limos y arcilla s (LL< 50)

ML

Malo a aceptable

Aceptable a mala

1.60 – 2.00

5 – 15

CL

Malo a aceptable

Casi impermeable

1.60 – 2.00

5 – 15

OL

Malo

Mala

1.44 – 1.70

4–8

Limos y arcilla s (LL> 50)

MH

Malo

Aceptable a mala

1.28 – 1.60

4-8

CH

Malo a aceptable

Casi impermeable

1.44 – 1.76

3–5

OH

Malo y muy malo

Casi impermeable

1.28 – 1.68

3–5

Pt

inaceptable

Aceptable a mala

SM

SUELO S DE GRAN O FINO

SUELOS ORGANICOS


CLASIFICACION DEL SUELO ESTUDIADO CLASIFACACION DE LOS SUELOS CALICATA 01.Datos obtenidos de los ensayos de laboratorio.-

- mas del 50% se retiene en la malla 200

85.29%

- mas del 50% de la fracción gruesa queda en la malla 4

54.86%

- mas del 12% pasa la malla 200

14.69% IP = 9.29 > 7

- el índice plástico

- según la ubicación de los resultados de LL y LP nos da por encima de la línea A de la carta de plasticidad.

CLASIFICACION -

Según las características de nuestros datos obtenidos en laboratorio se pudo determinar la clasificación del suelo por el método SUCS. Suelo = GC (grava arcillosa, mezclas grava-areno-arcillosas) CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

-

Según la clasificación SUCS el suelo es un GC (grava arcillosa, mezcla grava-arenoarcillosas).

-

Se pudo estimar su CBR de acuerdo a la (tabla 4) obteniéndose un CBR ( 20 - 40 )

-

Se pudo estimar el según la (tabla 4) la densidad optima o proctor modificado. siendo 1.92 – 2.24.


-

Según la (tabla 4) nuestro suelo GC tiene un buen comportamiento mecánico.

-

Según la (tabla 3) para la clasificación según su CBR (20 – 40) nuestro suelo es bueno por lo que se puede usar para la conformación de base, sub-base.

-

Según las (tablas 3) de los cuadros es recomendable usar la cantera para la extracción de material que será usada para la conformación de subrasante.

Es recomendable hacer los ensayos de P.M. y CBR en laboratorio para tener valores más reales a los estimados y no cometiendo errores en las construcciones de gran importancia.

ESTUDIO DE CANTERAS 2

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