Expansion y Colapso en Suelos

EXPANSION Y COLAPSO DE SUELOS – MECANICA DE SUELOS – UNIDAD 2

EXPANSION Y COLAPSO EN SUELOS La mayoría oría de los suel suelos os ines inesta tal les es est!n st!n aso" so"iado ados a los los #ro #role lema mas s de "am "amio io de $olu $olume men% n% sea sea #or #or asen asenta tami mien ento to o e&#an &#ansi si'n 'n(( En esto estos s suel suelos os los los asen asenta tami mien ento tos s no se dee deen n e&"l e&"lus usi$ i$am amen ente te a "ar "ar)as )as e&te e&terrnas nas sino sino tam tami* i*n n al "am "amio io de amien amiente te de a)ua a)ua suter suterr!n r!nea( ea( Asimis Asimismo mo los asenta asentamie miento ntos s o e&#an &#ansi sion ones es est! est!n n aso" so"iad iados tanto anto a #ro" #ro"es esos os #ur #urame amente nte me"! me"!ni ni"o "os s "omo "omo a me"a me"ani nism smos os +si" +si"o, o,uí uími mi"o "os s o ,uím ,uími" i"os os(( El #res #resen ente te do"u do"ume ment nto o a#or a#orta ta deta detall lles es sor sore e la esti estima ma"i "i'n 'n de e&#ansi'n y "ola#so en suelos(

SUELOS EXPANSIVOS AN-ECEDEN-ES. Los suelos e&#ansi$os son ar"illas #l!sti"as ,ue #or #or su alt alto "ont "onten enid ido o de mine minera rale les s ar"ill "illo osos% sos% tales ales "omo omo montmori montmoriloni lonita ta y esme"tita% esme"tita% e&#erime e&#erimentan ntan )randes )randes "amios "amios de $olumen al modi+"ar su /umedad0 di"/os suelos est!n "ara "ara"t "ter eri1 i1ad ados os #or #or un "om# "om#or orta tami mien ento to "í"l "í"li" i"o o de e&#an &#ansi si'n 'n y "ont "ontra ra"" ""i' i'n n al in"r in"rem emen enta tarr y redu" edu"ir ir su "ont "onten enid ido o de a)ua a)ua%% res#e es#e"t "ti$ i$am amen ente te(( De modo modo ,ue ,ue todo todos s los los suel suelos os "o/e "o/esi si$o $os s se e&#anden o "ontraen "on el "amio de /umedad( La dieren"ia entr entre e los los suel suelos os "omu "omune nes s y los los e&#a e&#ans nsi$ i$os os radi radi"a "a en ,ue ,ue los los "amios de $olumen en estos 3ltimos lle)an a al"an1ar ni$eles ,ue )eneran da4os a las oras "onstruidas sore ellos( De a"uerdo a la estima"i'n reali1ada #or 5ones y 6olt1 789:;<% los da4os re#ortados en "asas /aita"i'n% #isos% an,uetas% !reas de alma"enamiento% "ar "arreter eteras as y "all "alles es%% entr entre e otra otras s or oras% as% y atri atriu uid idos os a suel suelos os e&#an &#ansi si$o $os s as"i as"ien ende den n a m!s m!s de dos dos mil mil mill millon ones es de d'la d'larres anuale anuales% s% "osto "ostos s ,ue e&"ed e&"eden en a los "ausad "ausados os #or inunda inunda"io "iones nes%% /ura"anes% sismos y tornados( Se /an en"ont en"ontrad rado o suelos suelos e&#an e&#ansi$ si$os os en dier dierent entes es #artes #artes del mundo% in"luyendo M*&i"o( Al)unos Al)unos de los estados del #aís donde se /a identi+"ado el #rolema son. =uer =uer*taro *taro%% >uana? >uana?uat uato% o% Mi"/oa Mi"/oa"!n "!n%% -amauli amauli#as #as%% Morelo Morelos% s% @a?a @a?a Caliornia% era"ru1% era"ru1% C/ia#as% Cam#e"/e% Sonora y Sinaloa 7Be#eda y P*re1% 899<( Be#eda y Casta4eda 789:< indi"aron ,ue el 2 de la su#er+"ie del #aís est! "uierto "on $ertisoles "omo suelo #rin"i#al0 "onsiderando ,ue la mitad de ese #or"enta?e "orres#onde a "ondi"iones amientales ,ue indu"en el en'meno 8 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


de e&#ansi'n de suelo se #uede a+rmar ,ue a#ro&imadamente un 82 del territorio territorio na"ional est! "onstituido #or de#'sitos ar"illosos #oten"ialmente e&#ansi$os( La me"!ni"a de suelos tradi"ional se /a eno"ado #rin"i#almente a resol$er #rolemas )eot*"ni"os en suelos sur)idos en amientes de or orma"i ma"i'n 'n )eol )eol') ')i" i"a a alu$ alu$ia iall y la"u la"ust strre% dond donde e se #ued #ueden en "ons "onsid ider erar ar tota totalm lmen ente te satu satura rado dos( s( A medi medida da ,ue ,ue se e&#a e&#and nden en "entr "entros os uran uranos os e inrae inraestr stru"t u"tura ura de trans trans#or #orte te e indust industri rial al a re)iones !ridas y semiH!ridas% los #rolemas ,ue se )eneran son relati$os a suelos no saturados% siendo el de "ar!"ter e&#ansi$o uno de ellos( Se re,uiere% #or ello% de "ono"imientos nue$os ,ue la me"! me"!ni ni"a "a de suel suelos os trad tradi" i"io iona nall #o"o #o"o aor aorda da y ,ue ,ue /oy /oy en día día a#enas se "omien1an a in$esti)ar y diundir( Los materiales de "onsulta m!s detallados se #ueden en"ontrar en la lite litera ratu tura ra(( Es im#o im#ort rtan ante te men" men"io iona narr ,ue% ,ue% en lo reer eeren ente te al estudio de la me"!ni"a de suelos no saturados y% #arti"ularmente de suelos e&#ansi$os% M*&i"o "uenta "on un "entro de in$e in$est sti) i)a" a"i' i'n n ,ue ,ue a)ru a)ru#a #a $ari $arios os in$e in$est sti) i)ad ador ores es esta estal le" e"id idos os alr alrede ededor dor de la "iuda iudad d de =uer uer*tar taro% es#e" s#e"ia ialm lmen entte de la Uni$ Uni$er ersi sida dad d Aut' Aut'no noma ma de =uer =uer*t *tar aro% o% dond donde e se lle$ lle$an an a "ao "ao in$e in$est sti) i)a" a"iiones ones e&#er #erimen imenttales ales y anal analííti" ti"as y des desarr arrollos llos te"nol')i"os sore el tema% "ontando asimismo "on un im#ortante a"er$o ilio)r!+"o( ilio)r!+"o(

MECANISMOS DE EXPANSIÓN Y SUS EFECTOS Mecanismos Los Los me"ani me"anismo smos s ,ue indu"e indu"en n )rande )randes s "amio "amios s de $olume $olumen n en suelos expansivos son m3lti#les y "om#le?os% los "uales #ueden mecáni nico co  inte)rarse% a )randes ras)os% en dos ti#os. mecá !sico"#$mico0 amos intera"t3an entre sí y son indis#ensales #ara ,ue ten)a lu)ar el en'meno de e&#ansi'n en el suelo(

a% Mecanismos mecánicos Los suelos e&#ansi$os siem#re se en"uentran en un estado de satura"i'n #ar"ial% #ara el "ual los #oros del suelo est!n llenos de aire y a)ua( La #resen"ia del aire y el a)ua en los #oros del suelo 2 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


de e&#ansi'n de suelo se #uede a+rmar ,ue a#ro&imadamente un 82 del territorio territorio na"ional est! "onstituido #or de#'sitos ar"illosos #oten"ialmente e&#ansi$os( La me"!ni"a de suelos tradi"ional se /a eno"ado #rin"i#almente a resol$er #rolemas )eot*"ni"os en suelos sur)idos en amientes de or orma"i ma"i'n 'n )eol )eol') ')i" i"a a alu$ alu$ia iall y la"u la"ust strre% dond donde e se #ued #ueden en "ons "onsid ider erar ar tota totalm lmen ente te satu satura rado dos( s( A medi medida da ,ue ,ue se e&#a e&#and nden en "entr "entros os uran uranos os e inrae inraestr stru"t u"tura ura de trans trans#or #orte te e indust industri rial al a re)iones !ridas y semiH!ridas% los #rolemas ,ue se )eneran son relati$os a suelos no saturados% siendo el de "ar!"ter e&#ansi$o uno de ellos( Se re,uiere% #or ello% de "ono"imientos nue$os ,ue la me"! me"!ni ni"a "a de suel suelos os trad tradi" i"io iona nall #o"o #o"o aor aorda da y ,ue ,ue /oy /oy en día día a#enas se "omien1an a in$esti)ar y diundir( Los materiales de "onsulta m!s detallados se #ueden en"ontrar en la lite litera ratu tura ra(( Es im#o im#ort rtan ante te men" men"io iona narr ,ue% ,ue% en lo reer eeren ente te al estudio de la me"!ni"a de suelos no saturados y% #arti"ularmente de suelos e&#ansi$os% M*&i"o "uenta "on un "entro de in$e in$est sti) i)a" a"i' i'n n ,ue ,ue a)ru a)ru#a #a $ari $arios os in$e in$est sti) i)ad ador ores es esta estal le" e"id idos os alr alrede ededor dor de la "iuda iudad d de =uer uer*tar taro% es#e" s#e"ia ialm lmen entte de la Uni$ Uni$er ersi sida dad d Aut' Aut'no noma ma de =uer =uer*t *tar aro% o% dond donde e se lle$ lle$an an a "ao "ao in$e in$est sti) i)a" a"iiones ones e&#er #erimen imenttales ales y anal analííti" ti"as y des desarr arrollos llos te"nol')i"os sore el tema% "ontando asimismo "on un im#ortante a"er$o ilio)r!+"o( ilio)r!+"o(

MECANISMOS DE EXPANSIÓN Y SUS EFECTOS Mecanismos Los Los me"ani me"anismo smos s ,ue indu"e indu"en n )rande )randes s "amio "amios s de $olume $olumen n en suelos expansivos son m3lti#les y "om#le?os% los "uales #ueden mecáni nico co  inte)rarse% a )randes ras)os% en dos ti#os. mecá !sico"#$mico0 amos intera"t3an entre sí y son indis#ensales #ara ,ue ten)a lu)ar el en'meno de e&#ansi'n en el suelo(

a% Mecanismos mecánicos Los suelos e&#ansi$os siem#re se en"uentran en un estado de satura"i'n #ar"ial% #ara el "ual los #oros del suelo est!n llenos de aire y a)ua( La #resen"ia del aire y el a)ua en los #oros del suelo 2 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


#uede tener $arias ormas de#endiendo del )rado de satura"i'n en el "ual "ual se #ued #ueden en "ons "onsid ider erar ar tres tres "aso "asos. s. de air aire entr entra# a#ad ado% o% dolemente aierto y de a)ua en"errada 7er +)ura 2(2<( En el sistema de a)ua en"errada el )rado de satura"i'n es menor ,ue ; y la ase lí,uida est! ad/erida% en orma dis"ontinua% a la ase s'lida% de manera ,ue los esuer1os en a,uella ase se transmiten solamente a tra$*s de los "onta"tos inter)ranulares( En el sistema de aire entra#ado% el )rado de satura"i'n #uede lle)ar a ser mayor ,ue 9 y las uru?as de aire est!n aisladas dentro de la ase lí,uida sin tener "onta"to "on la ase s'lida( En estos dos "asos e&tremos% el suelo% aun,ue ísi"amente es de tres ases% #uede "onsiderar "onsiderarse se de dos ases desde el #unto #unto de $ista $ista de la me"!ni"a me"!ni"a de suelos. el de a)ua en"errada es de s'lidoHaire% y el de aire entra#ado% de s'lidoHa)ua( Para un am#lio inter$alo intermedio del )rado de satura"i'n% el suelo ,ue resulta del sistema dolemente aie aiert rto o tien tiene e tres tres ase ases s y toda todas s ella ellas s #ued #ueden en tran transm smit itir ir sus sus es esuer1 uer1o os de maner anera a "onti ontin nua( ua( La me"!n e"!ni" i"a a de suel suelos os no saturados moderna% )eneralmente% estudia este ti#o de suelo(

En los los tres tres sist sistem emas as men" men"io iona nado dos% s% el a)ua a)ua est! est! su?e su?eta ta a una una #resi'n de #oro ne)ati$a% o ien% una #resi'n #or dea?o de la #res #resi' i'n n atmo atmos s*r *ri" i"a a o de la #res #resi' i'n n de la ase ase )ase )aseos osa( a( Esta Esta #resi'n de #oro ne)ati$a se llama #resi'n "a#ilar o su""i'n( La su""i'n total del suelo "onsiste en dos #artes. su""i'n m!tri"a o "a#ilar y su""i'n osm' osm'ti ti"a "a(( La #rim #rimer era a se dee dee #rin #rin"i "i#a #alm lmen ente te al en' en'me meno no de "a#ilaridad% mientras la se)unda% al ee"to de sales sueltas en el a)ua a)ua de #oro( #oro( La su""i' su""i'n n m!tri m!tri"a "a de#end de#ende e #rin" #rin"i#a i#alm lment ente e del tama4o de #artí"ulas del suelo% #or lo ,ue entre m!s +no sea el suelo% mayor su""i'n se desarrolla( ; PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Si ien estos modelos son $!lidos #aras suelos )ranulares +nos% no son su+"ientes #ara e&#li"ar la muy alta su""i'n ,ue se #resenta en suelos "o/esi$os( En los ,ue% adem!s de la "a#ilaridad% e&iste la adsor"i'n ormando en$ol$entes de /idrata"i'n sore su#er+"ies de las #artí"ulas del suelo( La #resen"ia del a)ua adsorida est! inJuen"iada #or la dole "a#a el*"tri"a y #or los "ationes inter"amiales% los "uales est!n rela"ionados a su $e1 "on el otro me"anismo ,ue se tiene en el s#e&o expansivo' e& !sico"#$mico( La su""i'n en suelos no saturados se #uede medir mediante $arios dis#ositi$os y #rueas( Una de las #rueas m!s re"omendadas es el uso del tensi'metro( Para #rolemas )eot*"ni"os% la im#ortan"ia de la su""i'n se reJe?a en dos as#e"tos. la "a#a"idad de asor"i'n del a)ua y las "ara"terísti"as del "amio $olum*tri"o( La mi)ra"i'n del a)ua en suelos no saturados est! "ontrolada #or la /umedad. el a)ua se mue$e desde el lu)ar donde se tiene un )rado de satura"i'n mayor a otro de menor )rado "on o sin la uer1a de )ra$edad( Los suelos "on un #oten"ial de su""i'n mayor asorer!n m!s "antidad de a)ua0 los suelos +nos tienen una mayor "a#a"idad de asor"i'n del a)ua ,ue las arenas% inde#endientemente del ti#o y "antidad de minerales ,ue "ontienen( Por otro lado% al /umede"er el suelo% la disminu"i'n de la su""i'n redu"e tami*n su esuer1o ee"ti$o% /a"iendo ,ue el suelo lo)re una re"u#era"i'n el!sti"a( Esta e&#ansi'n el!sti"a% ?unto "on la "ontra""i'n #or se"ado% #uede entenderse en t*rminos de los modelos de "om#resiilidad( Sin emar)o% #ara los suelos e&#ansi$os% di"/a e&#ansi'n el!sti"a "onstituye una #arte muy #e,ue4a de su e&#ansi'n total deido a ,ue la mayor #or"i'n de *sta tiene esen"ialmente un "ar!"ter +si"o,uími"o y no meramente me"!ni"o( La ma)nitud de la e&#ansi'n y "ontra""i'n de#ende de la /umedad ini"ial( Si la /umedad del suelo en su estado natural es menor ,ue la /umedad "orres#ondiente al límite de "ontra""i'n% un se"ado #osterior no K PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


#rodu"ir! una "ontra""i'n a#re"iale0 si est! m!s /3medo% la "ontra""i'n m!&ima #osile ser! e,ui$alente a la dieren"ia entre la /umedad real y el límite de "ontra""i'n( Durante el #ro"eso de satura"i'n% se lierar! una mayor su""i'n en suelos se"os% lo ,ue trae "omo "onse"uen"ia una mayor re"u#era"i'n el!sti"a0 los suelos /3medos% en "amio% e&#anden menos(

(% Mecanismos !sico"#$micos La su""i'n est! #resente en todos suelos "o/esi$os no saturados% #ero no todos de estos son e&#ansi$os( La su""i'n #or sí sola no e&#li"a el )ran "amio de $olumen ,ue se #resenta en suelos e&#ansi$os% #or lo ,ue el me"anismo +si"o,uími"o no dee menos#re"iarse( Los suelos e&#ansi$os tienen la "a#a"idad de asorer )randes "antidades de a)ua% las "uales )eneran un /in"/amiento en la masa del suelo( Desde el #unto de $ista mineral')i"o% di"/a "a#a"idad de asor"i'n del a)ua y su res#e"ti$o "amio de $olumen de#enden del ti#o y "antidad de minerales ar"illosos y sus iones inter"amiales% así "omo el "ontenido y la estru"tura interna de ele"trolitos en la ase lí,uida( Los minerales ar"illosos se orman a #artir de un #ro"eso de altera"i'n de las ro"as0 la altera"i'n in"luye desinte)ra"i'n% o&ida"i'n% /idrata"i'n y li&i$ia"i'n( La "omina"i'n de la ro"a y las "ondi"iones de altera"i'n "rean dierentes ti#os de mineral ar"illoso( Por e?em#lo% la montmorilonita se #rodu"e en un amiente de e&trema desinte)ra"i'n% uerte /idrata"i'n y una li&i$ia"i'n limitada( El amiente de su orma"i'n es al"alino "on la #resen"ia de ma)nesio0 las llu$ias moderadas se #resentan en rela"i'n dire"ta a "amios esta"ionales% dando "omo resultado una e$a#ora"i'n mayor ,ue la #re"i#ita"i'n( El a)ua es su+"iente #ara el #ro"eso de altera"i'n y al mismo tiem#o los "ationes a"umulados no #ueden remo$erse #or  PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


llu$ias torren"iales% "ondi"iones ,ue se #resentan en re)iones semiH!ridas y a$orales #ara la orma"i'n de montmorilonitas( Cuando el a)ua% diluye la "on"entra"i'n de iones #resentes entre las #artí"ulas ar"illosas e in"rementa la de "ationes% da "omo resultado un aumento de la distan"ia entre las mismas0 la e&#ansi'n de la "a#a diusa #rodu"e una #resi'n de re#ulsi'n entre las #artí"ulas "oloidales% la "ual se #uede "onsiderar "omo una #resi'n osm'ti"a y est! rela"ionada dire"tamente "on la #resi'n de e&#ansi'n ,ue se oser$a ma"ros"'#i"amente( Si esta uer1a re#ulsi$a no est! alan"eada "on una #resi'n e&terna% el $olumen del suelo se in"rementa )ener!ndose el en'meno de e&#ansi'n( Como se #uede oser$ar% tanto las "ondi"iones de satura"i'n #ar"ial "omo el "ontenido de minerales "oloidales son indis#ensales #ara ,ue su"eda el en'meno de suelo e&#ansi$o( Un suelo no saturado sin montomorilonita% tal "omo la mayoría de los suelos "o/esi$os% no tiene #rolemas de e&#ansi'n0 i)ualmente% una ar"illa saturada% aun "on alto "ontenido de montomorilonita% no tiene #rolemas similares a los ,ue tienen los suelos e&#ansi$os( La ar"illa del alle de M*&i"o es uno de estos "asos% misma ,ue es altamente "om#resile y al mismo tiem#o #osee una mar"ada "ara"terísti"a e&#ansi$a% #ero sin lle)ar a )enerar da4os se$eros "omo otros suelos e&#ansi$os% #or,ue el /e"/o de ,ue el suelo est! totalmente saturado im#ide la asor"i'n de una )ran "antidad adi"ional de a)ua( En la literatura se dis#onen modelos de suelo en los ,ue se trata de e&#li"ar el "om#ortamiento de suelos no saturados en t*rminos de uer1as me"!ni"as( Estos modelos no son los ade"uados #ara ser a#li"ados a suelos e&#ansi$os

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E)ec*os +a,inos- Los suelos e&#ansi$os )eneran da4os a estru"turas "ausados #or el mo$imiento del suelo a "onse"uen"ia del "amio de /umedad0 "uando el suelo est! "on+nado lateralmente el #oten"ial de e&#ansi'n se tradu"e en un em#u?e lateral( Se distin)uen "in"o ti#os de ee"tos da4inos( a%

Movimien*o c.n*/ico (% Movimien*o pe/ime*/a& c% Movimien*o c$c&ico +% Emp#0e &a*e/a&  e% A1/ie*amien*o +e s#e&o

a% Movimien*o c.n*/ico O"urre en la #arte "entral de una estru"tura en una orma de domo "on su $alor m!&imo en el "entro( El mo$imiento no es rus"o y se desarrolla durante $arios a4os% mismo ,ue est! aso"iado "on una redu""i'n en la e$a#otrans#ira"i'n( La "onstru""i'n de la estru"tura rom#e el e,uilirio en las "ondi"iones de e$a#ora"i'n y elimina la #resen"ia de $e)eta"i'n% de manera ,ue la /umedad se a"umula en el susuelo( La +)ura 2(8 muestra el #atr'n de da4os ,ue "om3nmente se oser$an en estru"turas li)eras "onstruidas "on ase en muros de tai,ue( Las )rietas se #resentan en orma $erti"al% /ori1ontal y dia)onal% siendo *sta 3ltima desde la #arte "entral inerior de la estru"tura /a"ia sus es,uinas su#eriores( El an"/o de las : PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


)rietas es mayor en la #arte su#erior "er"ana al te"/o0 *ste restrin)e la #ro#a)a"i'n de )rietas $erti"ales )enerando )rietas /ori1ontales adi"ionales a lo lar)o del "ontorno del te"/o( Los da4os son se$eros y #ro)resi$os en re)iones "uyo "lima es semi!rido% "aluroso y se"o% y ,ue el ni$el re!ti"o se en"uentra #roundo(

(% Movimien*o pe/ime*/a& Gorma un #atr'n de dis"o en la #erieria de la estru"tura( El retiro de $e)eta"i'n #ree&istente y en"/ar"amiento en la inmedia"i'n de sitios de "onstru""i'n "ausan un aumento de /umedad en el susuelo0 los ee"tos da4inos se oser$an "on #rontitud des#u*s de la "onstru""i'n( El le$antamiento de las es,uinas de la estru"tura )enera )rietas /ori1ontales% $erti"ales y dia)onales% siendo estas 3ltimas desde las es,uinas ineriores /a"ia la #arte "entral su#erior 7+)ura 2(88<( El an"/o de la )rieta es mayor en la #arte inerior de la estru"tura(

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c% Movimien*o c$c&ico El mo$imiento est! aso"iado "on el "amio "í"li"o de e&#ansi'n y "ontra""i'n en ,ue el drena?e% la #re"i#ita"i'n y la e$a#otrans#ira"i'n )eneran #*rdida o in"remento de /umedad en el susuelo( El mo$imiento est! "ontrolado #or u)as de a)ua lo"ales% "amio "lim!ti"o esta"ional o ee"tos de dese"a"i'n de las $e)eta"iones "er"anas a la estru"tura( Los da4os son m!s se$eros "uando el suelo #osee una uena #ermeailidad en el ,ue intensas llu$ias )eneran le$antamientos #erimetrales( El #atr'n de da4os en los muros de tai,ue no son ien de+nidos% #resent!ndose )eneralmente )rietas dia)onales "ru1adas( En la tala 2(; se #resenta una "lasi+"a"i'n de da4os estru"turales de a"uerdo "on el an"/o de las )rietas y la "orres#ondiente e&#ansi'n del terreno(

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+% Emp#0e &a*e/a&. La e&#ansi'n del suelo es un en'meno de "amio de $olumen% #or lo ,ue )enera mo$imientos del terreno en todas las dire""iones( Los mo$imientos /ori1ontales del terreno se notan de dos maneras. el mo$imiento o inestaili1a"i'n de un talud o em#u?es laterales sore un muro de "onten"i'n( De#endiendo del #oten"ial de e&#ansi'n% los em#u?es laterales )enerados #or el aumento de /umedad #ueden al"an1ar )randes ma)nitudes(

e% A1/ie*amien*o +e s#e&o Como la tensi'n "a#ilar se e?er"e en todas dire""iones% la "ontra""i'n se #rodu"e $erti"al y /ori1ontalmente( La "ontra""i'n /ori1ontal del suelo )enera esuer1os de tensi'n en la misma dire""i'n0 si este esuer1o reasa la resisten"ia a la tensi'n del suelo ,ue es de a?a a nula% se orman )rietas de se"ado% las "uales son toda$ía m!s #eli)rosas ,ue un sim#le "amio de $olumen( Estas )rietas redu"en "on+namiento lateral a las estru"turas% #ro#i"ian la a"umula"i'n de a)ua y disminuyen el a"tor de se)uridad "ontra la estailidad de un talud(

F#en*es +e sa*#/aci2n Las uentes de satura"i'n ,ue modi+"an las "ondi"iones de /umedad del terreno son tan $ariadas y "om#le?as ,ue se #ueden "lasi+"ar en tres ti#os. con+iciones +e

en*o/no' cons*/#cci2n  o*/as ca#sas3 a% Con+iciones +e& en*o/no

Las $aria"iones "onsiderales en el "lima% tales "omo #rolon)ada se,uía e intensas llu$ias% )eneran "amios "í"li"os de /umedad ,ue ori)inan mo$imientos #erimetrales en estru"turas( El "amio en la #roundidad del ni$el re!ti"o tami*n modi+"a el "ontenido de a)ua ori)inal del terreno( En al)unos suelos% las rea""iones ,uími"as #rodu"en "amio en la /umedad(

(% Cons*/#cci2n 8 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Las a"ti$idades de "onstru""i'n #ueden aumentar la /umedad del suelo( Las !reas "uiertas redu"en la e$a#ora"i'n natural y trans#ira"i'n de la $e)eta"i'n0 el aumento de /umedad es notale en sitios donde se /an talado !roles ,ue tienen un e&tenso sistema de raí"es( EL in"remento de la /umedad tami*n se dee a un drena?e su#er+"ial inade"uado% en"/ar"amiento% "unetas #lu$iales y a?adas #lu$iales% así "omo a la +ltra"i'n /a"ia susuelos de "imenta"i'n en la intera1 sueloH"imenta"i'n y a tra$*s de e&"a$a"iones #ara s'tanos o losas de "imenta"i'n( Durante la e&"a$a"i'n% los suelos de "imenta"i'n tienden a se"arse y #ierden su #resi'n "on+nante0 amos ee"tos in"rementan el #oten"ial de e&#ansi'n( Los a"uíeros ,ue /an sido #erorados durante la "onstru""i'n tami*n in"rementan la /umedad del suelo( "< Otras "ausas Otras "ausas ,ue modi+"an la /umedad del suelo son. rie)o de "*s#edes% "re"imiento de $e)eta"i'n masi$a "er"ana de la estru"tura% se"ado de suelo "er"ano a un !rea de "alea""i'n% así "omo la u)a de a)ua suterr!nea o líneas de desa)e( Ante una misma uente de satura"i'n% los mismos suelos no res#onden de i)ual manera% ya ,ue su e&#ansi'n de#ende adi"ionalmente de su "ontenido de a)ua natural o ini"ial( Los suelos se"os tienen un #oten"ial de e&#ansi'n mayor ,ue los /3medos( Una )o/ma +e c&asi!ca/ &a 4#me+a+ +e& s#e&o en

c#an*o a s# po*encia& +e expansi2n es compa/a/ e& con*eni+o +e a1#a na*#/a& 5' e& &$mi*e +e p&as*ici+a+ LP  &as con+iciones +e& s#e&o- e& s#e&o es seco si 5 6 LP  e& s#e&o es 47me+o si 5 8 93: ;LP%3 M( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Al)unos indi"adores de la #resen"ia de los suelos e&#ansi$os son. a< >rietas de se"ado( Las )rietas a#are"en en la su#er+"ie de terreno durante #eriodos de se,uía% "on un arre)lo )eom*tri"o del ti#o #oli)onal% re"uentemente de )ran dimensi'n( La /esis*encia +e& s#e&o seco es a&*a ;evi*a/ con)#siones%( < Plasti"idad( Es relati$amente !"il /a"er un rollo sin triturarlo( "< Es#e?os de ri""i'n( Las su#er+"ies de suelos re"ientemente e&#uestas al aire muestran aundantes +suras y es#e?os de ri""i'n( d< -e&tura( Los suelos son resalosos y tendientes a #e)arse a 1a#atos o llantas de $e/í"ulos "uando est!n /3medos( e< Da4os estru"turales( La oser$a"i'n de )rietas y distorsiones en las estru"turas $e"inas indi"an el #oten"ial de e&#ansi'n(

M.*o+os mine/a&21icos La "om#osi"i'n mineral')i"a tiene una inJuen"ia undamental sore el #oten"ial e&#ansi$o de suelos( Las "ar)as el*"tri"as ne)ati$as e&istentes en la su#er+"ie de minerales ar"illosos% la resisten"ia de li)as entre "a#as y la "a#a"idad de inter"amio "ati'ni"o "ontriuyen al #oten"ial e&#ansi$o( Es #osile identi+"ar la e&#ansi$idad de las ar"illas al "ono"er su "onstitu"i'n mineral')i"a( Se dis#one de $arias t*"ni"as% tales "omo dira""i'n rayo X% an!lisis t*rmi"o dieren"ial% an!lisis ,uími"o y mi"ros"o#io ele"tr'ni"o( El #ro"edimiento de dira""i'n rayo X es el m!s utili1ado( Consiste en determinar las #ro#or"iones de dierentes minerales ar"illosos "om#arando las intensidades de líneas de dira""i'n "on a,uellas de+nidas en sustan"ias est!ndares( La identi+"a"i'n mineral')i"a% #arti"ularmente la inter#reta"i'n de resultados #ara uso in)enieril% re,uieren de "ono"imientos y e&#erien"ias ,ue no tiene )eneralmente un )eote"nista% #or lo ,ue se dee a"udir a e&#ertos en el tema(

M.*o+os in+i/ec*os Se /an desarrollado $arios #ro#iedades índi"e #ara "lasi+"ar suelos e&#ansi$os(

m*todos

de

a"uerdo

"on

sus



a< Pro#iedades índi"e 6olt1 y >is 789< utili1aron el límite de "ontra""i'n y el índi"e de #lasti"idad #ara "atalo)ar tres ni$eles en el "amio de $olumen 7tala 2(K<(

El límite lí,uido tami*n /a sido utili1ado ?unto "on el índi"e de #lasti"idad #ara de+nir tres ni$eles en el #oten"ial de e&#ansi'n 7tala 2(<

Las #ro#iedades índi"e% #arti"ularmente los límites de Atterer)% /an sido utili1ados #or mu"/o tiem#o #ara identi+"ar de manera sen"illa las "ara"terísti"as e&#ansi$as de las ar"illas( Sin emar)o% las "orrela"iones em#íri"as men"ionadas y otras ,ue se /an re#ortado en la literatura 7"omo las +)uras ,ue se ane&an al +nal<% tienen un mar"ado "ar!"ter em#íri"o ,ue atiende solamente a e&#erien"ias lo"ales y su e&tra#ola"i'n a otros sitios no es del todo "on+ale( En la +)ura 2(8K se #resenta la "lasi+"a"i'n uni+"ada de suelos e&#ansi$os y "ola#sales% ,ue ue desarrollada #or el @ureau o Fe"lamation% E(U(A( utili1ando "omo #ar!metros índi"e #eso $olum*tri"o se"o y límite lí,uido

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< M*todo de PC PC son las si)las en in)l*s del #oten"ial de "amio $olum*tri"o( Este m*todo ue desarrollado #or Lame en 89( Las muestras son #rimeramente "om#a"tadas en un "onsolid'metro de anillo +?o "on una ener)ía es#e"í+"a de 2: tonHmm;( Des#u*s se a#li"a una #resi'n ini"ial de 8 )"m2( Se a)re)a el a)ua a la muestra% la "ual est! #ar"ialmente restrin)ida de la e&#ansi'n $erti"al #or un anillo de "ar)a( Des#u*s de dos /oras se toma la le"tura del anillo de "ar)a% la "ual se "on$ierte en #resi'n% siendo desi)nada esta "omo índi"e de e&#ansi'n( Este 3ltimo se transorma en #oten"ial de "amio de $olumen mediante una "arta estale"ida #or Lame( "< M*todo de la a"ti$idad

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El m*todo de la a"ti$idad ue #ro#uesto #or Seed% oodQard y Lund)ren 7892<( La a"ti$idad se de+ne "omo el "o"iente entre el índi"e de #lasti"idad y el #or"enta?e de #artí"ulas menores de 2 mi"ras( Una $e1 "ono"ida la a"ti$idad y el #or"enta?e de #artí"ulas ar"illosas% se #uede identi+"ar el #oten"ial de e&#ansi'n mediante "artas de ayuda de este metodo(

M.*o+os +i/ec*os La e&#ansi'n se #uede estimar #or un ensayo #are"ido al de "onsolida"i'n% en el "ual se #ueden otener tres ti#os de #ar!metros de suelo en "uanto a su e&#ansi$idad. e&#ansi'n lire% e&#ansi'n a?o #resi'n "on+nante y $olumen "onstante( a< E&#ansi'n lire Esta #ruea se lle$a a "ao saturando la muestra antes de a#li"ar la "ar)a( Se a#li"a una #e,ue4a #resi'n ini"ial e,ui$alente a (8 )"m2 #or el #eso de #iedras #orosas y la #la"a de "ar)a0 la muestra se satura "on a)ua y se #ermite la e&#ansi'n $erti"al( La e&#ansi'n lire es el #or"enta?e de deorma"i'n des#u*s de ,ue se estale"e la e&#ansi'n #rimaria( Posteriormente% la muestra se somete a $arios in"rementos de "ar)a /asta ,ue se re"u#ere su rela"i'n de $a"íos ,ue se tenía antes de la satura"i'n( La #resi'n total a#li"ada se de+ne "omo #resi'n de e&#ansi'n( La #ruea deer! "ontinuar "on "ar)as adi"ionales y suse"uentes des"ar)as "omo lo estale"e una #ruea de "onsolida"i'n "on$en"ional( < E&#ansi'n a?o #resi'n "on+nante Esta #ruea se lle$a a "ao a#li"ando la "ar)a antes de saturar la muestra( Se mide la deorma"i'n de la muestra saturada( Esta deorma"i'n #uede resultar una e&#ansi'n o una "ontra""i'n% de#endiendo de la ma)nitud de la #resi'n a#li"ada( >eneralmente la #resi'n ini"ial es e,ui$alente a la de "on+namiento en "am#o% #ero #uede ser otro $alor #re+?ado se)3n los #ro"edimientos de #ruea estale"idos( Deer! re#ortarse la e&#ansi'n medida ?unto "on la #resi'n a#li"ada( "< olumen "onstante Des#u*s de /aer a#li"ado una #resi'n ini"ial% "om3nmente e,ui$alente a la de "on+namiento en "am#o% se re)istra la altura de la muestra% la "ual se toma "omo reeren"ia( Se satura la muestra ,ue tiende a e&#andirse o "ontraerse0 se in"rementa o se redu"e la #resi'n #ara lo)rar ,ue la 8 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


altura de la muestra sea la misma ,ue la ,ue se tom' "omo reeren"ia( La #resi'n +nal resultante es la de e&#ansi'n( La #ruea deer! "ontinuar "on "ar)as adi"ionales y suse"uentes des"ar)as "omo lo estale"e una #ruea de "onsolida"i'n "on$en"ional(

=ona ac*iva La 1ona a"ti$a se re+ere a la #arte del estrato de suelo en donde o"urre el "amio de $olumen en un #eriodo anual( El "amio de $olumen se dee al "amio en las "ondi"iones "lim!ti"as y en las "ondi"iones de "ontorno des#u*s de /aer ee"tuado la "onstru""i'n( La #roundidad de la 1ona a"ti$a Ba es la mayor #roundidad ,ue #uede al"an1ar la 1ona a"ti$a0 las distriu"iones ori)inales de /umedad y las de e,uilirio son dierentes en la 1ona a"ti$a% #ero "oin"iden dea?o de di"/a #roundidad( Para +nes de la estima"i'n de la e&#ansi'n del suelo deer!n determinarse la #roundidad de la 1ona a"ti$a y la distriu"i'n de su""i'n m*tri"a +nal o de e,uilirio en di"/a 1ona( a< Proundidad de la 1ona a"ti$a Deer! estimarse la #roundidad utili1ando todos los "riterios y sele""ionar el $alor m!&imo(

Para e$itar la a#ari"i'n de las #atolo)ías des"ritas% deer!n se)uirse una serie de re"omenda"iones )enerales a se)uir tanto en #roye"to "omo en e?e"u"i'n y de las "uales deer!n ele)irse todas o al)unas en un"i'n del "aso #arti"ular( 8 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Proundidad de a#oyo( La solu"i'n de "imenta"i'n #ro#uesta% deer! a#oyar a una #roundidad su+"iente sore las 1onas del sustrato menos e&#uestas a los "amios de /umedad y os"ila"iones del ni$el re!ti"o 71a#atas% #o1os de "on"reto #ore% #ilotes% et"<% intentando e$itar así las "a#as a"ti$as( >eneralmente en nuestro #aís #or dea?o de 2(H ;( metros no /ay a #riori #rolemas "on "amios de /umedad siem#re y "uando no e&ista un ni$el de a)ua o a"tua"iones antr'#i"as ,ue #rodu1"an di"/os "amios(

P/o1/amas +e exp&o/aci2n- Cuando se identi+"a o sos#e"/a la e&isten"ia de los suelos e&#ansi$os% la "am#a4a de e&#lora"i'n deer! #lanearse "on una am#litud y #roundidad mayor ,ue en suelos no e&#ansi$os% "onsiderando la /etero)eneidad de este ti#o de suelo( Se deen tomar en "uenta los si)uientes as#e"tos. R El n3mero de sondeos deer! ser mayor de tres y deen lo"ali1arse #reerentemente en las es,uinas de la estru"tura( R La #roundidad de los sondeos deer! ser mayor ,ue la de la 1ona a"ti$a% los "uales deer!n ser "ontinuos en esta 1ona( R Deido a ,ue el #oten"ial de e&#ansi'n del suelo de#ende de su /umedad natural y *sta es "amiante durante un a4o% las muestras ,ue ser!n utili1adas #ara la determina"i'n del #oten"ial de e&#ansi'n deer!n otenerse al +nal de $erano o "omien1o de oto4o% tiem#o en ,ue se es#era un m!&imo #oten"ial de e&#ansi'n( R Se dee "onser$ar el "ontenido de a)ua natural de las muestras de suelo al tiem#o de minimi1ar los ee"tos de remoldeo( El em#a"ado de las muestras dee ser inmediato% e$itando la e&#osi"i'n al aire de las mismas( R Las medi"iones de su""i'n en el "am#o toda$ía no arro?an resultados "on+ales #ara el "!l"ulo de e&#ansi'n0 ser! #reerile reali1ar di"/a medi"i'n en laoratorio "on muestras re#resentati$as(

Con*/o& +e 4#me+a+- Se deen dise4ar detalles "onstru"ti$os #ara minimi1ar la inJuen"ia del "amio de las "ondi"iones de /umedad sore el terreno de "imenta"i'n teniendo en "uenta #arti"ularmente los si)uientes as#e"tos. 8: PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


R Utili1ar un sistema de rie)o #or )oteo #ara la $e)eta"i'n% minimi1ando la "antidad de a)ua usada y manteniendo #r!"ti"amente "onstante la /umedad del suelo( R La a?ada de a)ua #lu$ial y las "analetas de los te"/os no deer!n a"umular el a)ua "er"a de la "imenta"i'n( Si es #osile% se deer! diri)ir el a)ua del te"/o a tra$*s de tuerías ,ue des"ar)uen a la "alle o a otros lu)ares a#ro#iados% manteniendo el a)ua le?os de la "imenta"i'n( R Construir% al menos% una an,ueta de 2 a ; m uera de la "imenta"i'n o "om#a"tar el suelo aleda4o de ella #ara ,ue orme una su#er+"ie dura y menos #ermeale( R El suelo o "on"reto uera de la "imenta"i'n deer! tener una #endiente e$itando es"urrimientos /a"ia la "onstru""i'n y ,ue ayude a #re$enir la +ltra"i'n del a)ua /a"ia el suelo(

Cimen*aciones s#pe/!cia&es- Las "imenta"iones su#er+"iales ,ue se utili1an sore los suelos e&#ansi$os in"luyen 1a#atas aisladas% 1a#atas "orridas y losas( P*re1 y Olmos 7899< /an #resentando un uen resumen sore el estado del arte en el dise4o de "imenta"iones sore suelos e&#ansi$os% el "ual es la ase del "ontenido de *sta y la si)uiente suse""i'n( a< Ba#atas aisladas Los suelos sore los "uales est!n "imentadas las 1a#atas deen "um#lir "on las si)uientes "ara"terísti"as. R Es#esor no )rande( R Poten"ial de e&#ansi'n moderado% menor de 8( R Presiones de e&#ansi'n a?as( R Se dis#one de un estrato de suelo no e&#ansi$o en el "ual se alo?an las 1a#atas( -ami*n se deer!n a#li"ar t*"ni"as es#e"iales a +n de in"rementar el esuer1o de "onta"to y minimi1ar la e&#ansi'n del suelo% al)unas de las "uales son. R Disminuir el an"/o de la ase de la 1a#ata( R Colo"ar el muro de "imenta"i'n dire"tamente sore el terreno sin 1a#ata( R Pro$eer es#a"ios $a"íos entre las $i)as de so#orte y el muro #ara "on"entrar las "ar)as en #untos aislados% en los "uales tami*n deer! "uidarse ,ue no se e&"eda la "a#a"idad de "ar)a( R In"rementar el reuer1o en el #erímetro y en los #isos #ara in"rementar la ri)ide1 de la "imenta"i'n( 8 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


< Ba#atas "orridas El em#leo de las 1a#atas "orridas deer! limitarse a suelos "on #oten"ial de e&#ansi'n menor de 8( Las 1a#atas deer!n ser su+"ientemente an)ostas #ara #ro#or"ionar una #resi'n de "onta"to ade"uada( "< Losas de "imenta"i'n Las losas de "on"reto reor1adas y ri)idi1adas "on "ontratraes en dos dire""iones 7"orta y lar)a<% /an sido usadas e&itosamente en estru"turas relati$amente #esadas ,ue est!n "imentadas sore de#'sitos de )ran es#esor donde los #ilotes "onstituyen una solu"i'n #o"o e"on'mi"a(

Cimen*aciones p/o)#n+as Las "imenta"iones #roundas #ueden ser #ilotes o #ilas% Jotantes o de #unta0 todos ellos tienen la un"i'n de transerir las "ar)as de la su#erestru"tura a un estrato de suelo resistente% #o"o deormale y no e&#ansi$o( Para las "imenta"iones sore suelos e&#ansi$os% las #ilas "oladas in situ son m!s e"on'mi"as ,ue los #ilotes /in"ados( Com#aradas "on las losas de "imenta"i'n% las #ilas son m!s "om#etiti$as si su lon)itud est! en el inter$alo "om#rendido entre  y  m% y si el !rea de "onstru""i'n es am#lia y la lon)itud de uste est! entre ; y K m% las #ilas son m!s $enta?osas ,ue las 1a#atas "orridas( Las #ilas tami*n son una solu"i'n #reerida si es dií"il en"ontrar un estrato +rme mediante e&"a$a"i'n o la e&"a$a"i'n ae"ta a las estru"turas aleda4as% o si el le$antamiento dieren"ial de la losa es mayor de 8 "m o la deJe&i'n resultante e&"ede a 82( Las #ilas deer!n "imentarse sore un estrato no e&#ansi$o o% en su dee"to% la lon)itud de la #ila deer! ser mayor ,ue la #roundidad de la 1ona a"ti$a( El dise4o de las #ilas "onstruidas en suelos e&#ansi$os deer! tomar en "uenta tres as#e"tos. -ensi'n en la #ila% "a#a"idad de "ar)a y deorma"i'n( 89 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Cuando el terreno es ade"uado #ara su "onstru""i'n% las #ilas en"am#anadas ore"en una uena alternati$a #ara me?orar el "om#ortamiento )eneral de la "imenta"i'n( El di!metro de la #arte en"am#anada es usualmente de dos a dos $e"es y media% #ero no mayor de tres $e"es el di!metro de la #ila( Las #ilas deer!n estar li)adas en su "ae1al #or traes de #iso% los "uales no deen tener "onta"to "on el terreno0 se dee tener un es#a"io $a"ío de 8 a ; "m o el dole de la e&#ansi'n del suelo estimada entre los traes y la su#er+"ie del terreno( El #iso deer! "ol)arse de los traes 2 "m arria del terreno o a#oyarse dire"tamente sore *ste si se dis#one del aislamiento entre el #iso y los muros(

SUELOS COLAPSA>LES AN-ECEDEN-ES Los suelos "ola#sales son suelos no saturados ,ue e&#erimentan% "uando est!n su?etos a satura"i'n% un rea"omodo de sus #artí"ulas y un e&"esi$o de"remento en su $olumen "on o sin la a#li"a"i'n de "ar)as e&ternas( Los #rolemas de suelos "ola#sales no se #resentan 3ni"amente en amientes des*rti"os% sino tami*n #ueden en"ontrarse en otros entornos )eol')i"os0 los suelos "om#a"tados ,ue se "onsideran estales #ueden ser "ola#sales de#endiendo del inter$alo en la a#li"a"i'n de la "ar)a y otros a"tores( De /e"/o% "ual,uier suelo no saturado ,ue no "onten)a minerales e&#ansi$os aundantes #uede tener "ara"terísti"as "ola#sales( Este ti#o de suelo tiene mayor im#ortan"ia en oras /idr!uli"as ,ue en otras oras "i$iles% ya ,ue a,uellas siem#re tienen ,ue intera"tuar "on el a)ua% "uya #resen"ia 2 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


"onstituye el #rolema #rimordial( Asimismo /ay ,ue tener en "uenta ,ue el "amio "limatol')i"o ,ue se /a e&#erimentado /a modi+"ado las "ondi"iones /idrol')i"as de los dierentes sitios% #ues en 1onas !ridas se #resentan #eriodos de se,uía #rolon)ados ,ue #re"eden llu$ias es"asas% #ero a $e"es torren"iales0 en 1onas /3medas% los de#'sitos sedimentados #rodu"to de inunda"iones re"ientes #ueden ormar 1onas de #eli)ro #oten"ial #ara #eriodos de tormenta uturos( Los suelos "ola#sales son altamente inestales ante estos en'menos e&tremos( Sin emar)o% /ay ,ue "onsiderar ,ue si los suelos se identi+"an o#ortunamente% los #rolemas ,ue se #resentan se resuel$en en orma t*"ni"a y e"on'mi"amente a"e#tale% tomando en "uenta la "ola#siilidad del suelo% "ausas ,ue #rodu"en satura"i'n y estima"i'n de asentamientos #or "ola#so( Lo anterior es "on el +n de ,ue se #ueden su)erir re"omenda"iones% m*todos ade"uados de estaili1a"i'n o de dise4o(

TIPOS DE SUELO COLAPSA>LE Se #uede a+rmar ,ue todos los suelos no saturados tienen "iertas "ara"terísti"as "ola#sales( La ma)nitud de los asentamientos #uede $ariar enormemente de un ti#o al otro( Los me"anismos ,ue ori)inan el "ola#so del suelo en "ondi"iones de satura"i'n se #ueden "lasi+"ar en los si)uientes #untos. estru"tura aierta% #resen"ia de "ementantes y "ar)as e&ternas( SUELOS COLAPSA@LES. Son suelos ,ue "amian $iolentamente de $olumen #or la a""i'n "ominada o indi$idual de las si)uientes a""iones. a< al ser sometidos a un in"remento de "ar)a o < al /umede"erse o saturarse La mayor #arte de los suelos "ola#sales tienen una estru"tura aierta% del ti#o #anal( El es,ueleto de suelo se #uede mantener )ra"ias a la "o/esi'n ,ue le #ro#or"ionan a las #artí"ulas al)unos materiales o uer1as ,ue se deri$an de la tensi'n "a#ilar% la "ual in"rementa la resisten"ia a#arente del suelo( Se /a oser$ado en las in$esti)a"iones ,ue los suelos "ola#sales ad,uieren un esuer1o 28 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


ee"ti$o m!&imo "uando ellos tienen un "ontenido de a)ua de alrededor de 8( E&isten suelos "ola#sales% ,ue una $e1 saturados% son altamente "om#resiles% /e"/o ,ue e&#li"a el )ran "amio de $olumen ,ue suren estos suelos0 las "ar)as e&ternas tami*n ayudan a la solu"i'n de materiales "ementantes ,ue e&isten en los "onta"tos inter)ranulares( A +n de "ono"er me?or los me"anismos de "ola#so% se des"rien a "ontinua"i'n los #rin"i#ales suelos "ola#sales(

a% Dep2si*os e2&icos Entre todos los ti#os de suelo% los de#'sitos e'li"os son los m!s "ola#sales% y se distin)uen tres ti#os. loess% de#'sitos "osteros y "eni1as $ol"!ni"as% y todos ellos son trans#ortados #or el $iento a )ran distan"ia en re)iones "!lidas( Los loess son #artí"ulas de "olor amarillento% "on un tama4o seme?ante al de la arena% "on ormas ,ue $an de la suredondeada a la redondeada y "on una distriu"i'n relati$amente uniorme( Las #artí"ulas de suelo se "om#onen )eneralmente de minerales re"ientes "omo el "uar1o% eldes#ato% "al"ita o mi"a "on otro material ,ue a"t3a "omo a)lutinante% siendo el material de ar"illa montmorilonita uno de ellos% de modo ,ue "uando est! se"o el suelo tiene una *ex*#/a /e&a*ivamen*e dura% y en al)unos ti#os de loess se en"uentra el "aronato de "al"io( En "lima !rido% las )ruesas "a#as de limo trans#ortadas #or el $iento se a"umulan en las tierras semides*rti"as "uiertas de /iera ,ue ordean las re)iones !ridas( Los de#'sitos se orman lentamente% #or "onsi)uiente el "re"imiento de la /iera si)ue el #aso de la de#osi"i'n( El resultado es una )ran #orosidad y una e&olia"i'n $erti"al "ominada "on una estru"tura e&tremadamente suelta( La mayoría de los loess son duros% #ero deido a la de#osi"i'n de "aronato de "al"io y '&ido de /ierro ,ue re$iste los anti)uos /ue"os de raí"es% se /a"en landos "uando se saturan( En las m!r)enes de las "orrientes% los arran"os y los "ortes% los taludes son "asi $erti"ales )ra"ias a la e&olia"i'n( Aun,ue son aundantes en 1onas !ridas% los de#'sitos e'li"os tami*n se orman en el "lima /3medo a lo lar)o de las "ostas de la)os o mares( La intem#eri1a"i'n 22 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


me"!ni"a #rodu"e aundantes #artí"ulas )ruesas% ,ue son a"arreadas "uando se se"a la #laya #or los $ientos "osteros durante las /oras de marea a?a y ,ue se "on"entran en #layas o arras deido a a""iones de las olas( Las "eni1as $ol"!ni"as tami*n son trans#ortadas #or el $iento( Consisten en #e,ue4os ra)mentos de ro"as í)neas lan1ados #or el $a#or sore"alentado y los )ases de los $ol"anes( La "eni1a $ol"!ni"a re"iente es una arena o )ra$a arenosa li)era( Los de#'sitos #ueden ser estrati+"ados o me1"las ien )raduadas( Las "eni1as asoren el a)ua "on a"ilidad y se des"om#onen r!#idamente( To(a  a/ci&&a vo&cánica son #rodu"tos de la des"om#osi"i'n de las "eni1as% en dierentes )rados( En al)unas #artes del #aís% "omo la 1ona metro#olitana de >uadala?ara% se en"uentran aundantes de#'sitos #umíti"os ,ue son #rodu"to de eru#"iones $ol"!ni"as% trans#ortados #or $ía a*rea y de#ositados alrededor del o"o de emisi'n 7@onilla y Es#inosa de los Monteros% 899<( Se /a mostrado la alta "ola#sailidad de estos suelos #umíti"os(

(% Dep2si*os a&#via&es Estos de#'sitos se orman en aani"os alu$iales( Son de#ositados ori)inalmente #or a$enidas s3itas o Ju?os de lodo ,ue se )eneran en #eriodos de retorno lar)os y "onsisten en materiales sueltos "on un "onsiderale #or"enta?e de ar"illa( Di"/os de#'sitos se $an se"ando y no $uel$en a saturarse /asta la lle)ada de la si)uiente a$enida% #or lo ,ue son inestales en estado se"o( El "ontenido de ar"illas tiene una inJuen"ia im#ortante en el "om#ortamiento del suelo( Se /a oser$ado ,ue el asentamiento m!&imo o"urre "uando el #or"enta?e de ar"illas al"an1a a 82 de los s'lidos% y se #resenta un menor asentamiento "uando las ar"illas re#resentan una "antidad menor ,ue  y el suelo se e&#ande si di"/o #or"enta?e es mayor ,ue el treinta #or "iento(

c% S#e&os /esi+#a&es 2; PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


En al)unas re)iones /3medas y "!lidas el #ro"eso de intem#eri1a"i'n #uede al"an1ar #roundidades "onsiderales( Como #rodu"to de dierentes )rados de des"om#osi"i'n ,uími"a% el suelo residual #uede estar "onstituido #or )ranos de arena y minerales ar"illosos% ori)inados res#e"ti$amente de "uar1o y eldes#atos( Los )ranos de arena orman una estru"tura de alma aierta% mientras los minerales ar"illosos sir$en "omo uni'n )ranular entre los #rimeros( Es*an+o

seco' e& s#e&o pa/ece se/ m# !/me? pe/o #na ve@ es*á sa*#/a+o' &a escasa can*i+a+ +e mine/a&es a/ci&&osos' 1ene/a&men*e cao&ini*as' pie/+e s# capaci+a+ +e #ni/ &as pa/*$c#&as s2&i+as +e a/ena3 En consec#encia' e& s#e&o se comp/ime o se co&apsa "onsideralemente( +% S#e&os compac*a+os Al /umede"erse% los suelos "om#a"tados #ueden tener un "om#ortamiento e&#ansi$o o "ola#sale% de#endiendo #rin"i#almente del inter$alo de "ar)a y del ti#o de suelo( En los suelos arenosos o limosos "asi siem#re se #resenta una tenden"ia a la redu""i'n de $olumen( Para otros suelos% si la "ar)a a#li"ada es #e,ue4a% los suelos se e&#anden al saturarse0 #or lo ,ue se #uede de+nir una "ar)a de e&#ansi'n ,ue sir$a "omo una rontera ,ue mar"a la tenden"ia al "amio de $olumen. si la "ar)a a#li"ada es mayor ,ue ella% los suelos e&#erimentan redu""i'n de $olumen( Al ser m!s #l!sti"o el suelo "on un mayor "ontenido de ar"illa% la "ar)a de e&#ansi'n es mayor y el suelo es menos "ola#sale( De a"uerdo "on este "om#ortamiento% se #uede es#erar de un terra#l*n "om#a"tado ,ue e&#erimente e&#ansi'n en la "a#a su#er+"ial y "ola#so a )randes #roundidades( El )rado de "om#a"ta"i'n tami*n inJuye en el "om#ortamiento de suelo3 Si .s*e es*á compac*a+o con #n

con*eni+o +e a1#a meno/ "#e e& 2p*imo  #na (a0a +ensi+a+' e& po*encia& +e co&apso es a&*o( MLES a< M*todo de "am#o 2K PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Se toma una muestra de suelo y se di$ide en dos #artes% se re"ortan amas /asta ,ue *stas ten)an una orma re)ular y un mismo $olumen( Se satura una de las dos "on a)ua y se "om#aran amas( Si en la #or"i'n saturada se oser$a una redu""i'n en su $olumen% el suelo #uede ser "ola#sale( < Pro#iedades índi"e Se /an desarrollado $arios m*todos de a"uerdo a sus #ro#iedades índi"e #ara identi+"ar suelos "ola#sales( Fela"i'n de $a"íos( Se de+ne "omo el "oe+"iente de "ola#so d a la rela"i'n entre eLL y e "omo d  eLLe donde eLL es la rela"i'n de $a"íos en el estado de límite lí,uido y e es la rela"i'n de $a"íos natural 7Deniso$% 8980 Nort/ey% 899<( Considerando este "oe+"iente el suelo es "ola#sale si d se en"uentra entre los límites si)uientes. ( T d T ( Límite lí,uido( El límite li,uido se /a "onsiderado "omo un indi"ador im#ortante de la "ola#sailidad del suelo( 6olt1 y 6il 7898< #ro#usieron una "arta ,ue rela"iona el límite lí,uido "on el #eso es#e"í+"o se"o( En la "ual% se #resentan "ur$as "orres#ondientes a dos $alores tí#i"os de la )ra$edad es#e"í+"a >s 7Ss<0 "ada una de ellas se#ara dos 1onas% una en la ,ue los suelos oser$ados tienden a "ola#sarse y en la otra no tienen la tenden"ia anterior( Posteriormente% >is y @ara 7892< estale"ieron un "riterio similar a tra$*s de e&#resiones o ormulas( Contenido de +nos( 6andy "ola#sailidad de suelo de

789:;<

#ro#uso

identi+"ar

la

a"uerdo "on su "ontenido de +nos y de+ni' #ara ello los "riterios #resentados en la tala ;(8(

2 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


c% P/#e(a +e conso&i+aci2n Una identi+"a"i'n m!s "on+ale se tiene lle$ando a "ao una #ruea de "onsolida"i'n( La muestra de suelo% manteniendo su "ontenido de a)ua natural% se "olo"a en el anillo de "onsolida"i'n( Las "ar)as se a#li"an #ro)resi$amente /asta al"an1ar una #resi'n de 2 Pa( Al +nal de este in"remento de "ar)a% se satura la muestra "on a)ua y se le de?a #or un día( La #ruea se "ontin3a /asta al"an1ar la "ar)a m!&ima #ro)ramada( El #oten"ial de "ola#so se de+ne "omo.

2 PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Es im#ortante /a"er notar ,ue el #oten"ial de "ola#so es solamente un indi"ador relati$o de la "ola#sailidad de suelo y no #uede utili1arse en el "!l"ulo de asentamiento #or "ola#so( Esto se dee a ,ue la deorma"i'n de "ola#so de#ende en )ran medida del ni$el de esuer1o a ,ue est! sometido el suelo antes de la satura"i'n0 "omo el #oten"ial de "ola#so es determinado solamente #ara el ni$el de esuer1o i)ual a 2 Pa% no es $!lido #ara estimar el "ola#so #ara otros ni$eles de esuer1o( De manera "om#lementaria% #ueden utili1arse #rueas de "ar)a en estado se"o y /umede"ido AS-M889K( El o?eti$o de las mismas ser! reali1ar un an!lisis "om#arati$o del "om#ortamiento del suelo en su "ondi"i'n natural% "on rela"i'n a su "om#ortamiento en "ondi"i'n /3meda( En "aso se $eri+,ue la "ola#sailidad del suelo% el PF deer! ormular las re"omenda"iones "orres#ondientes a +n de #re$enir su o"urren"ia( Las "imenta"iones "onstruidas sore suelos ,ue "ola#san 7CP< est!n sometidas a )randes uer1as "ausadas #or el /undimiento $iolento del suelo% el "ual #ro$o"a asentamiento% a)rietamiento y ru#tura% de la "imenta"i'n y de la estru"tura( Por lo tanto no est! #ermitido "imentar dire"tamente sore suelos "ola#sales( La "imenta"i'n y los #isos deer!n a#oyarse sore suelos no "ola#sales( Los #isos no deer!n a#oyarse dire"tamente sore suelos "ola#sales( Feem#la1o de un suelo "ola#sale. Cuando se en"uentren suelos ,ue #resentan "ola#so moderado y a ?ui"io del in)eniero% #o"o #roundos% *stos ser!n retirados en su totalidad antes de ini"iar las oras de "onstru""i'n y ser!n reem#la1ados #or Fellenos Controlados "om#a"tados ade"uadamente 7Fellenos "ontrolados o de in)eniería<(

2: PFOGESOF. IN>( MAFCO AN-ONIO @EFUMEN FODFI>UEB


Se ane&an $arias +)uras y talas de "orrela"iones y m*todos indire"tos

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Expansion y Colapso en Suelos

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