Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
CURSO : MECÁNICA DE SUELOS
TEMA : SOLUCIÓN A SUELOS EXPANSIVOS, COLAPSABLES
Y DISPERSIVOS
DOCENTE : ING. SHEYLA YULIANA CORNEJO RODRIGUEZ
ALUMNO : MEDINA DOMINGUEZ, Deyvin
CICLO : IV
Trujillo – Perú
2014
TIPOS DE SUELOS
SUELOS EXPANSIVOS:
Se conocen como suelos expansivos aquellos que presentan expansiones o contracciones, ósea cambios de volumen cuando varía su humedad o contenido de agua. Los materiales de arcilla, tienen la capacidad de absorber una gran cantidad de agua y retenerla debido a su estructura, el agua produce el incremento del volumen en el material mencionado anteriormente y también una drástica reducción del volumen cuando el agua que retenía se seca.
Los suelos expansivos resultan ser un gran problema para la construcción, porque los incrementos del volumen no se presentan de una manera uniforme, sino todo lo contrario al producirse incrementos en distintas zonas y al momento de contraerse generan asentamientos, que pueden dañar severamente las estructuras.
ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN:
Pre humectación del suelo
La teoría de pre-humectar el suelo antes de la construcción está basada en el hecho de que si al suelo se le permite que se expanda antes de la construcción y si luego la humedad del suelo es mantenida, no es de esperar cambios volumétricos y por lo tanto no es esperable daños sobre la estructura. La experiencia indica que en las áreas cubiertas por una losa, contrapiso, pavimento, etc., el contenido de humedad del suelo rara vez decrece. Si uno inunda el suelo, una vez que el suelo se hinche hasta su máximo potencial, la migración del contenido de humedad hacia la parte de suelo subyacente que se encuentra menos húmeda induce nuevas expansiones del suelo diferidas en el tiempo. Este proceso puede continuar durante cerca de 10 años. El tiempo requerido para lograr una adecuada humectación del suelo, aunque no sea necesario llegar a la saturación, es de al menos uno o dos meses, lo que puede ser considerado como demasiado largo. Además es muy cuestionable el hecho de que se obtenga una variación uniforme en el contenido de humedad del suelo en las áreas pre-humectadas. Los suelos arcillosos, que son los potencialmente expansivos, son muy difíciles de pre-humectar siendo lo más factible que el agua penetre a través de fisuras, etc., no lográndose una humectación pareja del suelo. Este método de inundación previa puede resultar útil para la cimentación mediante losas, construcción de pavimentos, canales, etc., pero no es adecuado para cimentaciones aisladas (tipo patín).La razón es que el pre-humectar el suelo conlleva a reducir en una forma muy significativa los parámetros resistentes del suelo, lo que lo hace inadecuado para el apoyo de cimientos aislados.
Reducción de la Densidad del Suelo:
Este método es naturalmente válido cuando la cimentación se debe hacer sobre un material a terraplenar, o en aquellos casos en que se procede a la sustitución del suelo.
La magnitud del asentamiento en un relleno depende de la densidad alcanzada en la compactación, el contenido de humedad de la compactación, el método de compactación y la carga que se aplique sobre el relleno Estos dos últimos están impuestos por el equipo usualmente disponible en la obra durante la compactación y la sobrecarga impuesta por la obra, de manera que sobre lo que podemos actuar es fundamentalmente sobre los dos primeros
Se puede apreciar el hecho de que las arcillas expansivas expanden poco cuando son compactadas a densidades bajas y alto contenido de humedad, pero expanden mucho cuando son compactadas a densidades altas y bajos contenidos de humedad.
La principal razón de que el contenido de humedad es importante durante la compactación es que el contenido de humedad es un controlador del grado de densidad alcanzado, y no tanto por el hecho de que un alto contenido de humedad haga reducir sensiblemente la expansión. El elemento fundamental para controlar la expansión es el grado de densidad alcanzado.
Ya en el año 1959 Dawson aconsejaba que en suelos expansivos se debía controlar no sólo el alcanzar un grado de compactación mínimo, sino también un valor máximo.
Sustitución del Suelo Expansivo:
Una alternativa simple de cimentar una losa o un patín en un material expansivo es remplazar el material expansivo por otro que no lo sea.
Control de humedad
El suelo debe ser excavado a la misma profundidad que el peso del suelo contrarreste el levantamiento del mismo, se pondrá un material plástico sobre toda la superficie de la excavación. La humedad alojada a una profundidad igual al cambio de volumen es controlada por el peso del material sobre puesto y el peso de la construcción. La humedad superficial podrá controlarse por medio de una capa de arena graduada de 0.30 a 1 m o tal vez un poco más gruesa que permita el flujo de agua en forma capilar, y mantendrá una uniformidad del contenido de agua en la arcilla. Si bien es relativamente sencillo sacar el agua libre que se ha introducido en la obra para la construcción de una fundación, realizando los drenajes adecuados ya sean superficiales o subterráneos a tales efectos, pero sin embargo no es tan sencillo el impedir la migración de la humedad desde el exterior de un local hacia el interior de un área cubierta. Para impedir la infiltración de aguas superficiales se puede disponer de:
Para impedir la infiltración de aguas superficiales se puede disponer de:
Barreras horizontales
Contra la humectación del suelo alrededor de la construcción a través de: membranas, construcción de veredas perimetrales, pavimentos asfálticos, drenaje adecuado.
Barreras verticales
Alrededor de la construcción para impedir las variaciones estacionales en el contenido de humedad del suelo también mediante el uso de membranas, concreto, etc.
SUELOS COLAPSABLES:
Muchos de los fenómenos que determinan el comportamiento de los suelos son complejos y no pueden siempre reducirse a causas puramente mecánicas, sino que muchas veces intervienen factores de otra índole (químicos, ambientales, etc.), provocando un comportamiento singular del terreno. En algunos suelos, estos factores "no mecánicos" tienen una importancia capital y son objeto de un estudio particular. Dicho grupo de suelos es conocido genéricamente como "suelos estructuralmente inestables".
Uno de los principales fenómenos que afectan a algunos de estos suelos es el colapso brusco de su estructura intergranular, denominándose a los suelos que presentan estas características: suelos colapsables. En estas notas se analizarán exclusivamente aquellos suelos en los cuales el colapso es provocado por humedecimiento.
ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN:
Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por modificación de su granulometría
En este apartado se incluyen aquellos métodos de estabilización consistentes en la mezcla y posterior compactación de suelo colapsable con otros materiales (arena, gravas) a efectos de conseguir mayor resistencia y mayor rigidez. Este tipo de estabilización es de amplio use en la ingeniería vial, en la construcción de bases y de sub-bases.
Métodos de mejoramiento por medio del reemplazo del suelo colapsable por suelo no colapsable
Este tipo de estabilización se realiza principalmente en terrenos con suelos potencialmente colapsables, en los cuales la presencia de cargas adicionales en superficie puede generar asentamientos adicionales ante un incremento de la humedad del suelo. Así, una parte del suelo colapsable superficial, ubicado directamente debajo de las fundaciones, es excavado, extraído y reemplazado por otro material más competente. Los materiales generalmente utilizados son los siguientes: el mismo suelo extraído, compactado y eventualmente estabilizado granulométricamente; arena compactada o suelo cemento compactado. La elección del tipo de material está condicionado generalmente por variables técnico económicas. Los espesores de estos mantos son variables (1 a 4 m) dependiendo del tipo de cargas y de las características del proyecto. Por ejemplo en algunos proyectos, los condicionantes pueden ser los asentamientos diferenciales (edificios), en cambio en otros (canales), no sólo importa disminuir la probabilidad que se produzca el colapso, sino también lograr una capa de suelo más impermeable. Este tipo de metodología ha sido utilizada con éxito en numerosos países y en innumerables tipos de obras. También es frecuente el empleo de esta metodología en forma conjunta con otro tipo de estabilización profunda, cuando se presentan mantos de suelos colapsables profundos y con espesores muy dispares.
Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por compactación
Este grupo comprende varias de las metodologías usadas en suelos colapsables para reducir los vacíos, de modo de eliminar la colapsabilidad, reducir la permeabilidad y aumentar la capacidad de carga. Esto se realiza utilizando fuerzas estáticas o dinámicas, o bien a través de la inyección de lechadas
SUELOS DISPERSIVOS
Las arcillas dispersivas son aquellas que por la naturaleza de su mineralogía y la química del agua en los suelos, son susceptibles a la separación de las partículas individuales y a la posterior erosión a través de grietas en el suelo bajo la filtración de flujos.
Estas arcillas erosionan rápidamente en presencia del agua cuando las fuerzas repulsivas que actúan entre las partículas de arcilla exceden a las fuerzas de atracción (Van der Waals) de tal forma que las partículas son progresivamente separadas desde la superficie entrando a una suspensión coloidal. Por esta razón estas arcillas son llamadas arcillas "defloculadas", "dispersivas" o "erodibles". Son suelos altamente erosivos a bajos gradientes hidráulicos del flujo del agua, e incluso en algunos casos en agua en reposo
ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN:
A continuación se mencionarán las diversas soluciones para mitificar el problema de los suelos dispersivos para la construcción y la agricultura.
Este tipo de suelos padece una destrucción de su estructura, y por tanto al disminuir su porosidad, utilizar el lavado para su corrección no es muy aconsejable, debido a la deficiencia de su drenaje. La recuperación, por tanto, tiene que ser abordada mediante la eliminación de sodio de cambio (rebajar el pH) aplicando yeso, cal viva, entre otros productos, que reaccionarían con el carbonato sódico, formando carbonato cálcico y sulfato sódico (álcali blanco). Es necesario implantar cultivos, a ser posible de regadío y resistentes a las sales, así como la incorporación de enmiendas orgánicas.
La enmienda con yeso representa una alternativa adecuada para corregir problemas de suelos dispersivos. La adición de yeso, mediante la disminución del Na intercambiable, produce una recuperación en las condiciones físicas del suelo, repercutiendo en un incremento de la productividad de forraje y posibilitando una mejor utilización del fertilizante por parte del cultivo.
En la agricultura, se utilizan fertilizantes de bajo contenido sódico y mayor contenido de calcio a fin de abonar el suelo y reducir su salinidad. Si el agua de riego es de baja calidad, se recomienda utilizar bajas dosis de fertilizante pero aplicarlo frecuentemente.
Cuando se ha identificado la extensión y la profundidad de la zona dispersiva se puede proceder a la remoción del suelo erosionable, siempre que este procedimiento sea económicamente factible.
Para las carreteras se utiliza una combinación de drenajes, sub-drenajes, pavimentos impermeables y reglamentos para el uso de agua con el fin de crear una restricción severa del humedecimiento.
En un terraplén debidamente gradado se puede realizar un "recubrimiento impermeable" este recubrimiento se realiza colocando una capa doble geotextil impermeable debajo, y geotextil no tejido encima.
En las laderas con una pendiente <20% se realiza un recubrimiento vegetativo que consiste en sembrar especies vegetales sobre geomalla, diseñada para el efecto, con restricciones laterales en maderas o cañas colocadas paralelamente a la curva de nivel.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.um.edu.uy/_upload/_descarga/web_descarga_204_Accindesuelosexpansivos..Nmero4.pdf
http://www.docentes.unal.edu.co/aepazgon/docs/Suelos%20Colapsables.pdf
http://www.monografias.com/trabajos76/suelos-dispersivos/suelos-dispersivos2.shtml
