MECANICA DE SUELOS II
SUELOS SU ELOS ESPE ESPECI CIALES ALES
SUELO ES UNA CAPA DELGADA QUE SE HA FORMADO MUY LENTAMENTE, A TRAVÉS DE LOS SIGLOS, CON LA DESINTEGRACIÓN DE LAS ROCAS SUPERFICIALES POR LA ACCIÓN DEL AGUA, LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA Y EL VIENTO.
ORIGEN DEL SUELO El suelo constituye la interface entre las rocas del sustrato continental y la atmósfera, formándose como consecuencia de los fenómenos físicos, físicoquímicos y biológicos de intercambio que ahí se producen. El concepto de suelo es, por tanto, un concepto evolutivo. Este se forma como consecuencia de un proceso dinámico, que implica un cambio progresivo desde que la roca se pone en contacto con la atmósfera como consecuencia de la erosión, hasta su desarrollo completo.
HORIZONTES Y CAPAS DE SUELOS
CLASIFICACION DE LOS SUELOS Tienen un alto grado de concentración de granos finos de arcilla, por lo que retienen el agua encharcándola, pero no permiten su filtración. Se pueden usar para cultivar mezclándolos con humus y abonos, lo que los hace productivos en gran medida, pero tienden a agrietarse cuando son expuestos al sol durante largo tiempo.
Debido a que sus partículas están muy sueltas, son suelos porosos y permeables que dejan pasar el agua con facilidad, pero no retienen la hume
Están formados por rocas, piedras y gravillas por lo que suelen ser muy permeables impidiendo que el agua sea retenida, de la misma manera los materiales orgánicos suelen perderse en ellos, razón por la cual son improductivos para cultivar.
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.
CARACTERISTICAS: •
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contenido de humedad. condiciones climáticas. aguas subterráneas.
FORMAS DE IDENTIFICAR SUELOS EXPANSIVOS.
La alta plasticidad si observamos el terreno encontraremos grietas o rajaduras, esto se debe a la expansión y contracción constante que sufre la superficie de estos suelos cuando hay variación de la humedad.
Es uno de las principales formas usadas para ubicar suelos expansivos, los métodos más recomendados para la identificación mineralógica son: difracción de rayos x, análisis térmico diferencial, análisis químico, absorción de tinte y la microscopía electrónica. Consisten en detectar la presencia de minerales arcillosos, que pueden resultar ser expansivos. Sin embargo esta forma de identificación no es muy útil para la práctica de ingeniería ya que pueden llegar a ser muy costosos y requiere un amplio conocimiento.
Las propiedades que se busca obtener son: límite líquido y plástico, límite de contracción, contenido de coloides, expansión libre del suelo.
Estos métodos consisten en medir la expansión del suelo al saturarlo bajo diferentes condiciones de carga, graficándose las variaciones de hinchamiento para diferentes presiones aplicadas. Es universalmente aceptado que los dos parámetros que definen el Potencial de Hinchamiento son: Ensayos de laboratorio. • Presión de hinchamiento (PS) definida como la presión aplicada en laboratorio sobre una muestra de suelo expansivo para que, una vez en contacto con agua, la probeta mantenga constante su volumen inicial, es decir que la variación de volumen sea nula. • Hinchamiento libre (Hc) definido como el % de la elevación máxima para presión nula en relación a la longitud inicial de la probeta.
ALTERNATIVAS DE SOLUCION: • Inundar el suelo antes de realizar una construcción, dicha práctica es llamada “prehumectación del suelo. reemplazar el material expansivo por otro material. Otra forma de reducir o eliminar totalmente distinta los suelos expansivos es actuando sobre la estructura y el sistema de cimentación. •
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SUELOS DISPERSIVOS O ERODABLES Arcillas dispersivas o disgregadoras Arcilla natural Resistente a la erosión flujos de agua altamente erosionables a la naturaleza susceptibilidad Erosión
Defloculacion – dispersacion Reaccion al agua
CAUSAS
Las arcillas dispersivas son fácilmente erosionables debido al estado físico-químico de la fracción de la arcilla de un suelo que causa a las partículas individuales de la arcilla a deflocularse (dispersarse) y se rechazan en la presencia del agua relativamente pura. •
Las arcillas dispersivas tienen una preponderancia de cationes de sodio, en tanto las arcillas ordinarias tienen una preponderancia de cationes de calcio, potasio y magnesio en el agua de poros. •
Absorción de agua y Repulsión eléctrica de los granos de arcilla.
Reparacion de presas Tailandia
Australia (1964)
ESTADOS UNIDOS(1972)
TAILANDIA (1977)
ZIMBABUE – AFRICA (1980)
BRASIL(1977)
GRECIA(1977)
PAKISTAN(1985)
ARGENTINA(2004
TURQUIA(2011))
Sistemas de clasificación para suelos dispersivos
Tipos de suelos dispersivos
Suelos dispersivos
Suelos erodables
Concentacion de sales de sodio en el agua 4060%
Arenas finas , polvo de roca, limos no coehsivos.
COMO IDENTIFICAR LOS SUELOS DISPERSIVOS •
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Quebradas profundas y fallas por tubificación en pequeñas presas, habitualmente indican la presencia de suelos dispersivos. La erosión en grietas de los caminos, la erosión tipo túnel a lo largo de las líneas de quebradas y la erosión de intemperización o arcillas unidas en roca pueden señalar suelos potencialmente dispersivos.
Falla por tubificación de una presa debido a la presencia de suelos dispersivos
ESP
SAR
DAÑOS Es conocido que la acumulación de cationes dispersantes como el sodio en la solución del suelo, afecta negativamente algunas propiedades físicas del mismo, tales como la estabilidad estructural, la conductividad hidráulica y la tasa de infiltración, causando una reducción de su capacidad productiva y estabilizante. En las represas de tierra o terraplenes debidas a suelos dispersivos.
ocurren fallas por tubificación
Las edificaciones, de cualquier envergadura, podrían presentar problemas de asentamiento y/o colapsar debido a la socavación de sus bases. La separación de los gránulos de suelo facilita el arrastre de las partículas contribuyendo a la erosión superficial.
Presa Tinajones Ubicada en el distrito de Chongoyape. Es una presa de tierra zonificada que provee el cierre principal a las aguas embalsadas. Construída entre los años de 1965 y 1968. La presa ha presentado varias fisuras en diferentes años, realizándose varias reparaciones. El material investigado fue de la corona de la presa principal en la progresiva Km 2+100.
Grieta producida en el talud aguas arriba de la Presa Tinajones
SOLUCIONES EN SUELOS DISPERSIVOS •
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La recuperación de tierras se aplica yeso, cal viva, entre otros productos, (bajar el pH) 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. 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.
SUELOS COLAPSABLES Son suelos que generalmente son de origen eólico, cuya estructura está ligeramente cementada por sales acarreadas por la brisa marina, con lo cual adquieren una resistencia aparente. Son suelos en estado metaestable, que generalmente se presentan en áreas desérticas. En la actualidad se incluyen en este grupo de suelos a aquellos fuertemente cementados por sales solubles, que sufren grandes asentamientos por la lixiviación de dichos materiales.
CARACTERÍSTICAS DE ESTOS SUELOS:
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¿QUE ES UN COLAPSO? Se definen como colapso a cualquier disminución rápida de volumen del suelo, producida por el aumento de cualquiera de los siguientes factores: •
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Contenido de humedad (w) Grado de saturación (Sr) Tensión media actuante (τ) Tensión de corte (σ) Presión de poros (u)
DONDE SE LOCALIZA EN MAYORIA EN EL PERU •
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TIPOS DE SUELOS COLAPSABLES •
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Estos depósitos consisten en materiales transportados por el viento, el cual forma dunas, depósitos tipo loess, playas eólicas y grandes depósitos de ceniza volcánica. Consisten principalmente de depósitos de sedimentos sueltos a carreados por el agua, los cuales forman abanicos fluviales y flujos deslizantes. Estos materiales pueden ser depositados por una avenida repentina o flujo de lodo derivado de pequeñas cuencas colectoras, sujetas a aguaceros poco frecuentes. Estos suelos son producto del intemperismo y la desintegración y alteración mecánica de rocas madres. Las partículas de material residual pueden variar de tamaño, de grandes fragmentos de gravas a arenas, limos, coloides y en algunos casos material orgánico.
