Universidad de San Carlos de Guatemala Faculta de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil
Mecánica de suelos 1 Ing. Omar Enrique Medrano Aux. Julia Gómez
TAREA PREPARATORIA PARA EL SEGUNDO PARCIAL Resuelva los siguientes problemas: 1. Para una prueba en Laboratorio de permeabilidad bajo carga constante, se dan los siguientes valores: L = 250 mm y A = 105 cm 2. Si el valor de k = 0.014 cm/s y debe mantenerse una tasa de flujo de 120 cm 3/min a través del suelo, ¿Cuál es la diferencia de carga h a través de la muestra? Determine también la velocidad de descarga bajo las condiciones de la prueba. 2. Para una prueba de permeabilidad con carga variable, se dan los valores: Longitud de la muestra de suelo = 381 mm Área de la muestra de suelo = 19.4 cm 2 Área de la bureta = 0.97 cm 2 La diferencia de carga en el tiempo t = 0 es de 635 mm La diferencia de carga en el tiempo t = 8 min es de 305 mm
a. Determine la permeabilidad del suelo en cm/s. b. ¿Cuál es la diferencia de carga en el tiempo t = 4 min? 3. Determinar la presión total de poro e intergranular en los planos A, B y C mediante los datos proporcionados y las condiciones de los estratos que se muestran en la figura. Asumir que no existe ascensión capilar arriba del nivel freático y que ahí la arena esta seca. Superficie del suelo 0
h. 2.0 m γs=1,700 kg/m3, Arena limosa n.f
A
h. 2.20 m, γsat=2,000 Kg/m3, Arena limosa B
h. 3.50m, γsat=1,755 Kg/m3, Arcilla impermeable C
4. Un perfil de suelo se muestra en la figura. Calcule los valores valores de σ, u y σ’ en los puntos A, B, C y D. D. Grafique la variación de σ, u y σ’ con la la profundidad. Se dan los valores en la tabla.
Estrato No. I II III
Espesor (m) H1 = 4 H2 = 5 H3 = 6
Peso específico (kN/m3) γd = 17.3 γsat = 18.9 γsat = 19.7
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A Estrato I arena seca Nivel del agua freática
H1 B
Estrato II arena
H2 C
Estrato III arcilla
D
H3
Roca
4. Un perfil de suelo se muestra en la figura anterior . Calcule los valores de σ, u y σ’ en los puntos A, B, C y D. Grafique la variación de σ, u y σ’ con la profundidad. Se dan los valores en la tabla.
Estrato No. I II III
Espesor (m) H1 = 3 H2 = 4 H3 = 2
Peso específico (kN/m3) e = 0.4, G s = 2.62 e = 0.60, Gs = 2.68 e = 0.81, G s =2,73
5. Un perfil de suelo se muestra en la figura. a. Calcule el esfuerzo total, la presión de poro del agua y el esfuerzo efectivo en los puntos A, B y C. b. ¿Cuánto debe ascender el nivel del agua freática para que el esfuerzo efectivo en el punto C sea de 104 kN/m 2? A
4m B
Arena seca e = 0.61 Gs = 2.66
Arena saturada e = 0.48 Gs = 2.67
5m
C Arcilla
Nivel del agua freática
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6. Se llevó a cabo una prueba de corte directo en un espécimen de arena seca con un esfuerzo normal de 140 kN/m 2. La falla ocurrió bajo un esfuerzo cortante de 94.5 kN/m 2. El tamaño del espécimen probado fue de 50 mm X 50 mm X 25 mm (altura). Determine el ángulo de fricción Φ. Para un esfuerzo normal de 84 kN/m2, ¿qué fuerza cortante se requiere para ocasionar la
falla en el espécimen? 7. El tamaño de un espécimen de arena en una prueba de corte directo fue de 50 mm X 50 mm X 30 mm (altura). Se sabe que, para la arena, T an Φ = 0.65/e (donde e = relación de vacíos) y que la densidad los sólidos G s = 2.65. Durante la prueba se aplicó un esfuerzo normal de 140 kN/m2. La falla ocurrió bajo un esfuerzo cortante de 105 kN/m2. ¿Cuál fue el peso del espécimen de arena? 8. La envolvente de falla del esfuerzo efectivo de una arena se expresa como τf = σ’ tan 41°. Se llevó a cabo una prueba triaxial drenada sobre la misma arena. El espécimen falló cuando el esfuerzo desviador alcanzó el valor de 400.5 kN/m 2. ¿Cuál fue la presión de confinamiento en la cámara durante la prueba? 9. Dados los siguientes resultados de las pruebas triaxiales consolidadas sin drenadar. Presión de confinamiento (kN/m ) Presión ultima desviador (kN/m ) Presión de poro (kN/m )
120 137 28
200 200 86
320 283 147
Determinar los parámetros de corte y cohesión efectivos 10. Para una arcilla normalmente consolidada, los resultados de una prueba triaxial drenada son los siguientes:
Presión de confinamiento en la cámara = 150 kN/m 2 Esfuerzo desviador en la falla = 275 kN/m2
Determine el ángulo de fricción del suelo Φ.
11. De acuerdo a la siguiente ecuación:
Esta relación es el criterio de falla de Morh-Coulomb expresada en términos de los esfuerzos de falla. Una prueba consolidada no drenada sobre una arcilla normalmente consolidada dio los siguientes resultados:
Calcule el ángulo de fricción interna consolidado no drenado cuando c = 0
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12. Los resultados de dos pruebas triaxiales drenadas en una arcilla saturada son los siguientes: Espécimen I: Espécimen II:
presión de confinamiento en la cámara = 69 kN/m 2. esfuerzo desviador en la falla = 213 kN/m 2. presión de confinamiento en la cámara = 120 kN/m 2. esfuerzo desviador en la falla = 258.7 kN/m 2.
Calcule los parámetros de la resistencia cortante del suelo.
TOTAL DE EJERCICIOS A RESOLVER SE ENTREGARA UNICAMENTE, UN DÍA HABIL DE CLASES ANTES DEL PRIMER EXAMEN PARCIAL.
