MECÁNICA DE SUELOS
TEMA II ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS OBJETIVOS DIFERENCIAR LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL SUELO
CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE
ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS GRANULARES
CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE
ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS COHESVOS
CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE MINERALES ARCILLOSOS
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS OBJETIVOS DIFERENCIAR LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA ESTRUCTURA DEL SUELO
CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE
ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS GRANULARES
CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE
ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS COHESVOS
CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE MINERALES ARCILLOSOS
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Produce una respuesta a los cambios exteriores ambientales, tales como cargas, agua, temperatura y otros.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS m Va 1
Gaseosa
m Vw 3
Liquida
Wa
m 1
m Vv 4
m Vs 6
Sólida
m Ww 2
Ws
m 6
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Aire, metano
AGUA
Minerales. Materia orgánica. Productos de meteorización. •
•
•
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS EN GENERAL DEPENDE DE: Tamaño de los granos del suelo. Forma de los granos del suelo. Distribución de los granos del suelo.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
Estructura de los suelos granulares Estructura de los suelos cohesivos
Estructura de los suelos granulares TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO La variedad de tamaño es limitada, va desde fragmentos menores de 3 hasta partículas mayores a 0.075 mm (bien gradado y mal gradado).
Disposición influenciada por el peso de los granos.
Los suelos no cohesivos mayormente pueden ser encontrados en depósitos transportados en los que el
Estructura de los suelos granulares FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO Prevalece
la forma equidimensional
Las tres dimensiones de las partículas son de magnitud comparable.
Proviene de la meteorización.
(Acción de los agentes desintegradores).
Forma desde angulosa hasta redondeada.
-Forma angulosa : Típica de arena y gravas residuales y arenas marinas. - Forma redondeada: Frecuente en las arenas y gravas de río y arenas eólicas.
Baja compresibilidad en condiciones estáticas y alta en
Estructura de los suelos granulares DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO Condicionada por el tamaño y forma de los granos del suelo.
Estructuras simples
Estructuras en panal
Estructura de los suelos granulares
Estructuras simples (Suelta y densa o bien arreglada)
-Las fuerzas de gravedad se imponen sobre las fuerzas interparticulares. -El peso influye en la distribución. -Su comportamiento bajo cargas estáticas es bueno y ante cargas dinámicas depende de la
Estructura de los suelos granulares Suelos densos y sueltos
a) Arreglo ideal con partículas que varían de grandes a
b) Misma estructura de a) pero los tamaños pequeños
Estructura de los suelos granulares Arreglo (packing)
Arreglo cúbico
Arreglo rómbico
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Relación de vacíos: e
V v V s
Densidad: Grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, dejando espacios vacíos entre ellos en mayor o menor cantidad.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Se mide usando la Densidad relativa (Dr):
Dr (%)
e Max. e Max.
e emin .
*100
Dr tiende a 0% en suelos sueltos
Dr tiende a 100% en suelos densos
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Se tienen: Suelos densos: Con mayor grado de acomodo entre sus partículas, mayor gama de tamaños, menor relación de vacíos y mayor compacidad. Suelos sueltos: Con menor grado de acomodo entre sus partículas, uniformidad de tamaños, mayor relación de vacíos y menor compacidad.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Condición del suelo
Dr (%)
Muy suelta
0 - 20%
Suelta
20% – 40%
Medianamente compacta
40% – 70%
Compacta
70% – 90%
Muy compacta
Identificación del terreno Fácilmente removida con el dedo pulgar o el puño. Menor facilidad para remover con el puño, fácilmente paleada. Paleada con dificultad. Requiere aflojamiento con pico para paleo a mano.
90% – 100% Requiere equipos pesados
Estructura de los suelos granulares
Estructuras en panal:
-Pequeños granos redondeados depositados en aguas tranquilas que forman arcos imperfectos, con pocos puntos de contacto. - Fuerza de gravedad e interparticu-
lares en el mismo orden. - Gran cantidad de vacíos. - Soportan bajas cargas estáticas y
fallan violentamente bajo
Estructura de los suelos granulares COMPOSICIÓN MINERALÓGICA Minerales predominantes: Silicatos, principalmente feldespatos de potasio, sodio o calcio, olivino serpentina, óxidos (magnetita, corindon), Carbonatos (calcita, dolomita) y Sulfatos (anhidrita y yeso).
La composición mineralógica no es determinante
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura de los suelos granulares Estructura de los suelos cohesivos
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS EN GENERAL DEPENDE DE: Tamaño de los Granos del Suelo. Forma de los Granos del Suelo. Distribución de los Granos del Suelo.
Estructura de los suelos cohesivos La macroestructura de los depósitos de suelo fino (estratigrafía) tiene gran influencia en la ingeniería práctica; la microestructura es más importante para comprender el comportamiento
Estructura de los suelos cohesivos TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO
Partículas menores de 0,002 milímetros. Son muy livianos y dominan las fuerzas superficiales.
Estructura de los suelos cohesivos FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO
Prevalece la forma laminar y tubular.
En estos materiales la influencia de la forma es muy importante.
La relación área volumen es grande.
Alta
actividad superficial (Adhesión de agua y la atracción entre las partículas). As = Superficie / Volumen Alta
compresibilidad bajo cargas estáticas y baja en cargas dinámicas.
Estructura de los suelos cohesivos DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO En los suelos finos los granos se disponen en:
Estructuras dispersas
Estructuras floculadas
Estructura de los suelos cohesivos Tipos de estructura en los suelos cohesivos:
ESTRUCTURA DISPERSA ESTRUCTURA FLOCULADA
Estructura de los suelos cohesivos
Estructuras dispersas:
-Las partículas tienen igual carga y se repelen. -Forman estructuras impermeables y densas (e baja). - Pueden haber granos redondeados
ESTRUCTURA DISPERSA
Estructura de los suelos cohesivos
Estructuras floculadas:
- Un electrolito altera las cargas de
las partículas y se forman flóculos. - Fuerte adherencia en los puntos de unión. - Alta porosidad y relación de vacíos. - Muy compresibles bajo cargas estáticas y resistentes a cargas dinámicas.
ESTRUCTURA
Estructura de los suelos cohesivos
Estructuras panaloides:
- Típica de grano fino por sedimentación en un medio continuo. Normalmente agua. - Las partículas se adhieren unas a otras formando un conjunto a modo de panal. - Gran cantidad de vacíos.
Estructura de los suelos cohesivos DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO Determinada por: Fuerzas
interparticulares
Enlaces de hidrógeno Enlaces iónicos Enlaces de Van Der Waals
Minerales
arcillosos
Caolinitas
Montmorilonitas
Estructura de los suelos cohesivos COMPOSICIÓN MINERALÓGICA Los agentes de descomposición actúan sobre las rocas para producir arcilla, las cuales están constituidas básicamente por silicatos de aluminio hidratados, y en menor proporción silicatos de magnesio y hierro. Agentes de descomposición
Silicatos de aluminio hidratados, y en menor proporción silicatos de magnesio y hierro.
Estructura de los suelos cohesivos Minerales arcillosos: Son el producto de la descomposición química de las rocas por hidratación de sus componentes menos estables. Su tamaño es menor a 2 micras, llegando hasta partículas coloidales. Su masa se vuelve plástica al mezclarse con el agua.
Su estructura es cristalina y complicada, sus átomos se disponen en forma laminar. Tipo de láminas presentes en los minerales arcillosos: -Silícicas
Estructura de los suelos cohesivos LAMINAS SILÍCICAS: Formadas por 1 átomo de silicio y 4 de oxígeno, arregladas en forma de tetraedro. Los tetraedros se unen indefinidamente compartiendo un átomo de oxígeno constituyendo una retícula laminar.
Estructura de los suelos cohesivos LAMINAS ALUMÍNICAS: Formadas por 1 átomo de aluminio y 6 de oxígeno y/o hidroxilos, arregladas en forma de octaedro. Estos se agrupan indefinidamente compartiendo un átomo de oxígeno y constituyen así una retícula laminar.
Estructura de los suelos cohesivos
GRUPO DE MINERALES ARCILLOSOS
De acuerdo al arreglo reticular se clasifica en: Caolinítas Montmorilonítas Ilítas
Estructura de los suelos cohesivos
CAOLINÍTAS :
Formadas por una lámina silícica y una alumínica superpuestas indefinidamente. La unión es firme y no permite la penetración de moléculas de agua, dado que la actividad superficial es pequeña La caolinita es el mineral arcilloso menos activo.
Estructura de los suelos cohesivos
MONTMORILONÍTAS :
Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas superpuestas indefinidamente. La unión entre retículas es muy débil y las moléculas de agua se introducen a la estructura con facilidad. Usadas en la estabilización de excavaciones. Ejemplo: lodo bentonítico.
Estructura de los suelos cohesivos
ILÍTAS :
Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas que se superponen indefinidamente y que tienden a formas grupos por la presencia de iones de potasio, reduciéndose así el área expuesta al agua. Usadas en la confección de agregados livianos. Su expansibilidad es mayor que las
Estructura de los suelos cohesivos CAOLINÍTA
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ESTRUCTURAS COMPUESTAS
Armazón de granos redondeados sin cohesión que se mantienen unidos por un agente cementante.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Agentes cementantes: Arcilla. Carbonatos. Óxido
de Calcio. Sílice Coloidal.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS
-Estructura matriz -Estructura de unión de puntos -Estructura de unión total
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS
Ligante o Material Cementante
Ligante o Material Cementante
Estructura matriz Ligante Suelto Ligante Compacto
Estructura unión total
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura matriz
Ligante o Material Cementante
- Volumen cementante mayor que el de granos.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Estructura de unión de puntos
Ligante Suelto Ligante Compacto
- Material cementante concentrado en puntos de contacto.
Son rígidas, incompresibles y resistentes a choque y vibración
