Tema 2. Estructura de Los Suelos_imprimir

5/17/2018

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MECÁNICA DE SUELOS

TEMA II ESTRUCTURA DE LOS SUELOS http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Tema2.EstructuradeLosSuelos_imprimir -slidepdf.com

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

 ESTABLECER DIFERENCIAS ENTRE LA ESTRUCTURA DE SUELOS GRANULARES Y SUELOS COHESIVOS

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ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Produce una respuesta a los cambios exteriores ambientales, tales como cargas, agua, temperatura y otros.


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ESTRUCTURA DE LOS SUELOS m Va 1

Gaseosa

m Vw 3

Liquida

Wa

m 1

m Vv 4

m Vs 6

m Ww 2

Ws

m 6

Sólida

ELEMENTOS DEL SUELO


DIAGRAMA DE FASES

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ESTRUCTURA DE LOS SUELOS Aire, metano

AGUA

Minerales. Materia orgánica. Productos de meteorización. •

•

•


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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. Composición mineralógica. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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ESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Estructura de los suelos granulares Estructura de los suelos cohesivos http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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Estructura de los suelos granulares Tema2.EstructuradeLosSuelos_imprimir -slidepdf.com

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 viento y el agua ha removido los coloides y las arcillas. 


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Estructura de los suelos granulares

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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

condiciones dinámicas.


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DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO Condicionada por el tamaño y forma de los granos del suelo. 

Estructuras simples 

Estructuras en panal


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Estructuras simples (Suelta y densa o bien arreglada)

-Las fuerzas delas gravedad imponen sobre fuerzasse interparticulares. -El peso influye en la distribución. -Su comportamiento bajo cargas estáticas es bueno y ante cargas dinámicas depende de la densidad del suelo.


ESTRUCTURA SIMPLE 11/46

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Suelos densos y sueltos

a) Arreglo ideal con partículas que varían de grandes a pequeños (distribución granulométrica bien gradada)


b) Misma estructura de a) pero los tamaños pequeños han sido removidos (pobremente gradada)

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Arreglo (packing)

Arreglo cúbico simple


Arreglo rómbico 13/46

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Relación de vacíos: V v e

V s

Densidad: Grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, dejando espacios vacíos entre ellos en mayor o menor cantidad. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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Se mide usando la Densidad relativa (Dr): e Dr (%)

e

Max.

e Max.

emin .

*100

Dr tiende a 0% en suelos sueltos  Dr tiende a 100% en suelos densos 


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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.

Distribución granulométrica bien gradada


Distribución granulométrica mal gradada

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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 para aflojar el material, o incluso de explosivos.


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Estructuras en panal:

-Pequeños granos redondeados depositados en aguas tranquilas que formanpuntos arcos imperfectos, con pocos de contacto. - Fuerza de gravedad e interparticu-

lares en el mismo orden. - Gran cantidad de vacíos. - Soportan bajas cargas estáticas y

fallan violentamente bajo dinámicas.


ESTRUCTURA EN PANAL 18/46

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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


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Estructura de los suelos granulares Estructura de los suelos cohesivos http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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EN GENERAL DEPENDE DE: Tamaño de los Granos del Suelo. Forma de los Granos del Suelo. Distribución de los Granos del Suelo. Composición Mineralógica. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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Estructura de los suelos cohesivos Tema2.EstructuradeLosSuelos_imprimir -slidepdf.com

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 del suelo.


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Estructura de los suelos cohesivos

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TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO 



Partículas menores de 0,002 milímetros. Son muy livianos y dominan las fuerzas superficiales.


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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.

Son Hidrófilos (atraen al agua).


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DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO En los suelos finos los granos se disponen en: 

Estructuras dispersas  Estructuras floculadas



Estructuras panaloides


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Tipos de estructura en los suelos cohesivos:

ESTRUCTURA DISPERSA ESTRUCTURA FLOCULADA

ESTRUCTURA PANALOIDE http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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Estructuras dispersas:

-Las partículas tienen igual carga y se repelen. -Forman estructuras impermeables y densas (e baja). - Pueden haber granos redondeados

ESTRUCTURA DISPERSA

produciendo alteraciones locales. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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

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. - Es una estructura panaloide compuesta.


ESTRUCTURA FLOCULADA 28/46


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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 PANALOIDE http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO Determinada por:

Fuerzas

interparticulares

Enlaces de hidrógeno  Enlaces iónicos  Enlaces de Van Der Waals Caolinitas Montmorilonitas  Ilitas 

Minerales

arcillosos


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COMPOSICIÓN MINERALÓGICA 

Los agentes de descomposición actúan sobre las rocas para

producir arcilla, las hidratados, cuales están básicamente silicatos de aluminio y enconstituidas menor proporción silicatos por de magnesio y hierro. Agentes de descomposición Silicatos de aluminio hidratados, y en menor proporción silicatos de magnesio y hierro.

La constitución mineralógica es determinante en su comportamiento http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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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 - Alumínicas http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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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.




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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 y constituyen así una retícula laminar. un átomo de oxígeno


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


GRUPO DE MINERALES ARCILLOSOS

De acuerdo al arreglo reticular se clasifica en: Caolinítas Montmorilonítas Ilítas


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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. Son usadas en la fabricación de porcelana. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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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. Son un grupo muy activo que por su afinidad con el agua tienen potencial de hinchamiento o expansión grande. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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


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 caolinitas y menor que las montmorilonitas. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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CAOLINÍTA

MONTMORILONÍTA


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ESTRUCTURAS COMPUESTAS

Armazón de granos redondeados sin cohesión que se mantienen unidos por un agente cementante. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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Agentes cementantes: Arcilla.

Carbonatos. Óxido

de Calcio. Sílice Coloidal. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS

-Estructura matriz -Estructura de unión de puntos -Estructura de unión total


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TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS

Ligante o Material Cementante


Estructura matriz Ligante Suelto

Estructura unión total

Ligante Compacto

Estructura unión de puntos http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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Estructura matriz


- Volumen cementante mayor que el de granos. - Si el cementante es arcilla adquiere sus propiedades físicas. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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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. - El cementante puede ser ablandado por el agua. http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-estructura-de-los-suelosimprimir

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Estructura de unión total -Los granos redondeados se tocan unos con otros y el material cementante está dentro de los poros del suelo. -Se depositan primero los granos y después el cementante. -Tiene baja relación de vacíos, son rígidos e incompresibles y no son ablandados por el agua.



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