clasificacion de suelos

Clasificacin de suelos

(84.07) Mecnica de Suelos y Geologa

FIUBA

ndice

Origen de los suelos y sistema de clasificacin Suelos gruesos

d

e

s

u

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l

o

s

Suelos finos Carta de clasificacin de suelos

l

a

s

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f

i

c

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c

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n

d

Fisicoqumica de las arcillasCl

Origen de los suelos: suelos residuales

d

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o

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l

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c

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C

l

Origen de los suelos: suelos transportados

d

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l

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s

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c

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C

l

Origen de los suelos: suelos transportados

d

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s

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c

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c

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n

d

Depsito deltaico

C

l Depsito deltaico

Depsito fluvio - glaciaico

Partculas del suelod

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d

C

l

Clasificacin de suelosd

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s

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l

o

s

La clasificacin le da elnombre a un sueloD fi l l l

l

a

s

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f

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c

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c

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n

d Define lo que el suelo es Grava (G: gravel)

C

l

Arena (S: sand) Limo (M: silt) Arcilla (C: clay)

Clasificacin de suelos

La clasificacin de suelos agrupa materiales con propiedades fsicas, mecnicas e hidrulicas similaresd e

s

u

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l

o

s

similares Suelos gruesos (Arenas y Gravas)

Las partculas se tocan entre s (fuerzas de masa)l as

i

f

i

c

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c

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n

d

Las partculas se tocan entre s (fuerzas de masa) Controla: granulometra, forma y dureza de partculas

Suelos finos (Limos y Arcillas)

C

l

Suelos finos (Limos y Arcillas) Las partculas no se tocan entre s Las partculas tienen cargas elctricas (f. superficiales)Las partculas tienen cargas elctricas (f. superficiales) Controla: capacidad de absorber agua

Clasificacin de suelos: el rango limos - arcillas

d

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s

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o

s 100 50 20 m

l

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C

l

10 2 1 m10 2 1 m

ndice


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s

Granulometra Esfericidad y redondez

S l fila

s

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f

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d


C

l

Fisicoqumica de las arcillas

Suelos gruesos

Fraccin suelo: tamao menor a 75mm (criba 3)Tamao grava: 75mm a 4.75mm (tamiz #4)

d

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s

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s

Tamao arena: 4.75mm a 74m (tamiz #200)Suelo grueso: P#200 < 50%

l

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d

C

l

Granulometra por va secad

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C

l

Curvas granulomtricas tpicasd

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C

l

Granulometra por va seca

Coeficiente de uniformidad

d

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s

C = D60

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d

Cu = D10

Coeficiente de curvaturaCl

C D302

Cc = 30D60 D10

Clasificacin de suelos gruesos limpios

Suelo grueso limpio: P#200 < 5% Si R#4 > 50% R#200 Grava (G)

d

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s

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o

s

Si R#4 < 50% R#200 Grava (S) Si S y Cu >6 y 1

Ejercicio de clasificacin de suelos gruesos limpios

d

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o

s

l

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C

l

Granulometra por va hmeda

( )

18

2 GGDV s =Hidrometra: aplica ley de Stokes

d

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l

o

s

85%90%95%

100%%

PASA

l

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d

55%60%65%70%75%80%

C

l

25%30%35%40%45%50% I

IIIIIIVVVIVII

0%5%

10%15%20%25%

0 0010 010 1

VIIIIXXXI

17

0.0010.010.1 PARTICULA (mm)

Arcillas (< 2)Limos (74m - 2)R#200 (74m)

Esfericidad y redondezd

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s

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C

l

Esfericidad y redondez

PARMETRO CARENA TECPLATA

d

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o

s

PARMETRO CARENA TECPLATA

Esfericidad 0.603 0.613

Redondez 0.510 0.630

l

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s

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c

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c

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d

Regularidad 0.557 0.622

C

l

Carena TecPlata

ndice


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s

Suelos finos Lmite lquido y lmite plstico

l

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n

d

Carta de Casagrande Carta de clasificacin de suelos

C

l

Fisicoqumica de las arcillas

Suelos finos

Predominan las fuerzas de interaccin electroqumicaLa granulometra no controla el comportamiento

d

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o

s

Tamao limo: 74m (tamiz #200) a 2m Tamao arcilla: menor a 2m

l

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d

Lo que decide si es Limo o Arcilla es su capacidad de absorber agua

C

l

Lmites de Atterbergd

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s

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s

Lmite lquido (LL) Mas humedad que LL, se porta como un lquido

l

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d

Menos humedad que LL, se porta como un slidoLmite plstico (PL)

C

l

Mas humedad que PL, se porta como plstico Menos humedad que PL, se porta como frgilLmite de contraccin (SL) El suelo parece seco, cambia de color, puede p p

fisurarse

Lmite lquidod

e

s

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s

Es la humedad que tiene el suelo cuando se juntan ~13mm dos mitades colocadas en la copa de Casagrande con N=25 golpes (ASTM 4318)

l

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n

d Casagrande con N=25 golpes (ASTM 4318) Si N > 25, < LL

Si N < 25 > LLC l Si N < 25, > LL

N 0.121LL N N25

23

Lmite lquidod

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s

Hay dos maneras de hacer el ensayo Tres puntos y se interpola

l

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C

l

Un punto y se aplica la ecuacin LL N N25

0.121

24

p y p N 25

Lmite plstico

Es la humedad a la cual un rollito de suelo que se afina con la mano se parte en fragmentos cuando llega a 3mm de dimetrod e

s

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s

llega a 3mm de dimetro

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C

l

Carta de plasticidadL

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L

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C

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Arcillas(C)

Limos(M)

(C)

26 Lmite lquido

(M)

Carta de plasticidadL

Alta plasticidad (H)Baja plasticidad (L)

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L

L

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P

L

Arcilla de alta plasticidad (CH)

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plasticidad (CH)

C

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Arcilla de baja plasticidad (CL)

Limo de alta plasticidad (MH)(ML)7 (CL ML)

27 50 Lmite lquido

plasticidad (MH)(ML)

20

47 (CL-ML)

Ejercicios de clasificacin de suelos finos

d

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Carta de clasificacin de suelos

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C

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C

l

Ejercicios de clasificacin de suelos

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s

1: P#4=100%, P#200=95%, LL=38, LP=28

l

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c

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d

2: P#4=100%, P#200=25%, LL=27, LP=13, Cu=4.3, Cc=1.1

C

l

3: P3=95%, P#4=50%, P#200=8%, LL=27, LP=13, C 5 9 C 1 7Cu=5.9, Cc=1.7

4: P#4=90%, P#200=3%, Cu=2.3, Cc=1.7

ndice


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d


Fundamentos fsicos de la clasificacin de suelos

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C

l

Superficie especfica: mide la relacin entre fuerzas sup. y de masaRelacin entre la superficie de una partcula (m2) y su masa (gr)

d

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C

l

38(Narcilio y Santamarina)

Qumica de las arcillasd

e

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s

Los procesos fsicos de meteorizacin de rocas pueden generar gravas, arenas y limosSl l i ill

l

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n

d Slo los procesos qumicos generan arcillasLas unidades fundamentales de las arcillas son

i t l l f d t l t ili t d AlC l cristales planos, fundamentalmente silicatos de Al, Fe, MgDos configuraciones atmicas posibles tetraedro yDos configuraciones atmicas posibles, tetraedro y octaedro, forman los distintos minerales de arcilla

Configuraciones atmicas

Dos configuraciones atmicas posibles, tetraedro y octaedro, forman los distintos minerales de arcillaL t d bi t d dd

e

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s

Los octaedros se ubican entre dos capas de tetraedros

l

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d

C

l

Fuerzas superficiales

Las caras de las partculas de arcilla tienen carga negativa debido a:

E l t d l b dde

s

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l

o

s

Enlaces rotos de los bordes Sustitucin de tomos por otros de menor

l i (Si Al Al M F )l as

i

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c

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n

d

valencia (Si por Al, Al por Mg o Fe)Cuanto ms chicas son las partculas (mayor superficie especfica) las fuerzas elctricas

C

l

superficie especfica), las fuerzas elctricas aumentan en relacin al peso

Cationes de cambio

Las cargas negativas de las caras atraen cationes Los cationes no se distribuyen uniformemente en

l f l idde

s

u

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s

la fase lquida La concentracin es mayor cerca de la partcula

l

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d

Doble capa difusa = capa negativa de arcilla y capa positiva de cationes de densidad decreciente

C

l

Agua adsorbida

Molculas de agua seadhieren a la superficie negativa de la arcillad e

s

u

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s

negativa de la arcilla, por puente de hidrgenoEl espesor de la capal a

s

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f

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c

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c

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n

d

El espesor de la capa adsorbida de 10 a 100

C

l

Agua adsorbida

Densidad del agua1.4 g/cm3 contra la partcula de arcillad e

s

u

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s

partcula de arcillaMolculas de aguaadsorbida no estn enl a

s

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f

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c

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n

d

adsorbida no estn enestado slido, se muevenfcilmente paralelo a la

C

l

parcilla pero no se alejan o acercan

Caolinita (LL < 50)

Una capa de octaedros y una de tetraedros conforman una hojaU t l bl d h j d

e

s

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l

o

s

Una partcula es un bloque de hojasSe forma una unin dbil por puente de hidrgeno

t d h j l as

i

f

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c

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n

d

entre dos hojasLa sustitucin de Si o Al es muy escasa, la frmulaes Si O Al (OH)

C

l

es Si4O10Al4(OH)8No tiene carga neta (negativa o positiva)D t t l h t 10 D/2 D/10Dametro partcula hasta 10m, espesor D/2 a D/10

Montmorilonita (LL > 200)

Dos capas de tetraedros encierran una de octaedrosAl Si(4 ) tit id Al(3 ) t Al(3 )d

e

s

u

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l

o

s

Algunos Si(4+) sustituidos por Al(3+) y otros Al(3+) de los octaedros sustituidos por Mg o Fe (2+)P l t t l h j ti til a

s

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f

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c

a

c

i

n

d

Por lo tanto, las hojas tienen carga negativaLa unin dbil entre tetraedros es mucho ms dbil que en la caolinita por lo que puede ingresar agua

C

l

que en la caolinita por lo que puede ingresar aguaLas caras negativas atraen cationes que son fcilmente sustituibles: cationes de cambiofcilmente sustituibles: cationes de cambioEspesor D/100 a D/1000, puede llegar a 20 hojas

Illita (LL 50 a 80)

Similar a la montmorilonita pero los cationes son Potasio y no son intercambiablesN d it l t d d t l h j d

e

s

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o

s

No admite la entrada de agua entre las hojasEspesor D/10 a D/50

l

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n

d

Es el mineral de arcilla ms abundanteCl

En las rocas hay ms K que Na pero en el agua de mar hay mucho ms Na que K. Las montmorilonitas

ti f i ti d illit fij d Kantiguas se fueron convirtiendo en illitas fijando K y puede ser sta la explicacin.

Haloysita (LL cambia cuando se seca a estufa)

Similar a la caolinita pero se interponen molculas de agua en la unin entre dos hojasE d l l di t i t ld

e

s

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s

En una de las caras, las distancias se acortan y la hoja se enrolla[Si O Al (OH) ]4H Ol a

s

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f

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c

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n

d

[Si4O10Al4(OH)8]4H2OCl

Si se seca a estufa, el tubo colapsa

Bibliografa

Bsica Jimnez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos I.

Ed Rueda

d

e

s

u

e

l

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s

Ed. Rueda Olivella, S. Problemas resueltos. Geotecnia. Mecnica de

Suelos. UPC, 2003.

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s

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c

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Jurez Badillo y otros. Mecnica de Suelos. Ed. LimusaComplementaria

Mi h ll J F d l f il b h i 3 Ed Wil

C

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Mitchell, J. Fundamentals of soil behavior. 3 Ed. Wiley. Narcilio y Santamarina. Clasificacin de suelos.

Fundamento fsico prcticas actuales yFundamento fsico, prcticas actuales y recomendaciones.

clasificacion de suelos

Documents