quinta seccion geotecnia (2)

8/19/2019 Quinta Seccion Geotecnia (2)

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!sencialmente, el ingeniero

geotécnico primero dene el

problema " entonces anali#a posiblessoluciones.

$as siguientes son algunas de las

preguntas %ue necesitan respuesta:1) &Cómo será el comportamiento del

terreno 'in situ(, bao las condiciones de

servicio*


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1) &!s el suelo sueto a alteracionessignicativas por las condicionesimpuestas*

+) &or %ué medios se pueden meorarlas caracter-sticas inadecuadas de laformación*

) &uede ser reempla#ada unaformación inadecuada por una nueva

para convertirla en una alternativa

viable*


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$as respuestas a estas preguntas

están relacionadas con las pro/

piedades f-sicas o -ndices del suelo. $as propiedades de los suelos var-an

no solamente con el tipo de suelo

0coesivo o sin coesión), sinotambién con el arreglo de los granos

" el contenido de umedad.


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ropiedades de los 2ranos de suelo

ropiedades de los agregados del suelo


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ropiedades 3olumétricas "ropiedades 3olumétricas "

2ravimétricas2ravimétricas 4amaño 4amaño5orma5ormaCaracteri#ación 6ineralógicaCaracteri#ación 6ineralógica

7ugosidad7ugosidad

Partículasde suelo


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8ene como esta el suelos8ene como esta el suelos


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!s necesario cuanticar las tres!s necesario cuanticar las tres

fases presentes en una masa defases presentes en una masa de

suelo 0sólida, l-%uida, gaseosa) "suelo 0sólida, l-%uida, gaseosa) "relacionarlas entre s- en términosrelacionarlas entre s- en términos

numéricos.numéricos.


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V

W

Suelodel Total Volumen

Suelodel Total PesoUnitario Peso ==)(γ

V

W


SecoSuelodel Total PesoSecoUnitario Peso

sd ==)(γ

S

W

W

W

Sólidoslosde Peso

Sueloel en Aguadel Peso AguadeContenido ==)(ω


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V

V


VacíosdeVolumenn Porosidad v==)(

ω γ

s

s

s

V

W

Aguadel Unitario Peso

sólidoslosdeVolumen

SecoSuelodel Peso

G EspecíficaGravedad ==)(

vV

V

vacíosdeVolumen

aguadeVolumen saturacióndeGrado ω γ ==)(


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8educción 5ormulas suelosparcialmente saturado

8educción 5ormulas suelossaturado Correlaciones entre " con 9,

e

Correlaciones entre n " e,grado de saturacion


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γ


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Tipo desuelo

sat (KN/m3)

d(KN/m3)

Grava 20-22 15-17

Arena 18-20 13-16

Limo 18-20 14-18

Arcilla 16-22 14-21

γ γ


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Problema antera - !erra"l#n$ %e necesitaconstruir un !erra"l#n "ara una carretera&ue tiene 6'5 m' de anc(o) 0'6 m' dealtura * lon+itud de 12 ,m' l terra"l#ntiene una relaci.n de 1$2 /1 vertical) 2(oriontal'l material de la cantera tiene las

si+uientes características$γ m 1'70 tm3) 15 * Gs 2'75l material en el !erra"l#n debe &uedarcon$ 16 *

γ d 1'65 tm


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ondiciones$a"acidad de la vol&ueta$ en "eso 12 t) *en volumen 8 m3'

urante el trans"orte se "ierde el 8 del"eso * el 10 de la (umedad'La eiciencia de la cantera es del 70 /todo

el material no es utiliable'l material aumenta su volumen en un25 al ecavar' 9n carro tan&ue tiene una ca"acidad de

trans"orte de 12 m3


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%e "ide calcular$%r) n) e * γ d) en la antera'%r) n) e * γ d) en el terra"l#n':olumen de material &ue se debe ecavaren la cantera) inclu*endo "#rdidas'l n;mero de via


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Grava 75mm a 2mm /tami =10

Arena 2mm /tami =10 a0'075mm /tami =200

Limo y Arcilla >0'075mm /tami =200Limo ?P>10Arcilla ?P>10

!i"os de suelos) tama@o "romedio del +rano* descri"ci.n de acuerdo a AA%!B


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DESCRIPCIÓN DELAS PARTÍCULAS

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS (mm)

NORMASBRITÁNICAS

AASHTO ASTM UNIFICADO

Grava

Arena

Limo

Arcilla

60 –2

2 – 0.06

0.06 – 0.002

< 0.002

75 – 2

2 – 0.05

0.05 – 0.002

< 0.002

>2

2 – 0.075

0.075 – 0.005

< 0.005

75 – 4.75

4.75 – 0.075

< 0.075 Finos

8!5;C? 8! $=@ =74ACB$=@


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$a composición textural de los suelos

de grano grueso es usualmente

determinada aciendo pasar el sueloa través de una serie de tamices de

varios tamaños, pesando el material

retenido en cada tami#. !ste método es referido como

análisis mecánico por tami#ado.


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4?@ C?6B;!@ 8! 4=6C!@ =D!74B7= 8! 6=$$=@


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DESIGNACIÓNTAMIZ

U.S. STANDARD NORMAS TYLER NORMASBRITÁNICAS

PULG. MM PULG. MM PULG. MM

#4

#8

#10

#20

#40

#60

#100

#200

#270

#400

0.187

0.0937

0.0661

0.0331

0.0106

0.0098

0.0059

0.0029

0.0021

0.0015

4.76

2.38

1.68

0.84

0.42

0.25

0.149

0.074

0.053

0.037

0.185

0.093

0.065

0.0328

0.0097

0.0058

0.0029

0.0021

0.0015

4.7

2.362

1.651

0.833

0.246

0.147

0.074

0.053

0.038

0.081

0.0661

0.0099

0.0060

0.003

2.057

1.676

0.251

0.152

0.076

4?@ C?6B;!@ 8! 4=6C!@ =D!74B7= 8! 6=$$=@


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Cantidad m-nima a ensa"ar segEn en tamaño de laspart-culas


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6ateriales más nos %ue la abertura

del tami# +FF, se anali#an

generalmen/te por el método desedimentación.

!l método más comEn, es la prueba

de idrómetro, %ue se basa en elprincipio de %ue los granos de

diferentes tamaños caen a través de

un l-%uido a diferentes velocidades.


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$a esencia de este concepto es %ue unaesfera %ue cae a través de un l-%uidoalcan#a una velocidad terminal expresada

por la le" @toGes: , donde γ s " γ 9 son los pesos unitarios de la esfera "el l-%uido, respectivamente, µ es laviscosidad del l-%uido " 8 es el diámetro dela esfera. $a prueba de laboratorio tiene ladesignación =@46 8/HH+/I.

µ γ γ 18/)( Dv w s −=


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!l tamaño de las part-culas en mil-metros es ploteado

en las abcisas, en escala logar-tmica.


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Bna indicación de la gradación está

dado por el coeciente deuniformidad atribuido a =llen Ja#en,

" denido como:

10

60

D DCu =


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!l coeciente =llen Ja#en expresa

la relación del diámetro del IFK del

tamaño de las part-culas aldiámetro del 1FK del tamaño de

las part-culas más nas por peso en

la curva granulométrica.


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2eneralmente los suelos con

coecientes de uniformidad Cumenores %ue H, son considerados

uniformes.


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?tro es el coeciente de

curvatura o de concavidad Cc,

algunas veces usado como unamedida de la forma de la curva

de la distribución del tamaño de

los granos. !s denido como

6010

2

30

D D

DCc =


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6010

2

30

D D

DCc =


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Tami A!"#$%#a (mm) P"&' R"$"i' (*)

! in.

3"8 in.

o. 4

o. 10

o. 40

o. 100

o. 200

19.

9.

4.

2.

0.

0.

0.

1

52

76

00

425

149

075

0

158

308

608

652

224

42

$an

8

Bna muestra de suelo seco pesando +FFFgramos es sometido a un análisis portami#ado. $os datos obtenidos son como

sigue:


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N+m"#'Tami

A!"#$%#aTami(mm)

P"&'R"$"i'

(*)

P'#,"$a-"R"$"i'

P'#,"$a-"R"$"i'

A,%m%a'

P'#,"$a-"/%" 0a&a

! in.

3"8 in.

o. 4

o. 10o. 40

o. 100

o. 200

19.

9.

4.

2.0.

0.

0.

1

52

76

00425

149

075

0

158

308

608652

224

42

0

7.9

15.4

30.432.6

11.2

2.1

0

7.9

23.3

53.786.3

97.5

99.6

100

92.1

76.7

46.3 13.7

2.5

0.4

$an 8 0.4 100.0

8ibue la curva de distribución granulo/métrica para el suelo usando papel semi/logar-tmico.

8atos del análisis por tami#ado:

Peso total de la muestra 2000 +


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C porcentae retenido en el tami# de LMpulgadas

C porcentae retenido en el tami# ;o.Hpulgadas

C !ntonces, columna 0H)

%9.7%100*2000

158==

%4.15%100*2000

308==

%100*)3(muestraladetotal Peso

columna=


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!l porcentae retenido acumulado

en cada tami# es obtenido

sumando los porcentaesretenidos en todos los tamices

más gruesos. !ntonces,

C orcentae retenido acumulado en eltami# N pulgadas O FK


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C orcentae retenido acumulado en el

tami# LM pulgadas O F.PP O P.K

C orcentae retenido acumulado en el

tami# ;o. H O P. R 1S.H O +.K


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orcentae %ue pasa a través de

cada tami# es obtenido

sustra"endo de 1FFK enporcentae retenido acumulado en

los tamices. !ntonces,

C orcentae pasando a través deltami# N pulgadas O 1FF T F O 1FFK


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C orcentae pasando a través del tami# LM

pulgadas O 1FF T P. O +.1K

C orcentae pasando a través del tami# ;o.HO 1FF T +. O PI.PK

!ntonces, columna 0I) O 1FFK /columna 0S)


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;ote:

!l porcentae retenido en cada

tami# es obtenido dividiendo elpeso retenido en cada tami# por el

peso total de la muestra.

!ntonces,C porcentae retenido en el tami# de N

pulgadas

%0%100*2000

0==


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N+m"#'Tami

A!"#$%#aTami(mm)

P"&'R"$"i'

(*)

P'#,"$a-"R"$"i'

P'#,"$a-"R"$"i'

A,%m%a'

P'#,"$a-"/%" 0a&a

! in.

3"8 in.

o. 4

o. 10o. 40

o. 100

o. 200

19.

9.

4.

2.0.

0.

0.

1

52

76

00425

149

075

0

158

308

608652

224

42

0

7.9

15.4

30.432.6

11.2

2.1

0

7.9

23.3

53.786.3

97.5

99.6

100

92.1

76.7

46.3 13.7

2.5

0.4

$an 8 0.4 100.0

8ibue la curva de distribución granulo/métrica para el suelo usando papel semi/logar-tmico.

8atos del análisis por tami#ado:

Peso total de la muestra 2000 +


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%0%100*2000

0==


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U@e va a construir un edicio de ocinas con estacionamiento subterráneo ad"acente el ingeniero geotécnico de manerapreliminar a solicitado acer una exploración dos sondeos a I metros de profundidad con el n de establecer algunascaracter-sticas de suelo, como resultado se an obtenido las siguientes muestras :

1)2racas la Curva, Calcular 81F, 8F , 8IF, CC, CB


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$!!7 ;?76= ;3=@

.;.3.!. 1FI/FP

.;.3.!. 1FP/FP

.;.3.!. 1++/FP

.;.3.!. 1+/FP

.;.3.!. 1+H/FP

;@7/1F 7!2$=6!;4? C?$?6D=;? 8!

C?;@47BCC? @@6? 7!@@4!;4! 44B$?

J


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5orma " Caracter-sticas 6ineralógicas5orma " Caracter-sticas 6ineralógicas

7edondeados7edondeados

$aminares o escamosos$aminares o escamosos acicularesaciculares


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5orma " Caracter-sticas5orma " Caracter-sticas

6ineralógicas6ineralógicas 7edondeados7edondeados

=ngulosidad o redonde#=ngulosidad o redonde# !sfericidad!sfericidad


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6ineralógicas6ineralógicas

1111

"artículasD!ami Eo 4Partículas>!ami Eo 4 * D!ami Eo 100

Partículas>!ami Eo 200


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6ineralógicas6ineralógicas $aminares$aminares

!sfericidad baa t-picamente menor %ue F.F1!sfericidad baa t-picamente menor %ue F.F1 laniformidadlaniformidad =largamiento=largamiento


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6ineralógicas6ineralógicas =ciculares=ciculares

=largadas=largadas

laniformidadlaniformidad =largamiento ! ma"or %ue 1FF=largamiento ! ma"or %ue 1FF

8epósitos de coral, arcilla atapulgiticas8epósitos de coral, arcilla atapulgiticas tierra de 5lorida otierra de 5lorida oVoridr-n, aun%ue algunas veces se la llamó tierra de 5uller.Voridr-n, aun%ue algunas veces se la llamó tierra de 5uller.

!l Eltimo apelativo se empleó también para denominar a!l Eltimo apelativo se empleó también para denominar alas sepiolitas. =ctualmente la atapulgita es llamadalas sepiolitas. =ctualmente la atapulgita es llamadapaligorsGitapaligorsGita


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6ineralógicas6ineralógicas =ciculares=ciculares


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7ugosidad7ugosidad


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=ctividad de las part-culas de arcillas=ctividad de las part-culas de arcillas Concepto sico%u-mico Capacidad de cambio 8oble capa difusa ropiedades f-sicas tixotrop-a


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=ctividad de las part-culas de arcillas=ctividad de las part-culas de arcillas Concepto sico%u-mico


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=ctividad de las part-culas de arcillas=ctividad de las part-culas de arcillas 8oble capa difusa


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=ctividad de las part-culas de arcillas=ctividad de las part-culas de arcillas ropiedades 5-sicasropiedades 5-sicas

% Partículas solidas% %ustancia absorbida en la

doble ca"a diusa% A+ua libre norma


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=ctividad de las part-culas de arcillas=ctividad de las part-culas de arcillas

4ixotrop-a !l ablandamiento de los suelos inalterados se debe probablemente a dos causas

distintas: a) La destrucción del ordenamiento en que están dispuestas las moléculas

de la doble capa difusa.

b) La destrucción de la estructura formada por las partículas durante elproceso de sedimentación.


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Inuencia del tamaño

Inuencia de la forma yde las característicasmineralógicas

Pro"iedades

de losa+re+ados


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Granulometría%i+niicativa

%ecundario

o(esivo

Eo o(esivo


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Inuencia del tamaño Nocoesi!o

alidad o ideade "ro"iedades

"otencial

% !erra"lenes% Filtros%

ases% %ubbases


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84/134

Inuencia de la forma y de lascaracterísticas mineralógicas

@uelos no coesivos

@uelos coesivos


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Inuencia de la forma y de lascaracterísticas mineralógicas

@uelos no coesivos

Forma ?m"ortancia%ecundaria

Hedondeada


86/134

Inuencia del tamaño Inuencia de la forma y de las

características mineralógicas


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@uelos no coesivos

Forma ?m"ortancia%ecundaria

Hedondeada


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@uelos no coesivos


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Que inVuencia es decisiva en suelos nocoesivos


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@uelos no coesivos3olumen Jueco o de vacios

8ensidad 7elativa

Dr ESTADO DE COMPACIDAD

< 20 Muy Suelta

20 - 40 Suelta

40 - 60 Semicompacta

60 - 80 Compacta

> 80 Muy Compacta


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@uelos no coesivos

= ma"or 8r menor 8eformabilidad " ma"orresistencia


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@uelos no coesivos


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@uelos no coesivosDr ESTADO DE COMPACIDAD

< 20 Muy Suelta

20 - 40 Suelta

40 - 60 Semicompacta

60 - 80 Compacta

> 80 Muy Compacta


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@uelos coesivos menores %ue tami# +FF

6edición 8irecta Cristalográca

minerales

6edida indirecta

Dalance térmico / =nálisistermo diferencial7a"os W


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@uelos coesivos


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Bna caracter-stica importante de

las arcillas es la plasticidad, cu"amagnitud depende de su

composición mineralógica "

contenido de umedad.


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Consistencia es un término

frecuentemente usado para describirel grado de rme#a 0e. blanda,

media, rme, o dura).


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$os l-mites de =tterberg son un

desarrollo emp-rico pero

ampliamente utili#ado paraestablecer " describir la

consistencia de un suelo coesivo.

$os l-mites son llamados de=tterberg, por ser el primero %ue

introduo el concepto.


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6odicaciones posteriores por

4er#agi " Casagrande, ampliaron

su uso a varios tipos de suelos.

$a consistencia de un suelo

coesivo es altamente afectado

por el contenido de agua.


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Bn aumento gradual del contenido de

agua, por eemplo, puede transformar

una arcilla seca de un estado sólido, aun estado semisólido, a un estado

plástico " después, si se incrementa la

umedad, en un estado l-%uido.


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$os contenidos de umedad %ue

corresponden a las fronteras de

esos estados son conocidos comol-mite de contracción, l-mite

plástico " l-mite l-%uido

respectivamente.


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!l rango de variación de

contenidos de umedad en el %ue

la arcilla presenta plasticidad sedenomina -ndice de plasticidad

o " está denido como OX$ /

X.


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Tipo desuelo

LL% LP% IP%

Arena - Eo "lIstico Eo "lIstico

Limo 30-40 20-25 10-15

Arcilla 40-150 25-50 15-100


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!l -ndice de li%uide# o

consistencia relativa compara la

umedad natural de las arcillascon su l-mite l-%uido " plástico.

P

P

P

P

!

W W

W W

W W !

−

=

−

−

=


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@uelos coesivos


107/134

Valoresde IL

escripci!n de la resistenciadel suelo

?L>0 stado semis.lido) alta

resistencia) brittle /suddenractura es es"erada

0>?L>1 stado "lIstico) resistenciaintermedia) suelo se deorma

como un material "lIstico

?LD1 stado lí&uido) ba


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Bn $ próximo a 1FFK, indica %ue laarcilla natural presenta en el campo

una consistencia próxima a la %ue

corresponde a su l-mite l-%uidoYmientras %ue un valor de $ próximo

a FK, presenta una consistencia

próxima a la correspondiente a su

l-mite plástico.


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l-mite l-%uido mide la coesión potencial de un suelo


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6edida cuantitativa de C de suelosinalterados %u no connada


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$os valores más baos de actividad

corresponden a la caolinita 0F.M),

los de ilita son ma"ores 0F.F) "los mas altos corresponden a la

montmorilonita0P.+F).


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$os l-mites de =tterberg se

determinan en el laboratorio sobre

material %ue pasa el tami# ;o. HF0F.H+S mm) =@46 8/H+/II para

el l-mite plástico.


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$a función primordial de estas

pruebas es proporcionar bases

para clasicar suelos arcillosos.

C Límite Líquido: !s un indicativo de

la compresibilidad del suelo. @e

determina por medio del ensa"o de la

copa de Casagrande.


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C Límite "lástico# !s el contenido de agua

%ue presenta un rollito de mm de suelo

cuando ocurre el desmoronamiento "

agrietamiento por rolado.

C $ndice "lástico: !s la diferencia entre los

valores de los l-mites de plasticidad:

O $$ T $


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!l p es un indicativo de la

susceptibilidad del suelo a

variaciones volumétricas por

acción del agua.

$$ e son parámetros declasicación de suelos nos


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$a l-nea =, de ecuación O F,P0$$ Z +F)


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128/134

85!7!;C= !;47! $6?@

=7C$$=@

8$=4=;C= 4!;=C8=87!@@4!;C= !; @!C?

@!86!;4=C


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8$=4=;C= $lamada prueba de acudimiento, por%ue se

coloca una porción mu" Emeda en lapalma de la mano %ue al golpearla con laotra mano por debao, ace %ue el aguadlesuelo aVore " luego pueda desaparecer,ocurriendo rápido en limos o lentamenteen arcillas


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7!@@4!;C= !; @!C? @e toma un espécimen seco del suelo " se

golpea con un martillo. !n la arcilla la

resistencia seca es alta " en el limo laresistencia seca es baa


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4!;=C8=8 6ide la plasticidad del suelo " se evalEa

formando rollitos de 1LM( o 0mm). @i con

suelos Emedos los rollitos as- no seagrietan ni desintegran, tenemos arcillasYsi lo acen, limos


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@!86!;4=C


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D7$$? brillo se frota el suelo Emedo en su

supercie con una navaa. $a supercie

brillante indica arcilla " la supercie color mate, limo


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quinta seccion geotecnia (2)

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