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1 1 PROPIEDADES ÍNDICE DE LOS SUELOS Ing. William Rodríguez Serquén 1. INTRODUCCIÓN.- Se trata sobre las propiedades físicas de los suelos, las definiciones que se usan, las relaciones de peso y volúmen, el análisis granulométrico por tamizado, los límites líquido y plástico, los ensayos que se real...

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PROPIEDADES ÍNDICE DE LOS SUELOS Ing. William Rodríguez Serquén

1. INTRODUCCIÓN.Se trata sobre las propiedades físicas de los suelos, las definiciones que se usan, las relaciones de peso y volúmen, el análisis granulométrico por tamizado, los límites líquido y plástico, los ensayos que se realizan para obtener los parámetros físicos del suelo y, la aplicación de los mismos, para conocer el comportamiento del suelo. 2. PROPIEDADES ÍNDICE. – Son aquellas que nos indican de una manera rápida y práctica, del estado y naturaleza del suelo, con fines posteriores, como elaborar perfiles estratigráficos, clasificación de suelos, propiedades y parámetros complementarios de capacidad portante, con fines de cimentación. Las propiedades índice son: Peso específico de masa. Contenido de humedad. Peso específico de sólidos. Relación de vacíos. Porosidad. Grado de Saturación de agua. Grado de saturación de aire. Peso específico seco. Compacidad relativa. Distribución granulométrica.

Fig. 1. Vista al microscopio, de una arena de playa, en estado húmedo, de la ciudad de Pimentel, Chiclayo, Perú.

3. RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS.-

Fig. 2. Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus tres fases.

2

dimensiones, diámetro y altura, son medidos previamente con un vernier.

2

𝛾𝑚 =

𝑊𝑚 𝑉𝑚

Valores referenciales de pesos volumétricos son los presentados a continuación, los cuales son afectados por la humedad del suelo. Se resalta el hecho que, un m3 de suelo supera la tonelada, lo cual debe ser considerado, cuando ocurren derrumbes durante las excavaciones. Tabla 1. Valores referenciales de pesos volumétricos. 𝜸𝒎 t/m 3, gr/cm3

Tipo de suelo

Fig. 2. Esquema de una muestra de suelo.

Arena Arena con limo Arena con arcilla Limo Arcilla Grava

NOMENCLATURA. –

𝑊𝑚 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎. 𝑊𝑠 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠. 𝑊𝜔 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜. 𝑊𝑎 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒. 𝑉𝑚 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑉𝑆 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠. 𝑉𝜔 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 . 𝑉𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑉𝑣 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑐í𝑜𝑠 𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠

4.2 CONTENIDO DE HUMEDAD (𝝎, 𝒘).Llamado también humedad o contenido de agua. Es la relación entre peso del agua contenida en el suelo, y el peso de sólidos. Se expresa en porcentaje.

𝝎=

Se deduce que:

𝑊𝑚 = 𝑊𝑠 + 𝑊𝜔 + 𝑊𝑎 Considerando que:

𝑊𝑎 = 0 𝑊𝑚 = 𝑊𝑠 + 𝑊𝜔

𝑉𝑚 = 𝑉𝑠 + 𝑉𝜔 + 𝑉𝑎 𝑉𝑣 = 𝑉𝜔 + 𝑉𝑎 4 DEFINICIONES.-

4.1 PESO ESPECÍFICO DE MASA.- ( 𝜸𝒎 )

Llamado también peso unitario, peso volumétrico, peso específico aparente o peso específico. Es la relación entre la masa de un suelo, y su volumen de masa. Otra manera de definirlo, es el peso de una unidad de volumen de suelo. Se suele medir en gr/cm3, y se determina, tallando una muestra inalterada de suelo, en un anillo metálico, cuyas

1.6-1.9 1.6-1.9 1.7-1.9 1.6-1.9 1.8-1.9 1.8-2.0

𝜔=

𝑊𝜔 ∗ 100% 𝑊𝑠

𝑾𝝎 𝑾𝒔

4.3 PESO ESPECÍFICO DE SÓLIDOS ( 𝜸𝒔 , 𝑮𝒔 ).Llamado también peso específico de las partículas sólidas. Es la relación entre el peso de sólidos de un suelo, y el volumen de sólidos. Es el peso por unidad de volumen de la fase sólida.

𝜸𝒔 =

𝑾𝒔 𝑽𝒔

4.4 GRAVEDAD ESPECÍFICA, Ss). – Llamada también peso específico relativo de las partículas sólidas, densidad de sólidos.

3 Es el peso específico de sólidos, dividido entre el peso 3 específico del agua a 4° C (1 gr/cm3 ). Carece de unidades.

𝜸𝒔 𝜸𝒘

𝑺𝒔 =

Tabla 2. Valores de gravedad específica. Tipo de suelo Arena Arena limosa Arcilla inorgánica Suelos con micas Suelos orgánicos

Ss, Gs 2.60 -2.70 2.67-2.70 2.70-2.80 2.75-3.0 variable, puede ser 4 𝐷10

𝐶𝑢 =

𝐷60 >6 𝐷10

2 𝐷30 1 < 𝐶𝑐 = 15...