MECANICA DE SUELOS

Samir Angulo Torres2012145512

CARACTERISTICAS Y ESTRUCTURACION DE LAS PARTICULAS MINERALES.

La forma de las partculas minerales de un suelo es de importancia en el comportamiento mecnico. En los suelos gruesos la forma caracterstica es la equidimensional, en la cual las tres dimensiones de la partcula son de magnitud comparable. Se origina por la accin de los agentes mecnicos desintegradores y solo excepcionalmente corresponde a partculas que hayan sufrido un ataque qumico. Segn la intensidad y lapso con que estos agentes mecnicos hayan actuado, se producen variedades en la forma equidimensional, de las cuales pueden considerarse la redondeada, la subredondeada, la subangulosa y la angulosa, en escala decreciente de los efectos del ataque de los agentes desintegradores.

La forma redonda es prcticamente la esfrica, mientras que la angulosa es la que presenta aristas y vrtices aguzados. Cuando estos vrtices y aristas estn redondeados por el efectos del rodado y la abrasin mecnica, se tiene la forma subangulosa, la que por un procesos ms intenso de erosin puede devenir la forma subredondeada final.

Las formas angulosas son tpicas de arenas residuales y las arenas volcnicas contienen esas formas en partculas cristalizadas. Las formas redondeadas son frecuentes en las arenas de ro y en algunas formaciones de playa. Las arenas elicas suelen ser de grano fino y redondeado.

En los suelos finos, a causa de su gnesis especial, la forma de sus partculas tiende a ser aplastada, por lo que los minerales de arcilla, en su mayor parte adoptan la forma laminar; como excepcin algunos minerales poseen forma acicular.

La partcula de forma laminar tiene dos dimensiones mucho mayores que la tercera; en forma acicular una dimensin de la partcula es mucho mayor que las otras dos. La forma laminar es mucho ms frecuente en los minerales de arcilla. La forma acicular es mucho ms rara ( haloisita y algunas otras formas no muy comunes).

La reduccin de volmenes puede lograrse por aplicacin de presin esttica, por medio de vibracin o por combinacin de ambos mtodo.Es normal que en un suelo real los minerales de las fracciones muy fina y coloidal tengan su peso especfico relativo mayor que los minerales de la fraccin ms gruesa.

Un suelo nunca es un mero agregado desprovisto de organizacin, si no al contrario, sus partculas se disponen en forma organizada, siguiendo algunas leyes fijas y segn la accin de fuerzas naturales susceptibles de anlisis.

En los suelos formados por partculas relativamente grandes (gravas, arenas) las fuerzas que intervienen para formar la estructura son bastantemente bien conocidas y sus efectos son relativamente simples de calificar. Por el contrario en los suelos formados por partculas muy pequeas (limos, arcillas), las fuerzas que interviene en los procesos de estructuracin son de carcter mucho ms complejo y las estructuras resultantes son solo parcialmente verificables por mtodos indirectos, relativamente complicados y aun en plena etapa de desarrollo. Todo ello hace que los mecanismos de estructuracin y aun las mismas estructuras resultantes sean, de estos suelos, materia de hiptesis.

Tradicionalmente se ah considerado las estructuras simple, panaloide y floculenta como las bsicas en los suelos reales.

* ESTRUCTURA SIMPLE:

Es aquella producida cuando las fuerzas debidas al campo gravitacional terrestre son claramente predominantes en la disposicin de las partculas; es por lo tanto tpica en suelos de grano grueso (gravas, arenas) de masa comparativamente importante. Las partculas se disponen apoyndose directamente unas en otras y cada partcula posee varios puntos de apoyo.El comportamiento mecnico e hidrulico de un suelo de estructura simple queda definido principalmente por dos caractersticas: la compacidad de manto y la orientacin de sus partculas.El termino compacidad se refiere al grado de acomodo alcanzado por las partculas del suelo, dejando ms o menos vacios entre ellas. En un suelo muy compacto las partculas slidas que los constituyen tiene un alto grado de acomodo y la capacidad de deformacin carga de conjunto ser pequea. En suelos poco compactos el grado de acomodo es menor; en ellos el volumen de vacios y, por ende la capacidad de deformacin sern mayores

* ESTRUCTURA PANALOIDE

Esta estructura se considera tpica en granos de pequeo tamao (0.002 mm de dimetro o menores) que se depositan en un medio continuo, normalmente agua y, en ocasiones aire. En estas partculas la gravitacin ejerce un efecto que hace que tiendan a sedimentarse, pero dada su pequea masa, otras fuerzas naturales pueden de magnitud comparable; concretamente si la partcula, antes de llegar al fondo del depsito, toca a otra partcula ya depositada la fuerza de adherencia desarrollada entre ambas, puede neutralizar al peso, haciendo que la partcula quede antes de completar su carrera; otra partcula ahora puede aadirse y el conjunto de ellas podr llegara a formar una celda, con cantidad importante de vacios a modo de panal. Las fuerzas de adherencia, causantes en estas estructuras son fuerzas superficiales.

* ESTRUCTURA FLOCULENTA

Cuando en el procesos de sedimentacin, dos partculas de dimetros menores de 0.02 mm llegan a tocarse se adhieren con fuerza y se sedimentan juntas as otras partculas pueden unirse al grupo formando un grumo, con estructura similar a un panal. Cuando estos grumos llegan al fondo forman a su vez panales, cuyas bvedas no estn ya formadas por partculas individuales, sino por los grumos mencionados.El mecanismo anterior produce una estructura muy blanda y suelta con gran volumen de vacios llamada floculenta y, a veces, panaloide de orden superior

Las partculas menores de 0.0002= 0.2 micras se consideran ya coloides; estas partculas pueden permanecer en suspensin indefinidamente, pues en ellas el peso ejerce poca influencia en comparacin con las fuerzas elctricas desarrolladas entre las partculas cargadas negativamente y con las fuerzas moleculares ejercidas por la propia agua; cuando dos de estas partculas tienden a acercarse, sus cargas ejercen una repulsin que las aleja de nuevo.

* ESTRUCTURAS COMPUESTAS

Se considera que las estructuras anteriores rara vez se presentan puras en la naturaleza, pues la sedimentacin comprende partculas de todos los tamaos y tipos, para las que rigen las leyes de la naturaleza de modo diferente. Lo comn seria encontrar en los suelos reales tales como las de las figuras. Estas formaciones se define un esqueleto constituido por granos gruesos y por masas coldales de flculos que proporcionan nexos entre ellos.

La estructura que aparece se ha formado en condiciones que permiten la sedimentacin de partculas gruesas y finas simultneamente; esto ocurre frecuentemente en agua de mar o lagos, con contenido de sales apreciable, donde el efecto floculante de las sales coexiste con el arrastre de vientos, corrientes de agua etc.La diferencia que presentan las arcillas en propiedades mecnicas, entre los estados inalterados y remoldeado; el remoldeo destruye la liga de arcilla altamente consolidada entre las partculas gruesas y permite que la arcilla suave las rodee, actuando como lubricante entre ellas; como resultado la consistencia en el estado remoldeado ser muy blanda. En tanto no sean destruidas las uniones consolidadas, la arcilla se comporta elsticamente y posee resistencia a la accin de las cargas, que depende principalmente de la presin a la que fue consolidada en la naturaleza; la deformacin en la falla decrece a mayor consolidacin previa y a mayor diferencia entre la presin en las zonas arcillosas de acercamiento y la presin promedio en toda la masa; esta diferencia es tanto mayor cuanto ms complicada sea la estructura.

* ESTRUCTURA EN CASTILLO DE NAIPES

Algunos otros investigadores como Goldschmidt y Lambe han sugerido una interpretacin diferente sobre la gnesis de una estructura floculenta y la estructura resultante entre si. Segn estas ideas la forma laminar tpica de los minerales de arcilla es fundamental en la estructuracin resultante para los suelos finos.

Las investigaciones realizadas en partculas de caolinitas, ilitas y montmorilonitas demuestran que la longitud de ellas es del mismo orden de magnitud que su ancho y que el espesor varia de 1/100 de estas dimensiones, en las montmorilonitas, a 1/10 en las caolinitas ocupando las ilitas una posicin intermedia. Si bien la partcula de suelo posee carga negativa, parece cierto que en sus aristas existe una concentracin de carga positiva que hace que esa zona localizada se atraiga con la superficie de cualquier partcula vecina. Tomando esto en consideracin, lo investigadores mencionados han propuesto para las arcillas tal y como la que se muestra, a la cual se le ha denominado castillo de naipes o floculada.

* ESTRUCTURA DISPERSAAlgunas investigaciones modernas han indicado que una hiptesis estructural del tipo castillo de naipes, en la cual las partculas tiene contactos mutuos, si bien puede aceptarse como real en muchos casos, quiz no es el ms estable en la que pudiera pensarse. Cualquier perturbacin que pueda existir, como deformacin por esfuerzo cortante, tiende en general a disminuir los ngulos entre las diferentes lminas de material.

Conforme esto sucede actan entre las partculas presiones osmticas tienden a hacer que las partculas se separen y adopten una posicin tal como la de la figura.

En las partes a) y b) de la figura se muestra el mecanismo por el cual la presin osmtica tiende a hacer, para llegar a una condicin ms uniforme, que las partculas se separen. E n la parte c) se muestra la estructura en su condicin final.Debe hacerse notar que el conjunto de estructuras antes descrito no constituye una serie de posibilidades reales en la naturaleza, sino simplemente, algunas de las hiptesis de de estructuracin de que hoy se habla.

CARACTERISTICAS Y ESTRUCTURACION DE LAS PARTICULAS MINERALES.

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