“AÑO D E LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA

EDUCACION”

HUANCAYO - PERU

2015 - 0

CATEDRA: MECANICA DE

SUELOS II

DEDICATORIA:

dedico el trabajo a mis padres por

su apoyo incondicional y al

catedrático por sus enseñanzas

diaria en el curso.

INTRODUCCION

El presente trabajo de permeabilidad ,, consolidación y expansión de

suelos , es de suma importancia para la carrera, por ello es importante

conocer las características , propiedades , fórmulas para si luego ejecutar

una obra de calidad con estabilidad y duración.

por ello por interme4dio prestaremos conceptos importantes ,precisos y

concretos e imágenes para su comprensión.

La Autora.

TUITULO I

PERMEABILIDAD

Es la facilidad o dificultad que tiene un suelo de permitir que lo atraviese el

agua a través de sus vacíos. Esto permite clasificar los suelos en: suelos

permeables y suelos impermeables, la permeabilidad esta influenciada por el

tamaño de las partículas, espacio de los vanos y la estructura del suelo. La

tabla 3.1 muestra los valores tipos de permeabilidad para diferentes tipos de

suelos.

Para el diseño de un relleno sanitario la última clasificación es la más deseable,

ya que el movimiento de los jugos es retardado y así el proceso de removerlos

tiene más tiempo de operar.De otro lado los suelos que son casi impermeables

como las arcillas no permiten que los lixiviados percolen y pueden causar que

se queden estancados. Suelos con permeabilidad rápida son clasificados como

peligrosos para las aguas subterráneas y subsuelos, debido a que los jugos se

infiltran rápidamente.

Los factores más importantes que intervienen en la permeabilidad.

1. -La relación de vacíos del suelo.

El espacio de los vanos es proporcional al tamaño de la partícula. En otras

palabras, a mayor tamaño mayor cantidad de vanos.

2. -La estructura y estratificación del suelo

En un suelo se pueden encontrar diferentes permeabilidades en estado

inalterado y remoldeado, aun cuado la relación de vacíos sea la misma en

ambos casos; esto puede ser debido a los cambios en la estructura y

estratificación del suelo inalterado o una combinación de los factores.

La permeabilización sufre variaciones debido a que en el remoldeo quedan

libres algunas partículas del suelo y al fluir el agua, esta las mueve y las

reacomoda, tapando los canales o arrastrándolas a la superficie o al exterior de

la muestra causando turbidez en el agua.

3. -Tamaño de las partículas.

La permeabilidad de un suelo será más baja cuando más pequeñas sean sus

partículas y por ende menor serán los vacíos que forman los canales de flujo.

La permeabilidad en algunos suelos es provocada por arrastre de sus finos,

causando filtración.

4. -Grado de saturación

Es la relación entre el volumen de agua y el volumen de vacíos de una muestra

de suelo; cuan mayor sea el grado de saturación mayor será la permeabilidad,

debido a la reducción en los canales disponibles al flujo del agua

5. -Polaridad

Depende de la movilidad del flujo que rodea a las partículas de suelo y del

movimiento del fluido en dirección opuesta al flujo neto debido al potencial

eléctrico generado por la filtración. En el intercambio catiónico se produce

procesos reversibles en las cuales las partículas sólidas del suelo se unen a

iones de la fase acuosa expulsando al mismo tiempo cantidades iguales de otro

catión generando así un equilibrio entre estos dos procesos y, una

compensación de cargas positivas por partes de los aniones que están

presentes en la masa del suelo.

6-Densidad del suelo

La densidad relativa es una propiedad índice de los suelos y se emplea

normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen casi

exclusivamente partículas mayores a 0.074 mm (malla #200). La densidad

relativa es una manera de indicar el grado de compacidad (compactación) de

un suelo y se puede emplear tanto para suelos en estado natural como para

rellenos compactados artificialmente.

7. -Peso especifico

En un suelo real es normal que los minerales de fracciones muy finas y

coloidales tengan su peso específico mayor que los minerales de la fracción

más gruesa. (Juárez Badillo, 1980, Pág. 77tomo 1) A mayor peso específico

será menor la permeabilidad

Métodos para medir el coeficiente de permeabilidad del suelo.

El coeficiente de permeabilidad es un dato cuya determinación correcta es de

fundamental importancia para la formación del criterio del proyectista y en

algunos problemas de mecánica de suelos como el diseño de base de un

relleno sanitario con suelos naturales.

Hay varios procedimientos para la determinación de permeabilidad de los

suelos: unos "directos", así llamados porque se basan en pruebas cuyo objetivo

fundamental es la medición de tal coeficiente; otros "indirectos",

proporcionados, en forma secundaria, por pruebas y técnicas primariamente

persiguen otros fines y los métodos del terreno que permiten identificar la

conductividad hidráulica de un suelo en forma dire

Estos métodos son los siguientes:

a) Directos:

1. Permeámetro de carga constante.

2. Permeámetro de carga variable.

3. Prueba directa de los suelos en el lugar

b) Indirectos:

1. Calculo a partir de la curva granulométrica.

2. Calculo a partir de la prueba de consolidación.

3. Calculo con la prueba horizontal de capilaridad.

c) Métodos de terrenos:

1. Infiltración estándar

2. Prueba de agotamiento y recuperación

• Prueba de perforación entubada.

• Prueba de perforación no entubada.

3. Prueba de infiltración.

• Lagunas de infiltración

• Infiltró metro de doble anillo.

• Método de Bouwer.

• Método de Porchet.

• Pruebas de inyección o extracción de agua (SlugTest).

A continuación se describe con cierto detalle algunos métodos directos e

indirectos y de terreno que se utilizaron en esta investigación para determinar

el coeficiente de permeabilidad. De lo primero se trataron los permeámetros y

de los mencionados en segundo lugar el infiltrómetro de doble anillo, los pozos

a cielo abierto y prueba de consolidación.

TITULO II

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

La permeabilidad de carga constante para una muestra de suelo. La prueba se

realiza con base en lo concertado en la norma ASTM D 2434. Cabe resaltar

que la muestra con la que se realiza la prueba es un material granular,

específicamente una arena, de la cual no se conoce su distribución

granulométrica. Las datos obtenidos se tomaron con tres diferentes cargas

hidráulicas de 0,o cm, 0,9 cm y 1,9 cm, tomando el volumen de agua que fluye

a través de la muestra los tiempos a 8 min, 5 min y 2 min respectivamente. Con

estos valores se procede a realizar la curva velocidad versus gradiente

hidráulico, la cual cumple con la condición de flujo laminar, con la que se

determina un coeficiente de permeabilidad de 10,8x10-3 cm/s. Debido a que

dicho coeficiente fue obtenido a una temperatura promedio de 24,1ºC, se

procede a corregir el valor debido al cambio que tiene la viscosidad del agua

con respecto a la temperatura, obteniendo un coeficiente de permeabilidad

normalizado de 9,8x10-3 cm/s Según Juarez Badillo (1980) la permeabilidad es

la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su

estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a

través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e

impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.La velocidad con la que el

fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:

• La porosidad del material.

• La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura.

• La presión a que está sometido el fluido.

El coeficiente de permeabilidad (k) es “una constante de proporcionalidad

relacionada con la facilidad de movimiento de un flujo a través de un medio

poroso” (Bowles, 1980, p. 97). Se pueden determinar por medio de dos

métodos generales de laboratorio llamados método de la carga constante y el

método de la carga variable. Dichos métodos están basados en el uso de la ley

de Darcy, con las condiciones de un flujo laminar. Con el método de la cabeza

constante, el coeficiente de permeabilidad se calcula con lal siguiente

ecuación:

EJEMPLO I

Se realizó una prueba de permeabilidad con un permeámetro de carga

variable con diámetro interior de 5 cm. El diámetro interior del tubo vertical fue

de 2 mm. La muestra tuvo una longitud de 8 cm. Durante un período de 6 mm,

la carga sobre la muestra disminuyó de 100 a 50 cm. Calcule el valor de k.

SOLUCION:

TITULO III

LA VELOCIDAD D E CONSOLIDACIÓN Y GRADO DE

CONSOLIDACION

Asiento producido en suelos compresibles y saturados, debido a las

deformaciones volumétricas a lo largo del tiempo, ante la disipación por drenaje

de las presiones transmitidas al agua intersticial por una carga aplicada y por la

reducción de los poros del suelo.

Coeficiente de Consolidación (Cv)

• Expresa velocidad de consolidación.

• Cv no es constante durante consolidación y depende de sobrecarga y

conductividad hidráulica del suelo.

TITULO IV

EXPANSIÓN DE SUELOS COHESIVOS

La expansividad de suelos es una propiedad física de los suelos que puede

evaluarse en una cimentación. En las estructuras constructivas existe

hinchamiento del suelo cuando aumenta su cantidad de agua y se retraen

cuando la disminuye.

Debe distinguirse el término "potencial de expansión", de la "expansión" de

acuerdo de donde proviene dicha pérdida de agua. Las arcillas expansivas

producen empujes verticales y horizontales afectando las cimentaciones,

empujando muros y destruyendo pisos y tuberías enterradas, con esfuerzos

que superan los 20 kg/cm², ocasionalmente. En las vías se presentan ascensos

y descensos que afectan su funcionamiento. También, estos suelos expansivos

se retraen y los taludes fallan.

Expansión primaria, L – Un hinchamiento de corto plazo, definido de manera

arbitraria, generalmente se considera que ha sido completado en el tiempo

correspondiente a la intersección de la tangente de curvatura inversa con la

prolongación del tramo recto final, que representa el hinchamiento a largo plazo

o secundario, en un trazo semi logaritmico, cambio dimensional vs. Logaritmo

de tiempo.

Expansión secundaria, L – Un hinchamiento de largo plazo, definido de

manera arbitraria, generalmente caracterizado como la porción lineal

final de la curva de cambio dimensional contra logaritmo de tiempo, al

completar el hinchamiento de corto plazo o primario (Figura 1).

Índice de expansión – Es la pendiente de la curva de descarga (rebote)

que relaciona presión con relación de vacíos en un gráfico semi-

logarítmico.

Presión de expansión. FL-2

– una presión que evita el hinchamiento del espécimen como se obtiene en el

método C, o 2) aquella presión que se requiere para devolver el espécimen a

su estado original (relación de vacíos, altura) después del hinchamiento en el

método A o BExpansión primaria, L – Un hinchamiento de corto plazo, definido

de manera arbitraria, generalmente se considera que ha sido completado en el

tiempo correspondiente a la intersección de la tangente de curvatura inversa

con la prolongación del tramo recto final, que representa el hinchamiento a

largo plazo o secundario, en un trazo semilogaritmico, cambio dimensional vs.

Logaritmo de tiempo ..

Expansión secundaria, L – Un hinchamiento de largo plazo, definido de

manera arbitraria, generalmente caracterizado como la porción lineal

final de la curva de cambio dimensional contra logaritmo de tiempo, al

completar el hinchamiento de corto plazo o primario .

Índice de expansión – Es la pendiente de la curva de descarga (rebote)

que relaciona presión con relación de vacíos en un gráfico semi-

logarítmico.

Presión de expansión. FL-2 –una presión que evita el hinchamiento del

espécimen como se obtiene en el método C, o 2) aquella presión que se

requiere para devolver el espécimen a su estado original (relación de

vacíos, altura) después del hinchamiento en el método A o B