MECANICA DE SUELOS

“INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES”

Que presenta el Ingeniero CivilMS.c. CORONADO ZULOETA OMAR

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CONTENIDO

1.- Introducción2.- Definición de Suelo3.- Definición del Estudio de la

Mecánica de Suelo4.- Origen y Formación de los Suelos5.- Principales Tipos de Suelos6.- Problemas Típicos de Suelos7.- Laboratorio de Mecánica de

suelos

GEOTECNIA

SUELOS ROCASMATERIALES ARTIFICIALES

PROBLEMAS DEFUNDACIONES

SUSTENTO DE LA CONSTRUCCIÓN

MATERIAL DECOSNTRUCCIÓN

CIENCIA Y

ARTE

DEFINICIÓN DE SUELO

La Definición de suelo cubre una extensión y Variedad:

AgrónomoAgrónomo GeólogoGeólogo IngenieríaIngeniería

Actividades Orgánicas y vida

vegetal

Actividades Orgánicas y vida

vegetal

Localización deraíces

Localización deraíces

Material TerrosoOrgánico e Inorgánico

Material TerrosoOrgánico e Inorgánico

DEFINICIÓN DEL ESTUDIO DE LA MECANICA DE SUELOS

TERZAGHI PECK

MECANICAMECANICA

HIDRAULICAHIDRAULICA

CIENCIACIENCIA

ARTEARTE

Es la Rama de la ciencia que trata el estudio de sus propiedades físicas y el Comportamiento de masas de suelos sometidas a varios

tipos de fuerzas.

Es la Rama de la ciencia que trata el estudio de sus propiedades físicas y el Comportamiento de masas de suelos sometidas a varios

tipos de fuerzas.

Mecánica de Suelos

Mecánica de Suelos Saturados

Mecánica de SuelosNo Saturados

Presiones positivas enel agua del suelo

Presiones negativasen el agua del suelo

Clasificación de la Mecánica de Suelos con base en

la fase gaseosa y líquida*

Naturaleza de las fases líquida y gaseosa

del suelo

Suelos saturadosSuelos no saturados

Vacíos llenos de aguaaire presente en estado disuelto

Burbujas de aire atrapadas discontinuidad en la

fase gaseosaFase líquida continua

Fase gaseosa continúaFlujo independiente de gas y agua

Suelos secos Inexistencia de

agua libreFase líquida discontinuaAgua fundamentalmente

inamovible* (Fredlund y Rahardjo,

1993)

Clasificación de la problemática relacionada con la Mecánica de Suelos No Saturados*

Problemas deSuelos No Saturados

Descripción de lasVariables de estado de esfuerzo

(-ua) y (ua-uw)

Flujo de aguaCambio

de volumenResistencia al

Esfuerzo cortanteCondiciones de

fronteraen el flujo

Modelación de condicionesde saturación yno saturación

Geoambiente

Transporte de contaminantes

Expansión

Contracción

Colapso

Estabilidad de taludes

Capacidad de carga

Empuje de tierras

* (Fredlund y Rahardjo, 1993)

ORIGEN Y FORMACIÓN DE LOS SUELOS

CICLO ROCA SUELOCICLO ROCA SUELO

TERZAGHITERZAGHIASTMASTM

SUELOSUELO ROCAROCA SUELOSUELO ROCAROCA

SedimentosSedimentos M. Sólida Min.M. Sólida Min. Agregado Min.Agregado Min. Agregado Min.Agregado Min.

DesintegraciónDesintegración M. MecánicosM. Mecánicos Fzas. Cohesi.Fzas. Cohesi.

CICLO EROSIVO

EROSIÓN FISICA

IN SITU Cambio de T : ( Exfoliación ) Los cambios de T más

presencia de agua, generan una fractura violenta, expansiones térmicas

Crecimiento de Cristales : Aumento de cristales de agua, por ciclos de hielo - deshielo, producen fracturación de la roca, lo que depende del grado de porosidad.

Acción orgánica : Por acción de vegetales y animales, rompen y desplazan la roca

Tensión de la corteza : Rotura por efecto de esfuerzos de tensión mayores a la resistencia al corte. Las fallas se conocen como Diaclasas y Dislocaciones

Gravedad : Debido a tracciones de macizos rocosos , sin soporte lateral. Fallas o diaclasas verticales

EROSION FISICA

TRANSPORTE Y EROSIÓN Gravedad: Fuerza que contribuye a transportar el

material de una zona alta a una baja de una roca ya erosionada

Agua: Transporta y erosiona activamente, ya sea por lluvia, río o mar, fracturando y moliendo el trozo inicial

Hielo: Efecto combinado de transporte y erosión por fricción : fracciona en partículas muy pequeñas y transporta partículas grandes

Viento: Acción erosiva de materiales finos no cohesivos, transportando a grandes distancias

EROSION QUIMICA

Hidratación: Adición de agua para transformar un compuesto en otro Aceleración del proceso con presencia de otros elementos

Hidrólisis: Descomposición química por efectos del agua más anhídrido carbónico

Disolución: Disolución de una roca debido a la presencia de agua y anhídrido carbónico.

Se generan grietas, cavernas y oquedades

Se denomina a esto Fenómenos Kársticos Oxidación: Transformación de óxidos ferrosos en

férricos ante la presencia de agua y Temperatura .

PROCESOS

PRINCIPALES TIPOS DE SUELOS

S. ResidualS. Residual

S. TransportadosS. Transportados

D. EolicosD. Eolicos

D. GlacialesD. Glaciales

D. AluvialesD. Aluviales

Cint. MeandricosCint. Meandricos

C. InterconectadasC. Interconectadas

S. OrgánicosS. Orgánicos

NOMBRES LOCALES PARA SUELOS

Caliche Arena + Limo + Grava

Gumbo S. Arcilloso Adobe S. Arcilloso Terra Rossa D. de Suelo Residual Fango S. Orgánico Tierra Turbosa D. de Suelo Orgánico Saprolita D. de Suelo Residual Marga Arena + Limo + Arcilla Laterita Fe2O3 + Al2O3

Turba Materia Orgánica

PROBLEMAS TIPICOS DE SUELOS

En su trabajo práctico el ingeniero civil ha de enfrentarse con muy diversos e importantes problemas planteados por el terreno. Prácticamente todas las estructuras de ingeniería civil, edificios, puentes, carreteras, túneles, muros, torres, canales o presas, deben cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. Para que una estructura se comporte satisfactoriamente debe poseer una cimentación adecuada.

PROBLEMAS TIPICOS DE SUELOS

PROBLEMAS TIPICOS DE SUELOS

Cuando el terreno firme está próximo a la superficie, una forma viable de transmitir al terreno las cargas concentradas de los muros o pilares de un edificio es mediante zapatas. Un sistema de zapatas se denomina cimentación superficial. Cuando el terreno firme no está próximo a la superficie, un sistema habitual para transmitir el peso de una estructura al terreno es mediante elementos verticales como pilotes o caissons.

PROBLEMAS TIPICOS DE SUELOS

Otro problema común es cuando la superficie del terreno no es horizontal y existe una componente del peso que tiende a provocar el deslizamiento del suelo. Si a lo largo de una superficie potencial de deslizamiento, los esfuerzos tangenciales debidos al peso o cualquier otra causa (como agua de filtración, peso de una estructura o de un terremoto) superan la resistencia al corte del suelo, se produce el deslizamiento de una parte del terreno.

PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE LOS MINERALES ARCILLOSOS

ARCILLA : Partículas menores a 0,002 mm (AASHTO) producto de la meteorización química , Las cuales presentan cohesión y plasticidad, compuestos . Básicamente por silicatos de Al, Fe y Mg .

MINERAL ARCILLOSO : Formaciones cristalinas constituidas por dos unidades estructurales : Tetraédrica y Octaédrica .De acuerdo a la organización de estas unidades, losminerales arcillosos se dividen principalmente en tres grupos - Caolinitas : Espesor de 7 A ( 1A = 0,0001 micra )- iIlitas : Espesor de 10 A- Montmorilonitas : Similar a las ilitas.

PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE LOS MINERALES ARCILLOSOS

Caolinitas: Unidad octaédrica + tetraédrica hasta formar bloques de 500 - 1000 A de espesor. Estable, baja absorción , baja retracción y expansión.

Ilitas: Formado por una estructura octaédrica entre dos tetraédricas, hasta formar bloques de 200 - 300 A. Por su adherencia son menos estables, poseen mayor absorción de agua y mayor potencial de expansión y contracción.

Montmorilonitas : Pero muy susceptibles a la absorción, formando bloques de 10 - 30 A Son de muy alto potencial de expansión - contracción.

ESTRUCTURA DE LOS MINERALES ARCILLOSOS

La arcilla posee dos unidades estructurales básicas : Tetraédrica y Octaédrica.

La estructura laminar se forma cuando los iones de oxígeno se enlazan entre varias unidades, formando distintos tipos, con distintas características.

> 9.6 Å

Cationes de cambio n H2O

Oxígeno

Hidroxilo, OH

Al, Fe, Mg

Si, a veces Al

ESTRUCTURA DE LOS PRINCIPALES MINERALES ARCILLOSOS

ESTRUCTURA DE LOS MINERALES ARCILLOSOS

ESTRUCTURA DE LOS MINERALES ARCILLOSOS