ENSAYO No. 5

DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SUELOSNORMA I.N.V. E – 128 – 07

GRAVEDAD ESPECÍFICA

Es la relación entre la masa de un cierto volumen de sólidos a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de gas, a la misma temperatura.

La gravedad específica de un suelo se usa en casi toda ecuación que exprese relaciones de fase de aire, agua y sólidos en un volumen dado de material.

EQUIPO

Picnómetro de 500 ml debidamente calibrado, bomba de vacío para extraer el aire atrapado, horno capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ± 5°C, balanza con capacidad de 2000 g y sensibilidad de 0.01g, pipeta, termómetro digital que abarque de -1 a 57°C y un recipiente para llevar la muestra al horno.

MATERIAL

- 100 gr del material seco que paso por el tamiz No. 10 de la granulometría practicada.

- Agua destilada.

Imagen 1 – Equipo y material

PROCEDIMIENTO

- Se pesa el picnómetro debidamente calibrado.

Peso obtenido picnómetro = 166,6 gr

- Se pesa el picnómetro + agua: Para obtener un peso calibrado del picnómetro + agua, se llena el picnómetro con agua destilada hasta la marca de los 500 ml y se lleva a la balanza para obtener su peso. Obtenido este peso, se lleva el picnómetro + agua a baño maría por un determinado tiempo. En este tiempo, por estar sumergido en el agua caliente el volumen se aumenta y se debe corregir enrazando el picnómetro hasta el menisco. Se obtiene un segundo peso del picnómetro + agua.Se repite nuevamente este procedimiento de llevar a baño maría el picnómetro + agua y se obtiene un tercer peso.

Pesos obtenidos picnómetro + agua:

Tabla 1 – Datos picnómetro + agua

- Se saca la mitad del agua del picnómetro y se vierte en este los 100 gr del material seco.

- Se agita y se saca el aire utilizando la bomba de vacío. Mientras se saca el aire se debe estar agitando el picnómetro.

Imagen 2 – Extracción del aire con bomba de vacío

- Se llena nuevamente el picnómetro hasta los 500 ml con agua destilada, se pesa en la balanza y se obtiene la temperatura.

Peso obtenido picnómetro + agua + suelo = 730,7 grTemperatura = 26,1°C

- Se vacía la lechada a un recipiente y se seca hasta obtener una masa constante en un horno a 110 ± 5˚C. se toman los siguientes datos:

Peso recipiente = 112,0 grPeso recipiente + muestra seca = 212,2 gr

Imagen 3 – Muestra seca extraída del horno

CALCULOS

Usando cada uno de los datos de la tabla 1, se calcula el peso del picnómetro + agua calibrado empleando la siguiente ecuación:

WaTx=YWTxYWTi

x (WaTi−Wf )+Wf

WaTx = masa del picnómetro más el agua a una temperatura x dada (gr)WaTi = masa del picnómetro más el agua a una temperatura de calibración (gr)YWTx = densidad del agua a una temperatura x dada (gr/ml)YWTi = densidad del agua a la temperatura de calibración (gr/ml)Wf = masa promedio del picnómetro seco (gr)Ti = temperatura de calibración (ºC)

WaTi (20 ºC )=Wf + (YWTi xV )

WaTi (20 ºC )=166,6 g+(0,99821 gml

x500ml )

WaTi (20 ºC )=665,705 g

Calculo del peso del picnómetro + agua calibrado

Toma 1:

WaTx=0,99749

gml

0,99821gml

x (665,705 g−166,6 g )+166,6 g

WaTx=0,99928 x (499,105g )+166,6g

WaTx=665,34 g

Toma 2:

WaTx=0,99679

gml

0,99821gml

x (665,705 g−166,6 g )+166,6 g

WaTx=664,99 g

Toma 3:

WaTx=0,99615

gml

0,99821gml

x (665,705 g−166,6 g )+166,6 g

WaTx=664,67 g

Tabla 2 – Resultados picnómetro + agua

Usando los resultados de la tabla 2 y los demás datos tomados, se calcula la gravedad específica con la siguiente formula:

Gs20 ºC= Wsx KWs+WaTx−Wb

K = factor de corrección basado en la densidad del agua a 20°C, para expresar la gravedad específica a 20°C, K = (δwTx/δw20˚C)WaTx = masa del picnómetro más agua calibrado (gr)Ws = masa del suelo seco (gr)Wb = masa del picnómetro + agua + suelo (gr)

Ws=( pesoresipiente+muestra seca)−peso resipiente

Ws=212,2 g−112,0 g

Ws=100,2 g

Calculo de gravedad específica:

Toma 1:

Gs20 ºC= 100,2 g x0,99929100,2g+665,34 g−730,7g

Gs20 ºC=2,874

Toma 2:

Gs20 ºC= 100,2g x 0,99858100,2g+664,99g−730,7 g

Gs20 ºC=2,901

Toma 3:

Gs20 ºC= 100,2g x 0,99794100,2g+664,67 g−730,7 g

Gs20 ºC=2,926

Tabla 3 – Resultados gravedad especificaCONCLUSIONES

Para haber obtenido la gravedad específica, fue necesario calcular el peso del picnómetro + agua corregido con cada uno de los datos obtenidos de las tres tomas que se hicieron en el baño maría (tabla 1). El resultado de cada uno de estos cálculos (tabla 2) fue utilizado para calcular las tres gravedades específicas (tabla 3). Por último, se tomó un promedio de los tres resultados obtenidos, dando como tal un promedio de gravedad específica de este suelo de 2,900.

ENSAYO No. 6

LIMITES DE ATTERBERG

Los límites de Atterberg o límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos, presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo del contenido de agua. Así un suelo se puede encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico, semilíquido y líquido.

El contenido de agua con que se produce el cambio de estado varía de un suelo a otro y en mecánica de suelos interesa fundamentalmente conocer el rango de humedades, para el cual el suelo presenta un comportamiento plástico, es decir, acepta deformaciones sin romperse (plasticidad), es decir, la propiedad que presenta los suelos hasta cierto límite sin romperse.

El método usado para medir estos límites de humedad fue ideado por Atterberg a principios de siglo a través de dos ensayos que definen los límites del estado plástico. Los límites de Atterberg son propiedades índices de los suelos, con que se definen la plasticidad y se utilizan en la identificación y clasificación de un suelo1.

DETERMINACIÓN DEL LIMITE LÍQUIDONORMA I.N.V. E – 125 – 07

1 http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica4.htm

LIMITE LÍQUIDO

El Límite Líquido de un suelo es el contenido de humedad expresado en porcentaje del suelo secado en el horno, cuando éste se halla en el límite entre el estado líquido y el estado plástico.

EQUIPO

Vasija de evaporación, espátula, aparato de límite liquido de operación manual, ranurador curvo trapezoidal, calibrador, recipientes, horno capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ± 5°C, balanza con capacidad de 2000 g y sensibilidad de 0.01g.

MATERIAL

- 100 gr del material seco que paso por el tamiz No. 40 de la granulometría practicada.

- Agua destilada.

Imagen 4 – Equipo y material

PROCEDIMIENTO

- Calibración del aparato de límite líquido: Por medio del calibrador del mango del ranurador y de la platina de ajuste, se ajusta la altura a la cual levanta la cazuela, de tal manera que el punto de la cazuela que hace contacto con la base esté a 10.0 sobre ésta. Se asegura la platina de ajuste, apretando los tornillos. Con el calibrador aún colocado, se comprueba el ajuste girando la manija rápidamente varias veces. Si el ajuste es correcto, se oirá un sonido de roce cuando la excéntrica golpea contra la cazuela.

Imagen 5 – Aparato de limite liquido- Se coloca la muestra de suelo en la vasija de evaporación y se mezcla

completamente con 15 a 20 ml de agua destilada, agitándola, amasándola con una espátula en forma alternada y repetida. Se realizan más adiciones de agua en incrementos de 1 a 3 ml. Se mezcla completamente cada incremento de agua con el suelo como se ha descrito previamente, antes de cualquier nueva adición.

- Cuando agua suficiente ha sido mezclada perfectamente con el suelo hasta formar una pasta uniforme de consistencia dura, se coloca una cantidad adecuada de esta mezcla en la cazuela encima del punto donde ésta descansay se comprime y extiende con la espátula para nivelarla y a la vez, dejarla con una profundidad de 10 mm en el punto de su máximo espesor. El suelo excedente se debe devolver al recipiente mezclador y se debe tapar con el fin de que se retenga la humedad de la muestra.

- Se divide el suelo en la cazuela de bronce con una firme pasada del ranurador a lo largo del diámetro y a través de la línea central de la masa del suelo, de modo que se forme una ranura limpia de ± 2 mm de ancho. La ranura se debe de hacer con el menor número posible de pasadas.

Imagen 6 – División del suelo en la cazuela de bronce

- Se levanta y golpea la cazuela girando la manija, a una velocidad de dos revoluciones por segundo, hasta que las dos mitades de la pasta de suelo se pongan en contacto en el fondo de la ranura a lo largo de una distancia de cerca de 13 mm. Se anota el número de golpes requeridos para cerrar la ranura.

- Se saca una tajada de suelo, aproximadamente del ancho de la espátula; se toma de uno y otro lado y en ángulo recto con la ranura incluyendo la porción de ésta en la cual se hizo contacto y se coloca en un recipiente adecuado. Se pesa y se anota el valor. Se coloca el suelo con el recipiente dentro del horno a 110 ± 5°C hasta obtener una masa constante y se vuelve a pesar tan pronto como se haya enfriado antes de que pueda haber absorbido humedad higroscópica. Se anota esta masa, así como la pérdida de masa debida al secamiento y la masa del agua.

Imagen 7 – Contacto de 13 mm en el fondo de la ranura

- Se transfiere el suelo sobrante en la cazuela de bronce a la cazuela de porcelana. La cazuela y el ranurador se lavan y se secan para prepararlas para el tanteo siguiente.

- Se repite la operación anterior por lo menos en dos ensayos adicionales con el suelo restante en la vasija de porcelana, al cual se le agrega agua suficiente para ponerlo en un estado de mayor fluidez.

Imagen 8 – Muestras sacadas del horno

Datos obtenidos:

Tabla 4 – Datos obtenidos de las muestras

- El objeto de este procedimiento es obtener muestras de tal consistencia que al menos una de las determinaciones del número de golpes requeridos para cerrar la ranura del suelo se halle en cada uno de los siguientes intervalos: 25-35; 20-30; 15-25.

Datos obtenidos:

Tabla 5 – Datos obtenidos del aparato de limite liquido

CALCULOS

Se calcula el contenido de humedad del suelo, expresándolo como porcentaje de la masa del suelo secado en el horno, utilizando la siguiente formula:

Contenido dehumedad= Masa del aguaMasadel suelo secado alhorno

x 100

Tabla 6 – Cálculos de la muestra seca y masa de aguaTanteo 1:

Contenido dehumedad= 1,10g20,00g

x100

Contenido dehumedad=6%

Tanteo 2:

Contenido dehumedad= 3.90g16,20g

x100

Contenido dehumedad=24%

Tanteo 3:

Cont enido dehumedad= 4,20 g14,00g

x100

Contenido dehumedad=30%

Tabla 7 – Relación contenido de agua vs número de golpes

Grafica 1 – Determinación del Límite Liquido en la curva de flujoCONCLUSIONES

Con todos los datos y cálculos obtenidos se traza la curva de flujo, la cual representa la relación entre el contenido de humedad y el correspondiente número de golpes de la cazuela de bronce, se dibuja en un gráfico, con el contenido de humedad como abscisa y el número de golpes como ordenada. La curva de flujo es una línea recta promedia que pasa tan cerca, como sea posible, de los tres puntos dibujados.

El Límite Líquido corresponde a la intersección de la curva de flujo con la ordenada de 25 golpes llevándose a la abscisa donde se determina el Límite Liquido aproximándose este valor al número entero más cercano.Par este ensayo, el LL = 21%

DETERMINACIÓN DEL LIMITE PLASTICONORMA I.N.V.E – 126 – 07

El límite plástico de un suelo es el contenido más bajo de agua, determinado por este procedimiento, en el cual el suelo permanece en estado plástico. El índice de plasticidad de un suelo es el tamaño del intervalo de contenido de agua, expresado como un porcentaje de la masa seca de suelo, dentro del cual el material está en un estado plástico. Este índice corresponde a la diferencia numérica entre el límite líquido y el límite plástico del suelo.

El método de moldeo manual de rollos de suelo debe ser dado por el procedimiento normativo indicado en esta norma. Se denomina límite plástico a la humedad más baja con la cual pueden formarse rollos de suelo de unos 3 mm de diámetro, rodando dicho suelo entre la palma de la mano y una superficie lisa, sin que dichos rollos se desmoronen.

EQUIPO

Vasija de evaporación, espátula, horno capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ± 5°C, balanza con capacidad de 2000 g y sensibilidad de 0.01g, recipientes y vidrio grueso esmerilado.

MATERIALES

- 20 gr del material seco que paso por el tamiz No. 40 de la granulometría practicada.

- Agua destilada.

PROCEDIMIENTO

- Se amasa los 20 gr de la muestra con agua destilada hasta que pueda formarse con facilidad una esfera con la masa de suelo. Se toma una porción de unos 6 gr de dicha esfera como muestra para el ensayo.

- Se toma una porción de 1.5 a 2.0 g de la masa de suelo tomada para hacer rollos de 3 mm de diámetro manualmente.

- Se rueda la masa de suelo entre la palma de la mano o los dedos y el plato de vidrio esmerilado con presión necesaria para formar un rollo de diámetro uniforme en toda su longitud.

Imagen 9 – Realizando los rollos de 3 mm de diámetro

- Cuando el diámetro del rollo llegue a 3 mm, y aun no presenta signos de desmoronamiento, este se debe amasar nuevamente entre las manos. La idea es que la masa valla perdiendo humedad y los rollos al llegar al diámetro de tres milímetros, presente desmoronamiento.

- Se repite este procedimiento, partiendo, juntando, amasando y enrollando hasta que el rollo de 3 mm de diámetro se desmorone bajo la presión requerida para el enrollamiento.

Imagen 10 – Desmoronamiento de los rollos a los 3 mm de diámetro- Este procedimiento se repitió una vez más. Se unen las porciones de suelo

desmoronado de cada ensayo y se colocan en recipientes previamente pesados, se toman los datos y se llevan al horno.

Imagen 11 – Muestras sacadas del horno

Datos obtenidos:

Tabla 8 – Datos obtenidos de las muestras

CALCULOS

Se calcula el Límite Plástico (LP), expresado como el contenido de agua en porcentaje de la masa de suelo seca al horno, de la siguiente manera:

LP= Masa del aguaMasa del suelo secado al horno

x 100

Tabla 9 – Cálculos de la muestra seca y masa de aguaEnsayo 1:

LP=1,10 g6,4 g

x 100

LP=17%

Ensayo 2:

LP=1,10 g6,6 g

x 100

LP=17%

CONCLUSIONES

Con todos los datos y cálculos obtenidos de las tablas 8 y 9 respectivamente y aplicando la fórmula para hallar el Limite Plástico (LP), podemos concluir que el LP para ambos ensayos es de 17%, por consiguiente, este sería el resultado que se requiere.

Teniendo los resultados del Límite líquido (LL) y del Limite Plástico (LP), podemos calcular el Índice de plasticidad (IP) del suelo ensayado con la siguiente formula:

Indicede Plasticidad=limite Liquido−Limite Plastico

IP=21%−17%

IP=4%

Cuando el límite líquido o el límite plástico no se puedan determinar, el Índice de Plasticidad se informará con la abreviatura NP (No plástico).

Así mismo, cuando el límite plástico resulte igual o mayor que el límite líquido, el índice de plasticidad se informará como NP (No plástico).

Para nuestro caso, ninguno de los dos conceptos aplica.

DETERMINACIÓN DEL LIMITE DE CONTRACCIONNORMA I.N.V.E – 127 – 07

LIMITE DE CONTRACCION

Los factores de contracción cubiertos por este método de ensayo se pueden determinar únicamente en suelos básicamente finos (cohesivos), que presenten resistencia cuando se secan al aire. Se supone normalmente que el término límite de contracción en porcentaje, expresado como un contenido de agua, representa la cantidad de agua necesaria para llenar los vacíos de un suelo cohesivo dado, cuando se halle en su relación de vacíos más baja, obtenido ese valor por secado (generalmente en el horno).

Así, el concepto del límite de contracción se puede emplear para evaluar el potencial de contracción, es decir, la posibilidad que se desarrollen grietas en obras que incluyen suelos cohesivos.

El límite de contracción de un suelo se define como el contenido máximo de agua, por debajo del cual una reducción de la cantidad de agua, no causa una disminución de volumen de la muestra de suelo, pero al cual un aumento en el contenido de agua sí produce un aumento en el volumen de la masa de suelo.

EQUIPO

Vasija de evaporación, espátula, horno capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110 ± 5°C, balanza con capacidad de 2000 g y sensibilidad de 0.01g, recipientes para contracción y calibrador.

MATERIALES

- 30 gr del material seco que paso por el tamiz No. 40 de la granulometría practicada.

- Vaselina

- Agua destilada.

PROCEDIMIENTO

- La muestra se coloca en la vasija de evaporación y se mezcla completamente con agua destilada suficiente para llenar completamente los vacíos del suelo y para hacerla lo suficientemente pastosa, de manera que sea fácilmente manejable en la cápsula, evitando la formación de burbujas de aire.

- Se toman los datos del recipiente: Diámetro y altura para obtener el volumen y su peso.

Los datos obtenidos fueron:

Ø = 4,18 cmH = 1,29 cmPeso = 21,6 gr

- El interior del recipiente para contracción se reviste con una capa delgada de vaselina para evitar la adhesión del suelo al recipiente.

- Se coloca una cantidad de suelo húmedo a la tercera parte del volumen del recipiente de contracción en el centro de éste y se golpea suavemente sobre una superficie firme y acolchonada. Se repite este procedimiento hasta que el recipiente este llene completamente y rebose por los lados. El exceso de suelo se quita con la espátula y el suelo adherido a la superficie externa del recipiente debe ser limpiado.

Imagen 12 – Preparando la muestra

- Lleno el recipiente, se pesa inmediatamente, se anota como masa del recipiente y del suelo húmedo (W1). La masa de suelo se deja secar en el aire, a temperatura ambiente, hasta que el color de la misma cambie de oscuro a claro. Luego, ésta será secada en el horno a temperatura de 110° ± 5°C, hasta alcanzar masa constante; se pesará anotándose como masa del recipiente y del suelo seco (W2 ).

Imagen 13 – Peso de la muestra preparada

Datos obtenidos:

Tabla 10 – Datos obtenidos de la muestra

- Se determina la capacidad del recipiente de contracción en cm³, la cual es también el volumen de la masa de suelo húmedo, de acuerdo a los datos obtenidos del recipiente.

Ø = 4,18 cmH = 1,29 cmV = π x r² x HV = π x (2,09 cm)² x 1,29 cmV = 17,7 cm³

CALCULOS

Se calcula el contenido de agua del suelo en el momento en que éste fue colocado en el recipiente, expresado como un porcentaje del peso seco del suelo, se calcula de la siguiente forma:

W=W 1−W 2W 2−W 3

x100

W = contenido de agua del suelo (%)W1 = masa de suelo húmedo y el recipiente (gr)W2 = masa de suelo seco y el recipiente (gr)

W3 = masa del recipiente (gr)

W=55,4 g−45,9 g45,9g−21,6 g

x100

W=39%

El límite de contracción (LC) se calcula de los datos obtenidos en la determinación de la contracción volumétrica, así:

LC=W−(V−Vo )Yw

Wox100

LC = límite de contracción (%)W = contenido de agua (%)V = volumen de la pastilla de suelo húmedo (cm³)Vo = volumen de la pastilla de suelo secada al horno (cm³)Wo = masa de la pastilla de suelo seco (gr)Yw = masa unitaria del agua (g/cm³) aproximadamente 1.0 g/cm³

Vo=17,7 cm³1,39

Vo=12,7cm ³

LC=0,39−(17,7cm ³−12,7cm ³ )1,0 g/cm ³

24,3gx100

LC=18%

CONCLUSIONES

Lo que se puede observar en este ensayo es que el Límite de Contracción es un parámetro utilizado como indicador del cambio de volumen de la muestra respecto al cambio del contenido de humedad.

En este caso, una muestra de volumen de 17,7 cm³ con un contenido de humedad del 39%, al ser secada en el horno, está cambia en su volumen a 12,7 cm³ y de acuerdo a la formula, esta tiene una contracción del 18%. En la imagen se puede apreciar este cambio.

Imagen 14 – Muestra húmeda y muestra contraída

ENSAYO No. 7

PERMEABILIDAD

La propiedad fundamental del suelo respecto al flujo de agua es la permeabilidad. Cualquier material con vacíos es poroso y si los vacíos están interconectados, posee permeabilidad. La filtración es toda corriente pequeña que se produce a través de un medio permeable. La permeabilidad es la facilidad con que se mueve un fluido a través de cualquier medio poroso, es una propiedad de ingeniería llamada permeabilidad (Bowles, 1982, p213). Según Terzaghi, 1980, se dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos. La permeabilidad es una propiedad anisotrópica, es decir, es la variación de una propiedad en un cuerpo según la dirección que se considere. Normalmente su valor es más alto en la dirección horizontal que en la vertical. Generalmente depende del tamaño y la continuidad del espacio poroso del suelo y, en consecuencia, del tamaño de las partículas de éste.

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES(CABEZA CONSTANTE)

I.N.V. E – 130 – 07

Se utiliza ampliamente con todos los tipos de suelos, en especial con los muy permeables. En este se mantienen fijos los niveles de agua y se mide la descarga. Se considera la temperatura a la que se realiza el ensayo, ya que debido a esta se producen variaciones en la densidad y viscosidad del agua.

EQUIPO

Permeámetro de cabeza constante, probeta y cronómetro

Imagen 15 – Permeámetro de cabeza constante – UMNGMATERIALES

- Arena gruesa

- Arena media

- Arena fina

- Grava

PROCEDIMIENTO PARA LAS ARENAS

- Las muestras de las tres arenas se encuentran previamente en el tubo del permeámetro teniendo el siguiente orden: Parte inferior, arena fina; en el medio, arena media y en la parte superior, arena gruesa.

Imagen 16 – Distribución de las arenas

- Se toman las medidas de las muestras y se registran.

Ø = 3” = 7,62 cmH arena fina = 13,0 cmH arena media = 10,0 cmH arena gruesa = 14,0 cm

- Se lleva agua hasta el tanque de cabeza constante hasta tener un flujo constante.

- Se abre la válvula del tubo que contiene las muestras y se saturan totalmente hasta rebosar el tanque de salida de la parte superior del tubo.

- De este tanque de rebose, se mide la cantidad de agua que sale en un determinado tiempo y su temperatura.

Datos obtenidos:

Cantidad de agua de salida = 166 ml = 166 cm³Tiempo = 1 minuto = 60 segundosTemperatura = 24,3°C

Imagen 17 – Identificación de piezómetros

Datos obtenidos:

Tabla 11 – Datos obtenidos de los piezómetros

CALCULOS

Con los datos obtenidos, se calcula el coeficiente de permeabilidad de cabeza constante de acuerdo a la siguiente formula:

K= Q x LA x t xh

K = coeficiente de permeabilidadQ = gasto, es decir cantidad de agua descargadaL = distancia entre manómetrosA = á rea de la sección transversal del espécimen

t = tiempo total de desagüeh = diferencia de cabeza (altura) sobre los manómetros

A = π x r²

A = π x (3,81 cm)²

A = 45,6 cm²

K para la arena fina (manómetros 2 y 4)

K= 166cm ³ x10cm45,6cm² x 60 s x 12,5cm

K=0,048cm /s

Se corrige la permeabilidad para la que corresponde a 20°C, multiplicando K por la relación de la viscosidad de agua a la temperatura del ensayo con respecto a la viscosidad del agua a 20°C.

K 20=K TnTn20

K 20=0,048cm /s x 0,9036

K 20=0,043cm /s

K para la arena media (manómetros 5 y 6)

K= 166cm ³ x5 ,0cm45,6cm² x 60 s x 0,5cm

K=0 ,61cm / s

K 20=0 ,61cm / s x0,9036

K 20=0 ,55cm / s

K para la arena gruesa (manómetros 7 y 8)

K= 166cm ³ x6,0cm45,6cm² x 60 s x 0 ,5cm

K=0 ,73cm / s

K 20=0,048cm /s x 0,9036

K 20=0 ,66 cm /s

PROCEDIMIENTO PARA LA GRAVA

- La muestra de la grava se encuentra previamente en todo el tubo del permeámetro.

- Como este ensayo tiene las mismas características del ensayo anterior, se sigue el mismo procedimiento; solo que se obtienen datos diferentes.

Datos obtenidos:

Cantidad de agua de salida = 226 ml = 226 cm³Tiempo = 1 minuto = 60 segundosTemperatura = 24,8°C

Tabla 12 – Datos obtenidos de los piezómetros

CALCULOS

K para grava (manómetros 2 y 4)

K= 266cm ³ x10cm45,6cm² x 60 s x 0,2cm

K=4,86cm / s

K 20=4,86cm /s x0 ,8934

K 20=4,34cm / s

K para grava (manómetros 5 y 6)

K= 266cm ³ x5,0cm45,6cm² x 60 s x 0,1cm

K=4,86cm / s

K 20=4,86cm /s x0,8934

K 20=4,34cm / s

K para grava (manómetros 7 y 8)

K= 266cm ³ x5,0cm45,6cm² x 60 s x 0,1cm

K=4,86cm / s

K 20=4,86cm /s x0,8934

K 20=4,34cm / s

CONCLUSIONES

Con el ensayo de las diferentes arenas, se puede observar que los coeficientes de permeabilidad son diferentes y nos demuestra que entre más fino sea la muestra, más bajo es el coeficiente de permeabilidad.

En el caso de la grava y concordando con lo anterior, esta tiene mucho más permeabilidad que las arenas y por consiguiente su coeficiente de permeabilidad va a ser más alto.

En los cálculos para obtener el coeficiente de permeabilidad se hizo la respectiva corrección que corresponde a la relación de la viscosidad de agua a la temperatura del ensayo con respecto a la viscosidad del agua a 20°C.

Se tomó como referencia para esta corrección, la siguiente tabla:

Tabla 13 – Corrección de viscosidad para nT/n20 (Bowles, 1980, p. 108)

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DE SUELOS FINOS(CABEZA VARIABLE)

Se limita a suelos permeables. Sólo se debe utilizar en suelos saturados, la determinación de la permeabilidad a partir de esta prueba solo se hace con suelos de permeabilidad baja. El coeficiente de permeabilidad k se calcula observando la velocidad con que desciende el nivel de agua.

EQUIPO

Permeámetro de cabeza variable, probeta, piezómetro y cronómetro.

MATERIAL

- Suelo fino.

PROCEDIMIENTO

- En este tipo de permeámetro se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo, por diferencia de niveles en un tubo alimentador.

- Se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra.

Imagen 18 – Permeámetro de cabeza variable – UMNG

Se toman los siguientes datos:

Ø muestra = 4” = 10,16 cmH muestra = 11,6 cmØ capilar = 9 mm = 0,9 cm

- Al hacer descender el agua por el tubo vertical, se toma la altura de descenso y el tiempo en determinado punto de descenso.

Datos obtenidos:

Tabla 14 – Datos obtenidos en el descenso de agua

CALCULOS

Con los datos obtenidos se calcula el coeficiente de permeabilidad de cabeza variable con la siguiente formula:

K=a x LA x t

x lnh1h2

a = Área del tubo vertical de cargaA = Área de la muestraL = Longitud de la muestraH1 = Carga hidráulica al principio de la pruebaH2 = Carga hidráulica al final de la pruebat = Tiempo requerido para la carga hidráulica pase de h1 a h2.

a = π x r²

a = π x (0,45 cm)²

a = 0,64 cm²

A = π x r²

A = π x (5,08 cm)²

A = 81,1 cm²

Para la toma 1:

K=a x LA x t

x lnh1h2

K=0,64 cm² x 11,6cm81,1cm ² x2 s

x ln170160

K = 2,77 x 10-3 cm/s

Para la toma 2:

K=0,64 cm² x 11,6cm81,1cm ² x6,3 s

x ln170150

K = 1,82 x 10-3 cm/s

Para la toma 3:

K=0,64 cm² x 11,6cm81,1cm ² x23,8 s

x ln170120

K = 1,34 x 10-3 cm/s

Para la toma 4:

K=0,64 cm² x 11,6cm81,1cm ² x30 s

x ln170110

K = 1,33 x 10-3 cm/s

Para la toma 5:

K=0,64 cm² x 11,6cm81,1cm ² x 47 s

x ln17090

K = 1,24 x 10-3 cm/s

Para la toma 6:

K=0,64 cm² x 11,6cm81,1cm ² x56 s

x ln17080

K = 1,23 x 10-3 cm/s

Para la toma 7:

K=0,64 cm² x 11,6cm81,1cm ² x80 s

x ln17060

K = 1,19 x 10-3 cm/s

Se calcula el K promedio sumando los siete resultados de K y dividiéndolos entre siete.

Kp = 1,56 x 10-3 cm/s

Se corrige la permeabilidad para la que corresponde a 20°C, multiplicando K por la relación de la viscosidad de agua a la temperatura del ensayo con respecto a la viscosidad del agua a 20°C.

Kp = 1,56 x 10-3 cm/s x 0,8995

Kp = 1,4 x 10-3 cm/s

CONCLUSIONES

Se puede observar que este tipo de suelo comparado con el del ensayo de la grava y las arenas es de una permeabilidad muy baja, por eso es que para este tipo de suelo se requiere este tipo de ensayo.

En los cálculos para obtener el coeficiente de permeabilidad se hizo la respectiva corrección que corresponde a la relación de la viscosidad de agua a la temperatura del ensayo con respecto a la viscosidad del agua a 20°C.

Se tomó como referencia para esta corrección, la tabla 13.