Mini Tesis

5/17/2018 Mini Tesis - slidepdf.com

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MAESTRÍA EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CONACENTUACIÓN EN CONSTRUCCIÓN

TEMA

“IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS ARCILLOSOS EN LA REGIÓNLAGUNERA”

TESIS PRESENTADA POR:

TANIA VARINIA MORALES AMADOR

JOSÉ DANIEL ARREAZOLA ROSALES

DIRECTOR DE TESIS

MARCO ANTONIO DE LA CRUZ ROMERO

GÓMEZ PALACIO DURANGO SEPTIEMBRE DEL 2010



Introducción

El conocimiento básico de la textura del suelo es importante para los ingenierosque construyen edificios, carreteras y otras estructuras sobre y bajo la superficie

terrestre. Es por esto que preocupados por la poca información del tipo desuelos que se encuentran en la Región Lagunera este proyecto de enfocara aidentificar los suelos arcillosos existentes en la región, además de que se haránpruebas de mecánica de suelos para explicar el comportamiento de dichossuelos y así tener un amplio conocimiento de los suelos arcillosos. Este tipo desuelo por lo regular, están conformados por montmorilonita y sus formacionesmás abundantes se localizan al norte del país, en el Estado de Durango, siendolas de Cuencamé, Velardeña, Pedriceña, Rodeo y Nazas las más conocidas y lasque actualmente se encuentran en explotación.

Antecedentes

Es muy difícil clasificar los suelos de México debido a su extrema variabilidad;por ello han surgido varios sistemas de clasificación a través de los años. Enmuchos casos, una clasificación de suelos está adaptada a las expectativas yutilidad que representa para una nación en particular, haciendo difícilestablecer equivalencias entre clasificaciones.Desde que el clima es uno de losfactores que ejerce más influencia en la formación de suelos, fueron agrupadosdentro de 11 regiones climáticas de México, definidas según el Instituto deGeografía. Por lo tanto, el objetivo es presentar un panorama general sobre estepunto en un espacio reducido. Por esta razón, a continuación se presenta unabreve descripción de los suelos que se encuentran en la región lagunera.

Región III

El Pacífico central comprende los estados de Sonora (sur), Sinaloa, Chihuahua(extremo suroeste), Nayarit, y Durango (borde oeste). La planicie costera tieneun clima muy árido a semi-árido. Tierra adentro, los regímenes de temperaturason cálidos y se vuelven sub-húmedos hacia las montañas. Tiene un régimen delluvias de verano. Esta región cubre el 8 por ciento del país. Las principalesunidades de suelo son: regosoles y leptosoles que cubren 33 por ciento y 14 porciento de esta región; feozems (14 por ciento), los cuales tienen un alto potencialagrícola, son usados principalmente para cultivar hortalizas y granos finos,

principalmente bajo riego; los cambisoles cubren 12 por ciento; los vertisoles (10por ciento) se desarrollaron bajo climas tropicales y sub-tropicales con



estaciones lluviosas y secas alternadas, y en la mayoría de los casos son fértiles.Otras unidades de suelo cubren esta región en proporciones pequeñas:calcisoles, 8 por ciento; solonchaks, 6 por ciento y luvisoles y acrisoles, 3 porciento.

Región IV

Norte. Predomina un clima muy seco, semi-cálido a templado en esta región. Alo largo de la frontera el régimen de lluvia es intermedio y en el resto del áreapresenta un régimen de lluvia estival. Hacia las montañas y hacia el sur, elclima cambia a seco y semi-seco, con temperaturas que van de semi-cálidas atempladas. Es la región climática más extendida de México con 26,5 por ciento

del territorio. Esta región cubre los estados de Chihuahua, Coahuila (parteoeste), Durango, Zacatecas (parte norte), San Luis Potosí, y los extremosoccidentales de Nuevo León y Tamaulipas, así como el norte de Aguascalientes,Guanajuato y Querétaro. Los principales suelos de esta región son aquellos delas zonas secas como calcisoles (37 por ciento) y leptosoles (30 por ciento), conotras unidades de suelo menos importantes: regosoles, 13 por ciento; feozems,10 por ciento; cambisoles, 4 por ciento y solonchaks, 2 por ciento. Loscastañozems ocupan solo el 2 por ciento del área; debido a que soportan la

vegetación de pradera, el contenido de materia orgánica es alto y, por lo tantomuestran un potencial de fertilidad alto; además, presentan un horizonte Amullido. Estos suelos también son usados para pastoreo extensivo. Losplanosoles, luvisoles y vertisoles cubren conjuntamente solo un 2 por ciento deesta región.

Región VI

Noreste. Esta región incluye los estados de Tamaulipas, Nuevo León y la franjaoriental de Coahuila. El clima va desde semi-árido a árido y la temperaturadesde semi-cálida a cálida. El régimen de lluvia es intermedio en la franjafronteriza y estival en las partes centro y sur. Cubre 9 por ciento del país. Lostipos de suelos más abundantes son: leptosoles, 42 por ciento; calcisoles, 32 porciento y vertisoles, 17 por ciento. Otras unidades menos abundantes son:castañozems, 6 por ciento; regosoles, 2 por ciento y feozems, 1 por ciento.



Los suelos con más amplia distribución en México (65 por ciento) son suelossuperficiales, de poco desarrollo (leptosoles, regosoles y calcisoles), con bajopotencial agrícola.Los suelos más fértiles y explotados (feozems, vertisoles, cambisoles y luvisoles)

ocupan solo el 26 por ciento del país. Estos suelos están sujetos a unaexplotación agrícola intensiva lo que compromete su potencial productivo y susustentabilidad.Las regiones con la mayor diversidad de suelo están en el centro y en el golfo deMéxico. Ambas están sujetas a altas densidades de población, lo cual generafuertes presiones sobre el recurso suelo. Entre ellas están: demanda de terrenospara viviendas, rutas e industrias, así como para disposición de residuos (tantohumanos como de origen industrial).



Sistema de clasificación del suelo de AASHTO

Sistema de clasificación del suelo de AASHTO fue convertido por Asociaciónamericana de los funcionarios de la carretera y del transporte del estado, y seutiliza como guía para la clasificación de suelos y de mezclas del suelo-agregado para los propósitos de la construcción de la carretera. El sistema declasificación primero fue desarrollado cerca en 1929.



La American Associattion of State Highway Officials adoptó este sistema declasificación de suelos (AASHTO M 145), tras varias revisiones del sistemaadoptado por el Bureau of Public Roads de Estados Unidos, en el que los suelosse agrupan en función de su comportamiento como capa de soporte o asiento

del firme. Es el sistema más utilizado en la clasificación de suelos en carreteras.

En esta clasificación los suelos se clasifican en siete grupos (A-1, A-2,…, A-7),según su granulometría y plasticidad. Más concretamente, en función delporcentaje que pasa por los tamices nº 200, 40 y 10, y de los Límites deAtterberg de la fracción que pasa por el tamiz nº 40. Estos siete grupos secorresponden a dos grandes categorías de suelos, suelos granulares (con no másdel 35% que pasa por el tamiz nº 200) y suelos limo-arcillosos (más del 35% quepasa por el tamiz nº 200).

La categoría de los suelos granulares; gravas, arenas y zahorras; está compuestapor los grupos A-1, A-2 y A-3, y su comportamiento en explanadas es, engeneral, de bueno a excelente, salvo los subgrupos A-2-6 y A-2-7, que secomportan como los suelos arcillosos debido a la alta plasticidad de los finosque contiene, siempre que el porcentaje de estos supere el 15%. Los gruposincluidos por los suelos granulares son los siguientes:

A-1: Corresponde a una mezcla bien graduada de gravas, arenas (gruesa yfina) y finos no plásticos o muy plásticos. También se incluyen en estegrupo las mezclas bien graduadas de gravas y arenas sin finos.

A-1-a: Incluye los suelos con predominio de gravas, con o sin material fino biengraduado

A-1-b: Incluye suelos constituidos principalmente por arenas gruesas, con o sinmaterial fino bien graduado.

A-3: Corresponde, típicamente, a suelos constituidos por arena fina deplaya o de duna, de origen eólico, sin finos limosos o arcillosos o con unapequeña cantidad de limo no plástico. También incluyen este grupo, losdepósitos fluviales de arena fina mal graduada con pequeñas cantidadesde arena gruesa o grava.



A-2: Este grupo comprende a todos los suelos que contienen un 35% omenos de material que pasa por el tamiz nº 200 y que no pueden serclasificados en los grupos A-1 y A-3, debido a que el porcentaje de finos ola plasticidad de estos (o ambas cosas) están por encima de los límites

fijados para dichos grupos. Por todo esto, este grupo contiene una granvariedad de suelos granulares que estarán entre los correspondientes a losgrupos A-1 y A-3 y a los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.

A-2-4 y A-2-5: En estos subgrupos se incluyen los suelos que contienen un 35%o menos de material que pasa por el tamiz nº 200 y cuya fracción que pasa porel tamiz nº 40 tiene las características de los grupos A-4 y A-5, de sueloslimosos. En estos subgrupos están incluidos los suelos compuestos por grava y

arena gruesa con contenidos de limo o índices de plasticidad por encima de laslimitaciones del grupo A-1, y los suelos compuestos por arena fina con unaproporción de limo no plástico que excede la limitación del grupo A-3.

A-2-6 y A-2-7: En estos subgrupos se incluyen suelos como los descritos para enlos subgrupos A-2-4 y A-2-5, excepto que los finos contienen arcilla plástica contienen las características de los grupos A-6 y A-7.

La categoría de los suelos limo-arcillosos está compuesta por los grupos A-4, A-

5, A-6 y A-7, cuyo comportamiento en explanadas ve de regular a malo. En estacategoría los suelos se clasifican en los distintos grupos atendiendo únicamentea su límite líquido y a su índice de plasticidad, según las zonas del siguientegráfico de plasticidad. De esta forma se clasifican también los suelos del grupoA-2 en los distintos subgrupos.



Los grupos incluidos en los suelos granulares son los siguientes:

A-4: El suelo típico de este grupo es un suelo limoso no plástico omoderadamente plástico, que normalmente tiene un 75% o más dematerial que pasa por el tamiz nº 200. También se incluyen en este grupolos suelos constituidos por mezclas de suelo fino limosos y hasta un 64%de gravas y arenas.

A-5: El suelo típico de este grupo es similar al descrito en el grupo A-4,salvo que suele tener carácter diatomáceo o micáceo, y pueden ser muycompresibles, como indica su elevado límite líquido.

A-6: El suelo típico de este grupo es un suelo arcillosos plástico, quenormalmente tiene un 75% o más de material que pasa por el tamiz nº 200.También se incluyen en este grupo las mezclas de suelo fino arcilloso y

hasta un 64% de gravas y arenas. Estos suelos, experimentangeneralmente grandes cambios de volumen entre los estados seco yhúmedo.

A-7: El suelo típico de este grupo es similar al descrito en el grupo A-6,salvo que que tiene las características de elevado límite líquido del grupoA-5, y puede ser elástico y estar sujeto a grandes cambios de volumen.

A-7-5: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidadmoderado en relación con el límite líquido y que pueden ser altamente

compresibles, además de estar sujetos a importantes cambios de volumen.A-7-6: Se incluyen en este subgrupo los suelos con un índice de plasticidadelevado en relación con el límite líquido y que están sujetos a cambios devolumen muy importantes.



La clasificación realizada de esta manera se complementa con el índice degrupo, que permita caracterizar mejor cada suelo dentro de los grupos, ya queestos admiten suelos con porcentajes de finos y plasticidad muy diferentes. Elíndice de grupo de obtiene mediante la siguiente expresión:

IG = (F - 35) [0,2 + 0,005 (LL – 40)] + 0,01 (F – 15) (IP – 10)

Siendo:

F: Porcentaje en peso que pasa por el tamiz nº 200 del material inferior a 75 mm,expresado en número entero.

LL: Límite líquido

IP: Índice de plasticidad.

El índice de grupo se expresa en números enteros positivos (un númeronegativo se expresará como IG = 0) y se escribe entre paréntesis a continuaciónde los símbolos de grupo o subgrupo correspondientes, por ejemplo A-2-4 (0).Generalmente cuanto menor es el IG de un suelo, mejores son las cualidades delsuelo como explanada o capa de asiento del firme. Los suelos de los grupos A-1,

A-3, A-2-4 y A-2-5, que pueden calificarse de buenos a excelentes, tienen un IG= 0. Un IG = 20 o mayor corresponde a un suelo de mu mala calidad, encondiciones medias de drenaje y compactación.El valor crítico de finos es F = 35 con independencia de la plasticidad, y si elíndice de plasticidad es superior a 10 este valor será F = 15. Los valores críticosdel límite líquido y del índice de plasticidad serán, respectivamente, 40 y 10.Por último, hay que señalar que para calcular el IG de los subgrupos A-2-6 y A-2-7 sólo se considera el segundo sumando de la expresión.



Sistema de clasificación del suelo de ASTM

La American Society for Testing and Materials (ASTM) define los diferentestipos de suelos como:

Bloques: Partículas de roca mayores que 12” (300 mm).

Boleos: partículas de roca menores que 12” (300 mm), pero mayores que 3” (75mm)

Grava: suelo que pasa la malla de 3″ (75 mm) y es retenida en la malla No. 4(4.75 mm); tiene las siguientes subdivisiones:

Grava gruesa: pasa la malla de 3″ (75 mm) y es retenida en la malla de3/4″ (19 mm).

Grava fina: pasa la malla de 3/4″ y es retenida en la malla No. 4 (4.75mm).

Arena: partículas de roca que pasan la malla No. 4 (4.75 mm) y son retenidas enla malla No. 200 (75 mm), tiene las siguientes subdivisiones:

Arena gruesa: pasa la malla No. 4 (4.75 mm) pero se retiene en la mallaNo. 10 (2 mm).

Arena media: pasa la malla No. 10 (2 mm) pero es retenida en la mallaNo. 40 (425 mm).

Arena fina: pasa la malla No. 40 (425 mm) pero es retenida por la mallaNo. 200 (75 mm).

Arcilla: suelo que pasa la malla No. 200 (75 mm) que presenta plasticidaddentro de un rango de contenidos de humedad y que es resistente en estadoseco.

Arcilla orgánica: es una arcilla con suficiente contenido orgánico como parainfluenciar en las propiedades de suelo. Para su clasificación, una arcillaorgánica es un suelo que podría ser clasificado como arcilla, excepto cuando elvalor de su límite líquido después del secado sea menor del 75% del valor de su

límite líquido antes de su exposición al secado.



Limo: suelo que pasa la malla No. 200 (75 mm); no tiene propiedades plásticas otiene muy poca plasticidad, y que en estado seco no tiene resistencia.

Limo orgánico: es un limo con suficiente contenido orgánico como para

influenciar en las propiedades de suelo. Para su clasificación, un limo orgánicoes un suelo que podría ser clasificado como un limo excepto cuando su valor delímite líquido después de su exposición al secado sea menor del 75% de su valorde límite líquido antes de su exposición al secado.

Turba: es un suelo compuesto en primer lugar por un tejido vegetal endiferentes etapas de descomposición, usualmente con un olor orgánico, de colormarrón oscuro a negro, de consistencia y textura que varía de fibrosa a amorfa.

El procedimiento visual-manual describe e identifica los suelos con lossiguientes símbolos:

G: grava (gravel)

S: arena (sand)

M: limo (silt)

C: arcilla (clay)

O: material orgánico (organic)

Pt: turba (peat)

W: bien gradada (well graded)

P: pobremente gradada (poorly graded)

El sistema unificado de clasificación de suelos (Unified Soil ClassificationSystem) fue incluido por la American Society for Testing Material entre susmétodos normalizados (ASTM: D 2487-69). Esta clasificación es utilizada enmuchos países, entre ellos España, que lo hace siguiendo exactamente lanormativa americana.

En la clasificación ASTM, los suelos se dividen en tres grandes grupos:

Suelos de grano grueso, constituidos por gravas y arenas con menos del50% de finos que pasan por el tamiz nº 200 ASTM (0,074 mm).Estableciéndose varios subgrupos en función de la granulometría del

suelo y de la plasticidad de la fracción que pasa por el tamiz nº 40 (0,42mm).



Suelos de grano fino, constituidos por los suelos con 50% o más de finos.Se trata de suelos arcillosos y limosos, estableciéndose una subclasificación en función de la relación entre su límite líquido y su índicede plasticidad y según que contengan o no materia orgánica. Los

subgrupos se representan sobre unas zonas establecidas en el gráfico deplasticidad.

Suelos de estructura orgánica, constituidos fundamentalmente pormateria orgánica fibrosa, como las turbas. Estos suelos se identificanfácilmente por su color marrón oscuro y su olor a materia orgánica endescomposición.

En la denominación de los suelos se utilizan símbolos para los que se usan lasiníciales en inglés de los diferentes tipos de suelo o de sus características. Estasiníciales son las siguientes:

En la suelos de grano grueso se utilizan los prefijos G (grava) y S (arena), y lossufijos W (bien graduado) y P (mal graduado), y M (limo) y C (arcilla). De estaforma, los suelos serán gravas (G) si el 50% o más de la fracción retenida por el

tamiz nº 200 es retenida por el tamiz nº 4, o arenas (S) en el caso contrario. Losgrupos GW o SW, gravas y arenas bien graduadas con pocos finos o sin ellos(menos del 5% pasa por el tamiz nº 200), tienen impuesta una doble condiciónpara los coeficientes de uniformidad y curvatura, con el fin de asegurar que sucurva granulométrica es extendida y regular. A los grupos GP y SP pertenecenlas gravas y arenas mal graduadas, con pocos finos o sin ellos. Los grupos GM,GC, SM y SC corresponden a las gravas y arenas con una proporciónimportantes de finos (más del 12% pasa por el tamiz nº 200). El sufijo M o C serefiere a la plasticidad de la fracción empleada (que pasa por el tamiz nº 40)determinada por los Límites de Atterberg. Si el suelo queda representado pordebajo de la línea A en el gráfico de plasticidad se trata de un suelo limoso (M)y si está representado por encima se trata de un suelo arcilloso (C). Para loscasos intermedios, en los que la fracción de finos que pasan por el tamiz nº 200está entre el 5 y el 12% o cuando el punto que representa al suelo se encuentrasobre la línea A o por encima con índice de plasticidad entre 4 y 7, se utiliza unsímbolo doble (como GW-GM). En casos dudosos se sigue la clasificaciónmenos plástica.



En suelos de grano fino se utilizan los prefijos M (limo), C (arcilla) y O (suelocon materia orgánica), y los sufijos L (bajo límite líquido) y H (alto límitelíquido). Para la clasificación de un suelo como arcilla o limo, se utilizaexclusivamente el gráfico de plasticidad, en el que la línea A separaconvencionalmente las arcillas inorgánicas de los limos inorgánicos y de lossuelos finos orgánicos, que a su vez se distinguen porque estos últimos tienenun color marrón oscuro y un olor característico cuando están húmedos ycalientes, y su límite líquido se reduce en más de 25% al ser determinado en unamuestra secada en estufa durante 24 horas a 110º C. Los sufijos H y L se asignansi el límite plástico es mayor de 50 o no, respectivamente. Los suelosintermedios se designan también con un doble símbolo (por ejemplo, CL-ML).

Los suelos de estructura orgánica se designan con el símbolo PT (turba).



CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE SUELOS (SUCS)

Este sistema fue propuesto por Arturo Casagrande como una modificación y

adaptación más general a su sistema de clasificación propuesto en el año 1942para aeropuertos. Esta clasificación divide los suelos en:

Suelos de grano grueso.

Suelos de grano fino.

Suelos orgánicos.

Los suelos de granos grueso y fino se distinguen mediante el tamizado delmaterial por el tamiz No. 200.

Los suelos gruesos corresponden a los retenidos en dicho tamiz y los finos a losque lo pasan, de esta forma se considera que un suelo es grueso si más del 50%de las partículas del mismo son retenidas en el tamiz No. 200 y fino si mas del50% de sus partículas son menores que dicho tamiz.

Los suelos se designan por símbolos de grupo. El símbolo de cada grupo constade un prefijo y un sufijo. Los prefijos son las iníciales de los nombres en inglesde los seis principales tipos de suelos (grava, arena, limo, arcilla, suelosorgánicos de grano fino y turbas), mientras que los sufijos indican subdivisiones

en dichos grupos.

Suelos gruesos. Se dividen en gravas y arena, y se separan con el tamiz No. 4,de manera que un suelo pertenece al grupo de grava si más del 50% retiene eltamiz No. 4 y pertenecerá al grupo arena en caso contrario.

Suelos finos. El sistema unificado considera los suelos finos divididos entregrupos: limos inorgánicos (M), arcillas inorgánicas © y limos y arcillasorgánicas (O). Cada uno de estos suelos se subdivide a su vez según su límite

liquido, en dos grupos cuya frontera es Ll = 50%. Si el límite líquido del suelo esmenor de 50 se añade al símbolo general la letra L (low compresibility). Si esmayor de 50 se añade la letra H (hig compresibility). Obteniéndose de estemodo los siguientes tipos de suelos:

ML: Limos Inorgánicos de baja compresibilidad. OL: Limos y arcillas orgánicas.

CL: Arcillas inorgánicas de baja compresibilidad. CH. Arcillas inorgánicas dealta compresibilidad. MH: Limos inorgánicos de alta compresibilidad. OH:arcillas y limos orgánicas de alta compresibilidad.



Él sistema Unificado de clasificación de suelos, utiliza como identificación lossiguientes símbolos:

Fracción Gruesa (FG)= 100% menos lo que pasa el tamiz No. 200.Para que el suelo sea una grava debe cumplirse lo siguiente: Retiene el tamizNo. 4 > ½ FG Retiene el tamiz No. 4: 100 menos lo que pasa el tamiz No. 4Para que el suelo sea una arena debe cumplirse lo siguiente: Retiene el tamiz

No. 4 < ½ FG

Las gravas con 5 a 12% de finos requieren el uso de símbolos dobles: GW-GMgrava bien graduada con limo; GW-GC grava bien graduada con arcilla; GP-GM grava mal graduada con limo; GP-GC grava mal graduada con arcilla.

Las arenas con 5 a 12% de finos requieren el uso de símbolos dobles: SW-SMarenas bien graduada con limo; SW-SC arenas bien graduada con arcilla; SP-SMarena mal graduada con limo; SP-SC arena mal graduada con arcilla.

Cu = D60/D10 Cc = D30²/D60*D10. Cu: Coeficiente de uniformidad. Cc:Coeficiente de curvatura.

Si los límites de Atterberg se sitúan en el área sombreada de la carta deplasticidad, el suelo es una arcilla limosa CL-ML.

Si el suelo contiene _ 15% de arena, añada “con arena” al nombredel grupo.

Si el suelo contiene _ 15% de grava añada “con grava” al nombredel grupo.

Si el suelo contiene 15 a 29% mayos de la malla No. 200 añada “con arena”o “con grava”, el que sea predominante.

Si el suelo contiene _ 30% mayor de la malla No. 200,predominantemente arena, añada “arenoso” al nombre del grupo.

Si el suelo contiene _ 30% mayor de la malla No. 200,predominantemente grava, añada “gravoso” al nombre del grupo.



BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

http://www.fao.org/ag/AGP/agpc/doc/Counprof/spanishtrad/Mexico_sp/Mexico_sp.htm#2.SOILS

CLASIFICACIONES AASHTO

http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/AASHTO_Soil_Classification_System

http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Clasificaci%C3%B3n_AASHTO

CLASIFICACIÓN SEGÚN ASTM

http://www.constructorcivil.org/2010/01/tipos-de-suelos-segun-la-astm.html

http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Clasificaci%C3%B3n_ASTM

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS SUCS

http://www.ftc.uni.edu.ni/dc/FOLLETOS/Apuntes_Ivan_Matus/Sistema_Unificado_de_Clasificacion_de_suelos.pdf

























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