TRABAJO FINAL COMPORTAMIENTO DEL SUELO.docx

7/21/2019 TRABAJO FINAL COMPORTAMIENTO DEL SUELO.docx

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TRABAJO COMPORTAMIENTO DEL SUELO

Presentado por:

Holman Alberto Aras Cama!"o

Presentado a:

PHD# Carlos Rodr$%e& Pneda

Es!%ela Colombana de In$ener'a J%lo (ara)to

*a!%ltad de In$ener'a

Maestr'a en In$ener'a !)l !on +n,ass en (eote!na

Bo$ot-

./01


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TRABAJO COMPORTAMIENTO DEL SUELO

1) Describir el proceso de formci!" del s#elo de ls Terr$s l#%iles&

Referencia 1(Hidrologa de llanuras Dr Migue Auge pag 4-8)Para comprender

los procesos geomorfolgicos uviales es necesario denir los siguientesconceptos

!e llaman depsitos aluviales a a"uellos formados por desalo#o$ transporte %acumulacin de detritos en lec&os de corriente$ desde laderas de torrentes %ros #unto con detritos dispuestos por gravedad' estos detritos son sometidos aun tratamiento especial por la corriente antes de deponerlos en capas( DA! osdepsitos se dividen en dos categoras principales depsitos de corrientesinterconectadas % depsitos causados por el serpenteo meandrico decorrientes(

os depsitos de corrientes interconectadas son mu% irregulares % tienen un

amplio rango de tama*os de grano( !us caractersticas principales est+n dadaspor tama*os de los granos "ue varan entre las gravas % los limos( Por otraparte los depsitos de cinturones meandricos presentan depsitos llamados,ancos de arena % est+n conformados por partculas principalmente de arena% limos(

La a!%m%la!2n ,l%)al se prod%!e !%ando el peso del materal transportado s%pera la!apa!dad de !ar$a del ro# La !apa!dad de !ar$a o transporte de %na !orrente3 est-dre!tamente rela!onado !on la ener$'a !n+t!a de la msma o sea a%menta lnealmente!on el n!remento de la masa de a$%a en mo)mento 4 en rela!2n !%adr-t!a respe!to a la)elo!dad 5E!6/#17m7).8# Por ello !%ando %n ro de monta9a n$resa en el pedemonte

)e!no red%!e br%s!amente s% )elo!dad debdo a la dsmn%!2n de la pendentetopo$r-,!a or$nando dep2stos

a dentro de la llan%ra al%)al3 4 a medda ;%e a%menta la dstan!a al !%erpo monta9oso3la !apa!dad de trasporte de los !%rsos de a$%a dsmn%4e3 dando l%$ar a %na red%!!2n enel tama9o de s%s dep2stos 5,$%ra


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de materales de d,erentes tama9os debdo a las )ara!ones en la !apa!dad de !ar$a de losr'os 5A%$e3 .//< a8 5,$%ra


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apare!en aso!adas a ,l%!t%a!ones !lm-t!as3 mentras ;%e las terra&as de eros2nest-n aso!adas a mo)mentos te!t2n!os 5B%ll3 0??/3 Merrts et al# 0??G8 o ben a!ambos br%s!os en el r+$men !lm-t!o 5Leopold et al#3 0?GF B%ll 4 n%ep,er3 0?


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m%4 )arable a!orde a las !ond!ones !lm-t!as3 te!t2n!as 4 "%manas en el perodo de,orma!2n de los dep2stos#

2) Es-blecer l relci!" e"-re el proceso de formci!" : l composici!"9 -e


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En la ,$%ra se p%ede obser)ar d,erentes !a%ses en los !%ales en la medda ;%e a%mentael poder de la !orrente $eneran %n a%mento en la !apa!dad de relat)a de !ar$a 4 des!ar$ade sedmentosF los dep2stos ;%e tenden a $enerarse son de tpo $r%eso3 en las &onas de!on,namento del !a%!e donde se presentan pendentes m-s pron%n!adas en!ontrandodep2stos de ro!as 3 $ra)as 4 arena $r%esa3 s% ,orma es )arable en ,%n!2n del tpo de ro!adel !%al se or$nan los detrtos transportados tenendo ,ormas redondeadas o ,ormasp%nta$%das a!orde a la d%re&a 4 tempo de transporteF este tpo de materales s%elen tener%n pro!eso de transporte de ,ondo por salta!2n # As' msmo en la medda ;%e el !a%!ea)an&a 4 la pendente dsmn%4e3 )elo!dad presenta dsmn%!2n debdo ;%e la rela!2n

an!"opro,%nddad del !a%!e dsmn%4e# En este p%nto el ,l%=o de materal ;%e lle$a )enetransportado en s%spens2n por lo !%al al dsmn%r la )elo!dad s%elen presentarse pro!esosde sedmenta!2n $enerando dep2stos#

ESTRUCTURA DEL SUELO: Los dep2stos ,l%)ales son t'p!amente estrat,!ada 4etremadamente )arable3 !on nter!ala!ones ,re!%entes# (Characteristics ofgeologic and formations roy e Hunt )p0ag 192. Us%almente !apas de !antos 4


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$ra)as se nter!alan !on !apas de arena 4 estas a s% )e& se nter!alan !on lentes de lmo 4ar!lla en ,%n!2n de la !apa!dad de !ar$a de la !orrente# Las !apas no son m%4 etensasa !a%sa de ;%e las !orrentes !amban repetdamente las !ond!ones de dep2stoF por esara&2n estas 4a!en a d,erentes -n$%los de n!lna!2n 4 ad;%eren m-s ben %n patr2nnterd$tado# La m-s !er!ana !ond!2n de %n,ormdad en la estrat,!a!2n p%ede

presentarse en la estrat,!a!2n en !apas en las &onas de ba=a pendente3 donde el pro!esode depos!2n se lle)a a !abo !on menor t%rb%len!a#

A!orde a lo anterormente !tado se p%ede resaltar ;%e s%ele presentarse %na sele!!2npro$res)a de los materales transportados dado ;%e en las partes altas de los !%rsos dea$%a predomnan ,ra$mentos $r%esos 5!apas de $ra)as 4 arenas8 mentras ;%e en las partesba=as p%eden presentarse !apas relat)amente %n,ormes de lmos 4 ar!llas#

En el !aso de los dep2stos al%)ales los tpos %s%ales de etens2n lateral ;%e p%edenpresentar son: tab%lares o lent!%lares %s%almente3 a%n;%e p%eden presentarse otro tpo de)ara!ones#

Dentro del plano de estrat,!a!2n p%eden presentar estrat,!a!2n entre!r%&ada3 oestr%!t%ras lamnares a!orde a las )ara!ones de depos!2n ;%e se p%desen "aber$enerado 4 las )elo!dades del ,l%=o d%rante el pro!eso de sedmenta!2n3 !%ando an laterra&a "a!a parte de la llan%ra de al%)al# De $%al manera p%eden presentar estrat,!a!2n$radada dre!ta debdo a ;%e la !orrente es !apa& de transportar materales prod%!to de lameteor&a!2n 4 en la !%al en la medda ;%e se desa!elera se lle)a %n pro!eso dedeposta!2n desde los !lastos m-s $randes "asta los m-s pe;%e9os#

COMPOSISCIN MINERALO(ICA: Fundamentes of soil behaivior pag38.Las ,ra!!ones de $ra)as 4 arenas de las !%ales %s%almente se !omponen las terra&asal%)ales son prod%!to de la ,ra$menta!2n de ro!as preestentes# Presentan !ara!ter'st!as!omo ab%ndan!a3 alta ressten!a al a$%a3 la abras2n 4 el mpa!toF son prod%!to de lameteor&a!2n# Los materales no ar!llosos son %s%almente ,ra$mentos de ro!a '$nea o$ranos mnerales '$neos en los !%ales los mnerales ;%e pre)ale!en son los ,eldespatos5/K83 proenas 4 an,boles50K8# C%ar&o !%enta en 0.K en estas ro!as3 m!as en %n GK


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4 otros mnerales en %n


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laboratoro !omo el tam&ado# La -bl ? m%estra los posbles sedmentos 4 tama9os ;%ese p%eden presentar d%rante el pro!eso de deposta!2n en %na terra&a al%)al

ES*ERICIDAD: En !%anto a la es,er!dad de las part'!%las en!ontradas en las terra&asal%)ales presentan alta )arabldad# El t+rmno de es,er!dad se re,era a la ,orma de los!lastos en!ontrados en la terra&a3

REDONDE: La an$%losdad de las part'!%las en!ontradas en las terra&as al%)alespresenta %na alta )arabldad# Esta es %na propedad m%4 mportante p%es est- rela!onada!on el transporte de las part'!%las ;%e se en!%entran "a!endo parte de la estr%!t%ra3 elma4or o menor des$aste nd!ar- ma4or o menor transporte# Las part'!%las ma4ormenteredondeadas nd!an $randes lapsos de des$aste 4 transporte !omo se obser)a en la ,$%ra

SELECCIN: El $rado de )ara!2n del tama9o de las part'!%las esta rela!onado !on las!ara!ter'st!as del medo de transporte 4 !on la dstan!a3 %s%almente en el !aso de lasterra&as al%)ales la sele!!2n de los $ranos p%ede presentar ran$os de )ara!2n entreM%4 ben sele!!onado "asta mal sele!!onado dependendo de las )ara!ones en la

!apa!dad de !ar$a del a,l%ente#


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*ABRICA: En el !aso de s%elos no !o"es)os ;%e se en!%entran en las terra&as la!ara!ter&a!2n de la ,-br!a p%ede ser en t+rmnos de la ,orma del $rano 4 la orenta!2nentre los !onta!tos entre part'!%las3 la !%al se p%ede estar n,l%en!ada por la lo!al&a!2n alo lar$o del !a%!e# Es mportante dent,!ar ;%e en las &onas m-s sn%osas la deposta!2nse real&a $rano a $rano dando estr%!t%ras en las !%ales el !omportamento se da por lantera!!2n ,r!!onaste entre las part'!%las3 mentras ;%e en las &onas m-s ba=as donde la)elo!dad del !a%!e dsmn%4e3 los sedmentos son transportados en s%spens2n 4posterormente son depostados3 estos sedmentos presentan %na ma4or n,l%en!a en laspart'!%las de menor d-metro por ,%er&as ele!tro;%'m!as ;%e "a!en ;%e el pro!eso de

,orma!2n de las estr%!t%ras se de en ,ormas d,erentes#

Us%almente en los dep2stos $ran%lares es dent,!able es-r#c-#rs simples9 prod%!das!%ando las ,%er&as debdas al !ampo $ra)ta!onal terrestre son !laramente predomnantesen la dspos!2n de las part'!%lasF Las part'!%las se dsponen apo4-ndose dre!tamente%nas en otras 4 !ada part'!%la posee )aros p%ntos de apo4o# Desde el p%nto de )stan$enerl3 el !omportamento me!-n!o e "dr-%l!o de %n s%elo de estr%!t%ra smple3;%eda de,ndo prn!palmente por dos !ara!ter'st!as: La densdad del manto 4 laorenta!2n de las part'!%las# En s%elos po!o densos el $rado de a!omodo es menorF en ellosel )ol%men de )a!'os 43 por ende la !apa!dad de de,orma!2n ser- ma4or#

Para el !aso de dep2stos $ran%lares en!ontrados en terra&as al%)ales s% estr%!t%ra es detpo tetra+dr!o3 !on ma4or s%per,!e de !onta!to 4 menor porosdad3 ;%e !onstt%4e %narre$lo m-s estable# (ranos rre$%lares 4 ,ra$mentos de ro!a tene tenden!a nsertarse los%nos a los otros3 !on alta s%per,!e de ,r!!2n ;%e ase$%ran ma4or establdad delmateral#


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Estr%!t%ra !%b!o tetra+dr!o

La orenta!2n de las part'!%las de arena sedmentadas en a$%a3 es tanto m-s pron%n!ada!%anto m-s se aparta s% ,orma de la es,+r!a3 +sta orenta!2n prod%!e !omo e,e!toprn!pal3 %na m%4 dstnta permeabldad del s%elo se$n ;%e el ,l%=o de a$%a sea normal oparalelo a la dre!!2n de orenta!2nF el e,e!to a%menta notablemente s el s%elo !ontene%n por!enta=e apre!able de part'!%las lamnares# An en arenas nat%rales !on ,ormaspr-!t!amente e;%dmensonales el e,e!to de la orenta!2n sobre la permeabldad esapre!able#

@) Describir l relci!" e"-re esf#er$o deformci!" : -r:ec-oris de esf#er$os

crc-er4s-icos del s#elo : e


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Para real&ar el an-lss se opt2 arenas ;%e se p%edan en!ontrar a lo lar$o de %na ,ran=a dedeposta!2n# 2n los suelos granulares como la arena$ es el volumen de &uecos ode vacos el determinante de las propiedades mec+nicas del material$ encomparacin con el volumen de vacos "ue dispone el mismo en su estado m+s

denso$ % es el factor "ue tiene importancia primordial para la medicin de

dic&as propiedades( a manera de poder esta,lecer su inuencia es mediante

la determinacin de la llamada Densidad 3elativa Dr5( C%anto ma4or es ladensdad relat)a3 menor es la de,ormabldad 4 ma4or la ressten!a#

Los prmeros est%dos para anal&ar el !omportamento a !ompres2n de las arenas "an sdoreal&ados %sando ensa4os edom+tr!os 5Ter&a$" Pe!3 0?G


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ANTI(UAS *I(URAS .#G >#

*$%ra# Traal drenado real&ado en arena !on d,erentes densdades# De dere!"a a&;%erda a8 de,roa!2n aal )sTeson des)adora b8De,orma!2n aal )s De,ora!on)ol%m+tr!a !8De,orma!2n aal )s 'nd!e de poros

Para el !aso de la arena anal&ada podemos as%mr ;%e la densdad relat)a de la arena!orresponde a %na arena s%elta representada por la l'nea > en la fi(#r 2&79en la !%al latens2n des)adora a%menta de ,orma mon2tona3 "asta al!an&ar %n )alor estable a medda;%e a%menta la de,orma!2n aal# En este !aso3 desde el !omen&o del ensa4o se prod%!e%na red%!!2n del )ol%men de la m%estra 5'i(#r 2&7 b8 o lo ;%e es e;%)alente3 %nared%!!2n del 'nd!e de poros 5'i(#r 2&68# Sn embar$o esta estr%!t%ra por e)entoss'sm!os p%ede s%,rr pro!esos de rea!omoda!2n de las part'!%las $enerando ;%e s%!omportamento p%eda pasar de %na arena s%elta a %na arena densa en la !%al s%!omportamento esta nd!ado por la l'nea 0 de la fi(#r 2&7en la !%al la resp%esta latens2n des)adora m%estra %n p!o mar!ado 4 posterormente %n reblande!mento "asta;%e se establ&a la tens2n des)adora para $randes de,orma!ones 5./K o m-s8F la)ara!2n )ol%m+tr!a representada en la *$%ra .#G por el n!remento de la de,orma!2n

)ol%m+tr!a3 o en la'i(#r 2&6por la )ara!2n del 'nd!e de poros3 nd!a !laramente %n!omportamento dlatante en el Caso 0 !on %n n!remento mar!ado del 'nd!e de poros#

Al prn!po del ensa4o se prod%!en pe;%e9as !ontra!!ones3 l%e$o el 'nd!e de poros !re!e"asta de,orma!ones $randes donde no se obser)an !ambos apre!ables de )ol%men3mostrando %n !omportamento dlatoro#

Para los ensa4os de !orte drenados es nteresante representar la rela!2n de tensones en,%n!2n del 'nd!e de poros por;%e se obtene %na )s2n !on=%nta de la resp%esta tens2n@de,orma!2n 4 la )ara!2n )ol%m+tr!a 5'i(#r 2&6)& Tamb+n3 se obser)a ;%e paradstntas densdades todas las m%estras pare!en !on)er$er en %n n!o p%nto# Este p%nto ,%e

de,ndo por Casa$rande 50?>8 !omo el Q'nd!e de poros !r't!o#

Comportamento no drenado

La 'i(#r 2&3m%estra %n es;%ema en los planos ;@p 4 ;@ de los d,erentes tpos de!omportamento de %na arena !on d,erentes densdades sometda a es,%er&os de !orte nodrenado !on $%al pres2n de !on,namento#


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En la ,$%ra se p%ede obser)ar ;%e el !omportamento de %na arena s%elta representado porla !%r)a ># S anal&amos el ensa4o > en el plano ; @ pV3 se obser)a ;%e la tra4e!tora detensones al!an&a %n des)ador m-mo para l%e$o3 r dsmn%4endo !ontn%amente "astaal!an&ar la ressten!a resd%al del materal# Con=%ntamente se prod%!e %n a%mentomportante de las presones nterst!ales3 !omo m%estra la *$%ra .#


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de,orma!onesF obser)ando %n ensa4o de !orte traal !on !ar$a mon2tona en !ond!onesdrenadas3 las arenas densas tenen %n !omportamento dlatante se$%das dereblande!mentoF mentras ;%e las arenas s%eltas tenen %n !omportamento !ontra!t)o!on end%re!mento# 5*$%ra .#>?8

En %n ensa4o de !orte traal !on !ar$a mon2tona en !ond!ones no drenadas !omo sem%estra en la *$%ra .#G/3 es !laramente obser)able ;%e las tra4e!toras de tensones de lasarenas s%eltas o densas dependen no s2lo de s% densdad3 sno tamb+n de la pres2n de!on,namento#

Ha4 ;%e re!ordar ;%e el -n$%lo de ,r!!2n nterna de %na arena3 depende no s2lo de las!ara!ter'st!as $ran%lom+tr!as3 sno tamb+n de la ,orma de los $ranos 4 de la r%$osdad des%s s%per,!es# As'3 por e=emplo3 los -n$%los de ,r!!2n nterna de las arenas de$ran%lometr'as d+nt!as p%eden ser m%4 d,erentes

Por e=emplo3 para %na determnada densdad 5o 'nd!e de poros n!al83 %na arena se!omportar- !omo s%elta para presones de !on,namento s%,!entemente altas3 4 !omodensa para presones de !on,namento s%,!entemente ba=as# 5*$%ra .#G/ 5b88 En el !asode la *$%ra .#G/ 5a8 obser)amos lo msmo ;%e nd!amos para el !omportamento drenado3;%e ante %na msma pres2n de !on,namento %na arena s%elta tene %n !omportamento!ontra!t)o3 mentras ;%e %na arena densa tene %n !omportamento dlatante#


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Las sm%la!ones de los ensa4os traales de !ompres2n no drenados ba=o !ar$a mon2tonapara %n ran$o mportante de presones 50//Pa a >///Pa8 4 densdades 5Dr 6 0#K8 son pre!sas3 tanto en los da$ramas de tra4e!tora de tensones !omo en el plano detens2n @ de,orma!2n aal#

En la *$%ra >#14 *$%ra >#se presentan los msmos res%ltados en ensa4os drenados#

Dada la )arabldad de la !ompos!2n de las terra&as al%)ales ;%e se p%eden presentar alo lar$o del !a%!e para el an-lss de las tra4e!toras de es,%er&o 4 !%r)as es,%er&ode,orma!2n se anal&ara en ,%n!2n de %n deposto $ran%lar t'p!o al%)al !omp%estoprn!palmente por $ra)as 4 arenas#


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S las !ond!ones representan %n !omportamento donde la tenden!a al !ambo de)ol%men del materal $ran%lar sat%rado es mpedda debdo a sol!ta!ones r-pdas3 !omo%n ssmo3 el drena=e de a$%a dentro de los nterst!os ser- pr-!t!amente n%lo3 lo!%al se denomna !ar$a no@drenada# Por otro lado3 s las sol!ta!ones son e=er!daspor %na !ar$a lenta permanente en el tempo 4 ;%e por lo tanto permte la dspa!2n de

!%al;%er n!remento de pres2n de poros3 esta st%a!2n se denomna !ar$a drenada#La )elo!dad del !ambo )ol%m+tr!o est- !ontrolada tamb+n por la permeabldad dels%elo3 por ende los materales m%4 permeables !omo $ra)as $r%esas 4 lmpas presentan%na resp%esta drenada n!l%so para sol!ta!ones r-pdas 5De la Ho&3 # .//8#

Las prmeras n)est$a!ones sobre !ambo )ol%m+tr!o ,%eron "e!"as por Ra4nolds50


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drenados !on presones de !on,namento de entre >31 a >0 $!m.3 est%da el e,e!to deln)el de es,%er&os para !%atro m%estras mono mneral de arenas 4 lmos# Lasm%estras se !omponen de !%ar&o3 ,eldespato3 !al!ta o !lorta3 !on %na d%re&a ;%e las!las,!a se$n es!ala de Mo"s de 3 3 > 4 0 a .31 respe!t)amente#

La *$%ra .#0 presenta la rela!2n ;%e este entre la ressten!a 4 la d%re&a de $ranos parad,erentes n)eles de es,%er&os3 de=ando a la m%estra !omp%esta por part'!%las de!lorta !omo a;%ella ;%e tene %na ma4or tasa de p+rdda de ressten!a#

Est%dos de Dona$"e Co"en 50?


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En rela!2n al tama9o de las part'!%las se p%ede nd!ar ;%e al a%mentar el tama9o depart'!%las3 la ma$nt%d de rot%ra de part'!%las tamb+n a%menta# Las part'!%las de tama9oma4or presenta mper,e!!ones o de,e!tos en !ompara!2n !on las de tama9o menor#

Por otra parte en lo ;%e re,ere a la ,orma de las part'!%las3 al a%mentar la an$%losdad se

n!rementa la rot%ra de las part'!%las# Part'!%las mas an$%losas s%,ren ,-!lmente rot%ra3p%e se tene !on!entra!2n de ten!ones en pe;%e9as &onas an$%losas 5&onas de !on!ta!to8#

La mneralo$'a de las part!%las del mneral $ran%lar !ond!onana el e,e!to de rot%ra3prn!palmente por la resten!a nd)d%al delas part!%las#C%anto mas restente la part!%lamenor rot%ra se $enera al aser sometdos a presones de !on,namento ele)ados#

Por otra parte la dstrb%!2n $ran%lom+tr!a n!al !ond!ona la resp%eta me!-n!a ent+rmnos de rot%ra de part!%las# Materales !on $ran%lometr'a %n,orme presenta ma4orrot%ra de part'!%las

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