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MANUAL DE MECANICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES AUTOR: ANGEL MUELAS RODRIGUEZ

MANUAL DE MECANICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES

CAPITULO 1: CARACTERIZACION DE LOS SUELOS

MANUAL DE MECANICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES AUTOR: ANGEL MUELAS RODRIGUEZ

INDICE CAPITULO 1: CARACTERIZACION DE LOS SUELOS

1 CARACTERIZACION DE LOS SUELOS................................................................3

1.1 Suelos y rocas: origen del suelo.........................................................................3

1.2 Propiedades físicas y clasificación de los suelos...............................................6

1.3 Reconocimiento del terreno..............................................................................15

1.3.1 Investigación in situ.....................................................................................16

1.3.2 Ensayos de laboratorio...............................................................................43

1.4 Esfuerzos en una masa de suelo: presiones normales y tangenciales............47

1.4.1 Concepto de esfuerzo efectivo en un sistema de particulas.......................47

1.4.2 Esfuerzos geostáticos.................................................................................49

1.4.3 Esfuerzos producidos por las cargas aplicadas..........................................52

1.4.4 Tensión Plana.............................................................................................58

1.4.5 Tensiones Principales y Tensiones Tangenciales máximas.......................66

1.4.6 Círculo de Mohr para tensión plana............................................................73

1.4.7 Tensión Triaxial...........................................................................................88

1.5 Resistencia al esfuerzo cortante.......................................................................90

1.5.1 Parámetros de resistencia en presiones efectivas......................................92

1.5.2 Parámetros de resistencia en condiciones sin drenaje...............................94

1.6 Relaciones tensión-deformación.......................................................................95

1.6.1 Conceptos de la teoría de elasticidad.........................................................98

1.6.2 Comportamiento en compresión confinada..............................................100

1.6.3 Consolidación. Consideraciones generales..............................................102

1.6.4 Cálculo de asentamientos por consolidación............................................107

1.6.5 Tasa de por consolidación........................................................................109

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MANUAL DE MECANICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES AUTOR: ANGEL MUELAS RODRIGUEZ

1 CARACTERIZACION DE LOS SUELOS

1.1 Suelos y rocas: origen del suelo

La mayoría de los suelos que cubren la tierra están formados por la meteorización de las rocas. Los geólogos emplean el término meteorización de las rocas para describir todos los procesos externos, por medio de los cuales la roca experimenta descomposición química y desintegración física, proceso mediante el cual masas de roca se rompen en fragmentos pequeños. Esta fragmentación continua es un mero cambio físico y por eso se llama también meteorización mecánica. Por otra parte, la meteorización química de una roca es un proceso de descomposición, mediante el cual los minerales constitutivos de rocas allí presentes cambian de composición química. En la descomposición, los minerales persistentes se transforman en minerales de composición y propiedades físicas diferentes. Es preciso indicar que la desintegración física completa la descomposición, ya que los minerales y partículas rocosas de menor tamaño producidos por meteorización mecánica son mucho más susceptibles al cambio químico que los granos minerales firmemente soldados en grandes masas de roca compacta.

La meteorización mecánica es el proceso por el cual las rocas se fracturan en piezas de menor tamaño bajo la acción de las fuerzas físicas, como la corriente de agua de los ríos, viento, olas oceánicas, hielo glacial, acción de congelación, además de expansiones y contracciones causadas por ganancia y pérdida de calor.

La meteorización química es el proceso de descomposición química de la roca original. Entre los distintos procesos de alteración química pueden citarse: la hidratación (paso de anhidrita a yeso), disolución (de los sulfatos en el agua), oxidación (de minerales de hierro expuestos a la intemperie), cementación (por agua conteniendo carbonatos), etc.Por ejemplo, la meteorización química de los feldespatos puede producir minerales arcillosos.

Muy relacionada con la meteorización química se encuentra la meteorización biológica, producida fundamentalmente por la actividad bacteriana, originando putrefacciones en materiales orgánicos.

La acción conjunta o individual de estos procesos de meteorización da lugar a un perfil de meteorización de la roca en función de la profundidad (ver figura adjunta). En este perfil la roca sana ocupa la zona más profunda, transformándose gradualmente a suelo hacia la parte más superficial.

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Figura 1: Perfil de meteorización, según diversas fuentes

Así, por ejemplo, la observación de una trinchera recién abierta (una excavación para una carretera, una pared de cantera, etc.), a menudo revelará una sucesión de capas de diferentes materiales térreos. En la base del afloramiento puede haber roca compacta, denominada roca firme; se encuentra todavía en su lugar de origen y está relativamente poco modificada. La roca firme suele presentar innumerables grietas, denominadas juntas o diaclasas, que son consecuencia de esfuerzos principalmente asociados a una historia anterior de procesos tectónicos. Allí donde existen familias de juntas que se cruzan, la roca firme se desintegra fácilmente en bloques.

Por encima de la roca firme puede haber una capa de materia mineral blanda, denominada regolita. (El prefijo rego viene de la palabra griega que significa “manto”.) La regolita puede formarse in situ por descomposición y desintegración de la roca firme inmediatamente subyacente; este tipo se denomina regolita residual o suelo residual. Si esta capa de partículas minerales relativamente sueltas o blandas, dispuestas sobre la roca firme, es transportada por agentes tales como corrientes de agua, hielo, viento, olas…, recibe el nombre de regolita transportada o suelo sedimentario.

Suelos residuales

Los

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