Mecanica De Rocas 1

Agosto 22 de 2000

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

MECÁNICA DE SUELOS BÁSICA

TALLER 1 - RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS

PROFESORA:GLORIA ELENA ECHEVERRRI RAMÍREZ

1. RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS

Los suelos y las rocas son sistema constituido por varias fases, las que son descritas a través de las relaciones gravimétricas y volumétricas. Estas realciones son expresiones o proporciones numéricas que definen algunas propiedades del suelo dependiendo del estado de saturación en que se encuentre el material; es decir, trifásico o bifásico. Con alta frecuencia los suelos se encuentran en estado trifásico, conformados por una fase sólida correspondiente a partículas procedentes de material orgánico o inorgánico, una fase líquida que normalmente contiene agua y otra fase gaseosa constituida por aire con vapor de agua.

Las relaciones volumétricas y gravimétricas con las que a su vez se obtiene el diagrama de fases del suelo, hacen referencia a las proporciones entre volúmenes y proporciones entre peso y volumen, respectivamente. A continuación se enuncian de manera concisa las expresiones de mayor uso en mecánica de suelos.

2. MAGNITUDES DE MAYOR INTERÉS EN MECÁNICA DE SUELOS

2.1 Porosidad

Vv volumen de vacíos, V el volumen total del suelo considerado

2.2 Relación de vacíos o índice de poro

Vs volumen de los sólidos

2.3 Contenido de humedad

Ww peso del agua, Ws peso de los sólidos

2.4 Grado de saturación

Vw volumen del agua

2.5 Contenido de aire

Va volumen de aire

El contenido de aire y el grado de saturación suman el ciento por ciento,

2.6 Densidad. En el campo de la física la densidad significa masa por unidad de volumen, en el dominio de la mecánica de suelos, la densidad es usada como sinónimo de peso por unidad de volumen para un sólido y para un líquido.

2.6.1 Densidad húmeda

W peso total del suelo considerado

2.6.2 Densidad seca

2.6.3 Densidad de sólidos

2.6.4 Densidad sumergida

sat densidad húmeda del suelo saturado, w densidad del agua

2.7 Gravedad especifica de los sólidos

OBSERVACIONES

- La relación del volumen de agua y del volumen de vacíos cambia usualmente con las condiciones del agua en el suelo y por el efecto de las cargas aplicadas. Por lo que es conveniente designar todo el volumen que no esta ocupado con material sólido como volumen de vacíos o de oquedades.

- Los vacíos de un suelo pueden estar llenos de agua o no, pero cuando se le comprime, cambian los valores de la ecuación que define la porosidad, ( ), tanto en el numerador como en el denominador. En consecuencia, es ventajoso referir el espacio de vacíos a un denominador invariable, por esta razón se usa ampliamente el parámetro denominado relación de vacíos.

- En el dominio de la mecánica de suelos, la densidad es usada como sinónimo de peso por unidad de volumen.

- Cuando el suelo se encuentra sumergido experimenta un empuje que es igual al volumen del agua desalojada y la densidad resultante se conoce como densidad sumergida.

3. RELACIONES ENTRE LAS DIVERSAS MAGNITUDES

3.1

3.2

3.3 expresada en porcentaje en fracción

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

3.11

3.12

3.13

3.14

3.15

3.16

3.17

3.18

3.19

4. COMPROBACIÓN DE ALGUNAS EXPRESIONES QUE LIGAN LAS RELACIONES GRAVIMÉTRICAS Y VOLUMÉTRICAS DE LOS SUELOS

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

de la ec (4.7), se deducen

4.8

4.9

4. 10

Otra forma de desarrollarlo

Nota: recordar que si el suelo esta saturado, este parámetro en fracción es igual a uno, S = 1 y se elimina así una variable

4.11

De la anterior se desprende que

4.12

4.13

4.14

4.15

4.16

La condición saturada implica que Vv=V

4.17

4.18

Vv = Vv, para la condición de saturación

5. EJERCICIOS RESUELTOS

5.1 Una muestra de suelo húmedo se compacta en una prueba de laboratorio usando un molde que tiene un volumen de 964 cm3. El peso de la masa del suelo es de 1956 g, el contenido de humedad resulta ser del 13% y el peso específico relativo de los granos es de 2.7. Calcular

a.) La densidad total  y la densidad seca d

b.) La relación de vacíos e y la

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