TEMA II:

ESTRUCTURA DE ESTRUCTURA DE LOS SUELOSLOS SUELOS

• DIFERENCIAR LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA

ESTRUCTURA DEL SUELO.

• CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE

ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS GRANULARES.

OBJETIVOS:OBJETIVOS:

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

• CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE

MINERALES ARCILLOSOS.

• ESTABLECER DIFERENCIAS ENTRE LA ESTRUCTURA DE

LOS SUELOS GRANULARES Y SUELOS COHESIVOS.

• CARACTERIZAR DIFERENTES TIPOS DE

ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS COHESVOS.

Produce una respuesta a los cambios exteriores ambientales, tales como cargas, agua, temperatura y otros.

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Gaseosa

Liquida

Sólida1

m3

m6m

4m

Vs

Vw

Va

6m

2m

1m

Ws

Ww

WaVv

ELEMENTO DE SUELO

DIAGRAMA DE FASES

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

•Minerales.•Materia Orgánica.

•Productos de Meteorización.

AGUA

Aire, Metano

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

EN GENERAL DEPENDE DE:

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Tamaño de los Granos del Suelo. Forma de los Granos del Suelo.

Composición Mineralógica.

Distribución de los Granos del Suelo.

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Es tructura de los S uelos Granulares

Es tructura de los S uelos Cohes ivos

Estructura de los Suelos Granulares

TAMAÑO D E LO S G R ANO S D E L SUE LO

La variedad de tamaño es limitada, va desde fragmentos menores de 3¨ hasta partículas mayores a 0.075 mm (Bien gradado y Mal gradado).

Disposición influenciada por el peso de los granos.

Los suelos no cohesivos mayormente pueden ser encontrados en depósitos transportados en los que el viento y el agua ha removido los coloides y las arcillas.

Estructura de los Suelos Granulares

FO RMA D E LO S G R ANO S D E L SUE LO

Prevalece la forma equidimensional Las tres dimensiones de las partículas son de magnitud comparable.

Proviene de la meteorización.(Acción de los agentes desintegradores).

Forma desde angulosa hasta redondeada. -Forma Angulosa: Típica de arena y gravas residuales y arenas marinas.- Forma Redondeada: Frecuente en las arenas y gravas de río y arenas eólicas.

Baja compresibilidad en condiciones estáticas yAlta en condiciones dinámicas.

Estructura de los Suelos Granulares

D ISTR IBUC IÓ N D E LO S G RANO S D E L SUE LO

Estructuras Simples

Condicionada por el tamaño y forma de los granos del suelo.

Estructuras en Panal

Estructura de los Suelos Granulares

Estructuras Simples (Suelta y Densa o bien arreglada).

-Las fuerzas de gravedad se imponen sobre las fuerzas interparticulares.

-El peso influye en la distribución.

-Su comportamiento bajo cargas estáticas es bueno y ante cargas dinámicas depende de la densidad del suelo. ESTRUCTURA SIMPLE

Estructura de los Suelos Granulares

a) Arreglo ideal con partículas que varían de grandes a pequeños (distribución

granulométrica bien gradada)

b) Misma estructura de a) pero los tamaños pequeños han sido

removidos (pobremente gradada)

Suelos densos y Sueltos

Estructura de los Suelos Granulares

Arreglo (packing en Ingles)

Arreglo cúbico Simple Arreglo Rómbico

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

R elación de Vacíos:

s

v

V

Ve =

D ensidad :

Grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, dejando espacios vacíos entre ellos en mayor o menor cantidad.

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Dr tiende a 0% en suelos sueltos

Dr tiende a 100% en suelos densos

Se mide usando la Densidad Relativa (Dr):

100*(%).min.

.

−

−=

ee

eeDr

Max

Max

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Distribución granulométrica bien gradada

Se tienen:

Suelos Densos: Con mayor grado de acomodo entre sus partículas, mayor gama de tamaños, menor relación de vacíos y mayor compacidad.

Suelos Sueltos: Con menor grado de acomodo entre sus partículas, uniformidad de tamaños, mayor relación de vacíos y menor compacidad.

Distribución granulométrica mal gradada

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Condición del Suelo

Dr (%)

Identificación del Terreno

Muy Suelta 0 - 20% Fácilmente removida con el dedo pulgar o el puño.

Suelta 20% – 40% Menor facilidad para remover con el puño, fácilmente paleada.

Medianamente compacta

40% – 70% Paleada con dificultad.

Compacta 70% – 90% Requiere aflojamiento con pico para paleo a mano.

Muy compacta 90% – 100%

Requiere de explosivos o de equipos pesados para aflojar.

Estructura de los Suelos Granulares

Estructuras en Panal:

-Pequeños granos redondeados depositados en aguas tranquilas que forman arcos imperfectos, con pocos puntos de contacto.

- Fuerza de gravedad e interparticulares en el mismo orden.

- Gran cantidad de vacíos.

- Soportan bajas cargas estáticas y fallan violentamente bajo dinámicas. ESTRUCTURA EN PANAL

Estructura de los Suelos Granulares

COMPOS ICION MINERALOGICA

Minerales predominantes: SilicatosSilicatos, principalmente feldespatos de potasio, sodio o calcio, olivino serpentina, óxidos (magnetita, corindón), CarbonatosCarbonatos (calcita, dolomía) y SulfatosSulfatos (anhidrita y yeso).

La composición mineralógica no es determinante

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Es tructura de los S uelos Granulares

Es tructura de los S uelos Cohes ivos

EN GENERAL DEPENDE DE:

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Tamaño de los Granos del Suelo. Forma de los Granos del Suelo.

Composición Mineralógica.

Distribución de los Granos del Suelo.

Estructura de los Suelos Cohesivos

La macroestructura de los depósitos de suelo fino

(estratigrafía) tiene gran influencia en la ingeniería práctica; la

microestructura es más importante para comprender el comportamiento

del suelo.

Estructura de los Suelos Cohesivos

TAMAÑO D E LO S G RANO S D E L SUE LO

Partículas menores de 0,002 milímetros.

Son muy livianos y dominan las fuerzas superficiales.

Estructura de los Suelos Cohesivos

FO RMA D E LO S G R ANO S D E L SUE LO

Prevalece la forma laminar y tubular.

En estos materiales la influencia de la forma es muy importante.

La relación área volumen es grande.

Alta actividad superficial (Adhesión de agua y la atracción entre las partículas).

Alta compresibilidad bajo cargas estáticas y baja en cargas dinámicas.

Son Hidrófilos (atraen al agua).

As = Superficie / Volumen

Estructura de los Suelos Cohesivos

D ISTR IBUC IÓ N D E LO S G R ANO S D E L SUE LO

Estructuras Dispersas

Estructuras Floculadas

Estructuras Panaloides

La distribución de los Granos de Suelos Finos disponen:

Estructura de los Suelos Cohesivos

ESTRUCTURA DISPERSA

ESTRUCTURA PANALOIDE

E jemplo de E structuras de suelos C ohesivos:

ESTRUCTURA FLOCULADA

Estructura de los Suelos Cohesivos

Estructuras Dispersas:

-Las partículas tienen igual carga y se repelen.

-Forman estructuras impermeables y densas (e baja).

- Pueden haber granos redondeados produciendo alteraciones locales.

ESTRUCTURA DISPERSA

Estructura de los Suelos Cohesivos

Estructuras Floculadas:

- Un electrolito altera las cargas de las partículas y se forman flóculos.

- Fuerte adherencia en los puntos de unión.

- Alta porosidad y relación de vacíos.

- Muy compresibles bajo cargas estáticas y resistentes a cargas dinámicas.

- Es una estructura panaloide compuesta.

ESTRUCTURA FLOCULADA

Estructura de los Suelos Cohesivos

Estructuras Panaloides:

- Típica de grano fino por sedimentación en un medio continuo. Normalmente agua.

- Las partículas se adhieren unas a otras formando un conjunto a modo de panal.

- Gran cantidad de vacíos.

ESTRUCTURA PANALOIDE

Estructura de los Suelos Cohesivos

D IS TR IBUC IÓ N D E LO S G RANO S D E L SUE LO

Determinada por:

Enlaces de Hidrogeno Enlaces Iónicos Enlaces de Van Der Waals

Minerales arcillosos:

Fuerzas interparticulares:

Caolinitas

Montmorilonitas

Ilitas

Estructura de los Suelos Cohesivos

COMPOS ICION MINERALOGICA

Los agentes de descomposición actúan sobre las rocas para producir arcilla, que están constituidas básicamente por silicatos de Aluminio hidratados, y en menor proporción silicatos de magnesio y hierro.

La constitución mineralógica es determinante en su comportamiento

Agentes de Descomposición

Silicatos de Aluminio hidratados, y en menor proporción Silicatos de Magnesio y Hierro.

Estructura de los Suelos Cohesivos

Minerales Arcillosos: Son el producto de la descomposición química de las rocas por hidratación de sus componentes menos estables. Su tamaño es menor a 2 micras, llegando hasta partículas Coloidales. Su masa se vuelve plástica al mezclarse con el agua.

Su estructura es cristalina y complicada, sus átomos se disponen en forma laminar.

Tipo de láminas presentes en los Minerales Arcillosos:

-Silícicas

- Alumínicas

Estructura de los Suelos Cohesivos

Formadas por 1 átomo de silicio y 4 de oxígeno, arregladas en forma

de tetraedro. Los tetraedros se unen indefinidamente compartiendo

un átomo de oxígeno constituyendo una retícula laminar.

• LAMINAS SILÍCICAS:

Estructura de los Suelos Cohesivos

• LAMINAS ALUMÍNICAS:

Formadas por 1 átomo de aluminio y 6 de oxígeno y/o hidroxilos,

arregladas en forma de octaedro. Estos se agrupan

indefinidamente compartiendo un átomo de oxígeno y constituyen

así una retícula laminar.

Estructura de los Suelos Cohesivos

GRUPO DE MINERALES ARCILLOSOS

De acuerdo al arreglo reticular se clasifica en:

Caolinítas

Montmorilonítas

Ilítas

Estructura de los Suelos Cohesivos

Formadas por una lámina silícica y una alumínica superpuestas indefinidamente. La unión es firme y no permite la penetración de moléculas de agua.

Son usadas en la fabricación de porcelana.

La caolinita es el mineral arcilloso menos activo.

La unión es firme, siendo la actividad superficial pequeña en lo referente al agua

• CAOLINÍTAS :

Estructura de los Suelos Cohesivos

• MONTMORILONÍTAS :

Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas superpuestas

indefinidamente. La unión entre retículas es muy débil y las moléculas

de agua se introducen a la estructura con facilidad.

Usadas en la estabilización de

excavaciones.

Ejemplo: Lodo Bentonítico.

Son un grupo muy activo que por su afinidad con el agua tienen poderesde hinchamiento o expansión grande.

Estructura de los Suelos Cohesivos

Formadas por 1 lámina alumínica entre 2 silícicas que se superponen

indefinidamente y que tienden a formas grupos por la presencia de

iones de potasio, reduciéndose así el área expuesta al agua.

Usadas en la confección de

agregados livianos.

Su expansibilidad es mayor que las Caolinitas y menor que las Montmorilonitas.

• ILÍTAS :

Estructura de los Suelos Cohesivos

MONTMORILONÍTA

CAOLINÍTA

ES TRUCTURAS COMPUES TAS

Armazón de granos redondeados sin cohesión que se mantienen unidos

por un Agente Cementante.

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Agentes Cementantes:

Arcilla.

Carbonatos.

Oxido de Calcio.

Sílice Coloidal.

Estructura de los Suelos Granulares

ESTRUCTURA SIMPLE ESTRUCTURA EN PANAL

E jemplo de E structura de suelos G ranulares:

Estructura de los Suelos Cohesivos

ESTRUCTURA DISPERSA

ESTRUCTURA PANALOIDE

E jemplo de E structura de suelos C ohesivos:

ESTRUCTURA FLOCULADA

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Ligante Suelto

Ligante Compacto

Ligante o Material Cementante

Estructura Matriz

Estructura Unión de Puntos

Estructura Unión Total

Ligante o Material Cementante

TIPOS DE ES TRUCTURAS COMPUES TAS

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

TIPOS DE ES TRUCTURAS COMPUES TAS

-Estructura Matriz

-Estructura de Unión de Puntos

-Estructura de Unión Total

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Estructura Matriz:

- Volumen cementante mayor que el de granos.

- Si el cementante es arcilla adquiere sus propiedades físicas.

Ligante o Material Cementante

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Estructura de Unión de Puntos:

- Material cementante concentrado en puntos de contacto.

- Son rígidas, incompresibles y resistentes a choque y vibración.

- El cementante puede ser ablandado por el agua.

Ligante Suelto

Ligante Compacto

ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Estructura de Unión Total:

-Los granos redondeados se tocan unos con otros y el material cementanteestá dentro de los poros del suelo.

- Se depositan primero los granos y después el cementante.

-Tiene baja relación de vacíos, son rígidos e incompresibles y no son ablandados por el agua.

Ligante o Material Cementante