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MECANICA DE SUELOS IMECANICA DE SUELOS I
II SEGUNDA UNIDAD : Relaciones
Volumtricas y Gravimtricas.
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2.1.- FASES DEL SUELO2.1.- FASES DEL SUELO
En el suelo puede observarse la existencia de una fase slida formada por laspartculas minerales, una fase lquida que seria el agua intersticial libre y unaparte gaseosa que rene al aire o vapores producto de la descomposicin
orgnica atrapados entre los slidos.
GA
!"#$"%&
'!"%&
VmVv
Vs
Va
Vw
Vs
Volmenes (v !esos (w
"a # $
"w
"s
"m
(resentando en un corte bloque esquemtico de una muestra de suelo
Vm # Volumen total %e la masa %el suelo
Vs # Volumen %e s&li%os
Volumen %e los l'ui%os (a)ua
Va # volumen %el aireVv # Volumen %e vac'os.
"m # !eso total %e la masa %el suelo
"s # !eso %e los s&li%os
"w # !eso %el l'ui%o"a # !eso %el aire # $
)olmenes *v+ (esos *+
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2.2.- RELACION DE PESOS Y VOLUMENES2.2.- RELACION DE PESOS Y VOLUMENES
En *ec+nica %e Suelos, se relaciona el -eso %e las %istintas ases %el suelo
con sus volmenes corres-on%ientes, -or me%io %el conce-to %el -eso
es-ec'ico.
!eso es-eciico a-arente ( m:/onoci%o como -eso volumtrico, %ensi%a% a-arente, -eso es-eciico %e masa
m# "m # "s 0 "w11111..(2
Vm Vm
!eso es-eciico %el a)ua ( w: o# w11111111111111111..En con%iciones -r+cticas
m # "w
Vw
!eso es-eciico %el a)ua %estila%a ( o
: a 34/ y a !.A:n.m. en sistemas %eriva%os %el mtrico %ecimal es i)ual a 2 &
a una -otencia %e 2$.
!eso es-eciico %e los s&li%os ( s:
s# "s 1.........................................(5 5.3 6 s 6 )r7cm8
Vs
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En los laboratorios de -ecnica de uelos puede determinarsefcilmente el peso de las muestras medas y secas en el orno o estufa yel peso especfico relativo de los suelos. Estas magnitudes no son lasnicas cuyo clculo es necesario, es preciso obtener relacionesvolum/tricas y gravim/tricas para poder determinar otras magnitudesen t/rminos de estas.
(eso Especfico 0elativo1 )iene acer la relacin entre el peso especficode la sustancia y el peso especfico del agua destilada a 23 4 y su5eta a
una atmsfera de presin.
RELACION
DEP
ESOSY
VOLUMENES
RELACION
DEP
ESOSY
VOLU
MENES!eso es-eciico relativo %e la muestra ( Sm:
Sm#m # "w11111111..1111..(8
o Vm o
!eso es-eciico relativo %e la muestra ( Sm:
Ss # s # "s1111..1111..1111..(3
o Vso
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2.3.- RELACIONES FUNDAMENTALES PARA EL MANEJO DE2.3.- RELACIONES FUNDAMENTALES PARA EL MANEJO DELAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS SUELOS.LAS PROPIEDADES MECANICAS DE LOS SUELOS.
5.8.2.9Relaci&n %e vac'os (e:o tamin conoci%o como -ro-orci&n %e vac'os
e# Vv 1111111111111..11..(;
Vs
$ < e < 111111111variaci&n teorica
$.5; < e < 2;11111111..variaci&n -ractica
$.5; !ara arenas muy com-actas a 2; !ara arcillas altamente com-resiles.
5.8.5.9!orosi%a% (%:
%# Vv 1111111111111..11..(=
Vm
$ 11111111..variaci&n -r+ctica
5.8.8.9Gra%o %e saturaci&n ( G" > :
Gw > # Vw? 2$$1111111..(@
Vv
$> < Gw < 2$$>
$1111111.Suelos secos
2$$111111.suelos satura%os
5.8.3.9/onteni%o %e ume%a% ( "> :
" > # "w ? 2$$1111111..(B
"s
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2.4.- CORRELACION ENTRE LA RELACION DE VACIOS Y POROSIDAD.-2.4.- CORRELACION ENTRE LA RELACION DE VACIOS Y POROSIDAD.-
i consideramos una muestra de suelo, adoptando el valor de la unidad para el volumende slidos se obtiene1
GA
!"#$"%&
'!"%&2
E#$E-A %E $6A -$E70A %E $E!&
olucin1
8+ 4omo dato )s 9 8, incgnitas )m, )v, :s, :.
;+ 4onsideramos el concepto s
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2.5.- FORMULAS PARA SUELOS SATURADOS Y PARCIALMENTE SATURADOS.-
2.5.1.- SUELOS SATURADOS.-2.5.1.- SUELOS SATURADOS.-
!"#$"%&
'!"%&
Vw
2
Volmenes (v !esos (w
"w
"s
!"#$"%&
'!"%&
Vw
Vs
Volmenes (v !esos (w
"w
"s
2
*a+ *b+En la figua !a" #$n%i&'a($% V% ) 1 * 'n !+" #$n%i&'a($% V( ) 1
olucin *a+ olucin *b+
1".- &' la f$(ula !," $+'n'($%S% ) /%0V%$../% ) S%$2".- &' la f$(ula !" $+'n'($%
' ) V0V%..V% ) '3".- D'l #$n#'4$ &'l $$+'n'($%
$) /50VV 6 4'$ V5 )VV) '
$ ) /50'.5/) ' $
1".- &' la f$(ula !7" $+'n'($%) V0V(....) V2".- &' la f$(ula !," $+'n'($%
S% ) /%0V% $../% )!1-" S%$3".- &' la f$(ula !3" $+'n'($%
$) /50V56 .5/) $
!"#$"%&
'!"%&
e
2
Volmenes (v
e o !"#$"%&
'!"%&
2 9
Volmenes (v
o
2
*a+ *b+
20e
Ss o (29Ss o
!esos (w !esos (w
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FORMULASP
ARASUEL
OSSATURADOS
FORMULASP
ARASUELOSSATURADOS
FORMULAS PARA SUELOS SATURADOSFORMULAS PARA SUELOS SATURADOS
4.1.- de la for!la "#$ o%&e'eo()4.1.- de la for!la "#$ o%&e'eo()
/ ) /50/% ) ' $0S% $' ) / S%.!11"
4.2.- de la for!la "1$ * "+$4.2.- de la for!la "1$ * "+$
S( ) ( 0 $......................(0 $() S% $8 ' $0 1 8 '
S( ) S% $8 ' $) S% 8 ' ) S% !1 8 /" ) 8 !1 - " S%...!12" ! 1 8 ' "$ 1 8 ' 1 8 S% 5
() S( $ ) S% 8 ' $) S% !1 8 /" $) 8 !1 - " S% $..........!13" .
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2.5.2.- FORMULAS PARA SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS2.5.2.- FORMULAS PARA SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS
GA
!"#$"%&
'!"%&
Va
Vs #2
Volmenes (v !esos (w
"a # $ GA
!"#$"%&
'!"%&
Volmenes (v !esos (w
"s # 2
C$n%i&'a($% 'n l$% '%9u'(a% !a" V% ) 1 * 'n !+"6 /% ) 1olucin *a+ olucin *b+
1".- &' la f$(ula !" $+'n'($%
V ) '2".- &' la f$(ula !," $+'n'($%
S% ) /%0V% $../% ) S% $3".- &' la f$(ula !:" $+'n'($%
/ ) /50/%/5 ) / S% $
1".- &' la f$(ula !," $+'n'($%S% ) /%0 V% $) V% ) 1 0 S%$
2".- &' la f$(ula !:" $+'n'($%/ ) /50/%/5 ) /
3".- &' la f$(ula !2" $+'n'($%%) /%0/%) 10V%.' ) V0V%
V ) ' 0 S% $
GA
!"#$"%&
'!"%&
e
2
!esos (w
GA
!"#$"%&
'!"%&
Volmenes (v !esos (w
"w # "
Volmenes (v
20e
/ S% $
S% $
' 0 S% $
1 0 S% $a b
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FORMULASFORMULAS
2.8.C de la formula *8+, *>+ y *+ obtenemos12.8.C de la formula *8+, *>+ y *+ obtenemos1de *8+de *8+
mm99 8 8 .. ss..........................................................................*82+..........................................................................*82+
8 e8 e
mm99 :s ::s :9 s9 s oo : s : s oo)m 8 e)m 8 e
s 9s 9
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2..3.- PESO VOLUMETRICO SECO O DENSIDAD SECA !2..3.- PESO VOLUMETRICO SECO O DENSIDAD SECA ! & "& "
( ) /( ) /% 8 /5
V( V(Si /5 ) ;
() &) /%!1
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2..,.- SUELOS SUMERIDOS2..,.- SUELOS SUMERIDOSuelos parcialmente saturado
uelos saturado
Agua adsorvida
!mite decapilaridad
!imite de agualibre
uelo sumergido
9 )
Empu5e idrosttico 9 )o
sumergido 9 )
C )o
sumergido 9 )* C o+
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PESO ESPECIFICO DE LA MASA SUMERIDA !PESO ESPECIFICO DE LA MASA SUMERIDA ! B( "B( "
En suelos aCo el nivel re+tico (suelo sumer)i%o el em-uCe i%rost+ticoinluye en los -esos es-ec'icos tal como se anota, ya ue los suelos suren un
em-uCe ascensional ue en ma)nitu% es i)ual al volumen %el l'ui%o
%es-laa%o. En el c+lculo caso %el -eso es-ec'ico a-arente %ee contem-larse
la -osiili%a% %e ue este se encuentre totalmente satura%o
m # mF 2 (en )r7cm811111111111..(2B
5.;.2.9 Suelos satura%os
Ss # ss F 2 111111111111111111111.(2
Sm # Sm F 2 11111111111111111111..(5$
!"#$"%&
'!"%&
e
2
Volmenes (v
eo20e
*b+
Ss o
!esos (w
De la i)ura.
m9 s K 8 o9 s K 8 o
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PESO ESPECIFICO DE SLIDOSPESO ESPECIFICO DE SLIDOSSUELO
S(gr/cm3) SUELO S(gr/cm
3)
ARENA DE CUARZO 5.=; *HN*HRIJJHNIA 5.32
GRAVA 5.5; A 5.3$ /AHJINIA 5.=$
LIMO 5.=; A 5.=B /UARKH 5.==
ARCILLA ARENOSA 5.=B A 5.@5 /AJ/IA 5.@5
ARCILLA GRAVOSA 5.@8 A 5.@; *I/A 5.B$ A 5.$
POROSIDAD Y RELACION DE VACIOS
SUELO POROSIDAD % RELACION DE VACIOS e
GRAVA 3$ A ; $.=@ A 2.55
GRAVA ARENOSA 2; A 3$ $.2B@ A $.=@
ARENA 5$ A ;$ $.@; A 2.$$
LIMO ARENOSO 5$ A 8$ $.5; A $.38
LIMO 3$ A =; $.=@ A 2.B;
ARCILLA COMPACTA 5$ A 3$ $.5; A $.=@
ARCILLA GRAVOSA 3$ A $ $.=@ A 5.$$
ARCILLA RIGIDA 8$ A ;$ $.38 A 2.$$
ARCILLA PLASTICA 3$ A @$ $.=@ A 5.88
FANGO (BARRO) @$ A $ 5.88 A 5.$