Definición de suelos

Definición de suelos

Es todo tipo de material terroso, que conforma una delgada capa sobre la corteza terrestre del material, desde un relleno de desperdicio, hasta areniscas parcialmente cementadas o lutitas suaves. Quedan excluidas de la definición las rocas sanas, ígneas o metamórficas y los depósitos sedimentarios altamente cementados, que no se ablanden o desintegren rápidamente por acción de la intemperie.

El suelo es el soporte último de todas las obras de infraestructura, por lo que es necesario estudiar su comportamiento ante la perturbación que supone cualquier asentamiento.

El suelo se comparta como una estructura más, con unas características físicas propias, densidad, porosidad, módulo de balasto, talud natural, cohesión y ángulo de fricción interna, que le confieren ciertas propiedades resistentes ante diversas solicitaciones: compresión, cizalla, reflejadas en magnitudes como la tensión admisible o lo asientos máximos y diferenciales.

Origen de suelos

La corteza terrestre está compuesta principalmente por roca cuya formación geológica ha tomado varios millones de años. Además, durante el mismo periodo la superficie rocosa ha sufrido una desintegración y una descomposición continuas mediante procesos de meteorización. Debido a la permanente exposición a los agentes atmosféricos tales como las inundaciones, actividad glacial y fuertes vientos, gran parte de residuos de roca fragmentada y eventualmente depositada, por ejemplo, a lo largo del curso de los ríos, en los lagos y océanos y a lo largo de los glaciares. Con los cambios climáticos y las fluctuaciones de los niveles medios del mar y de la superficie terrestre, este ciclo de erosión, transporte y formación de los depósitos de materiales producidos por la meteorización ha sido interrumpido, renovado y repetido innumerables veces durante decenas de miles de años.

Como resultado de lo anterior, gran parte de la superficie actual de la tierra, el lecho rocoso relativamente inalterado, está cubierto por una acumulación de materiales sin cementación o muy pocos cementados y altamente variables; este es el material al cual se le denomina suelo.

Los agentes físicos que producen cambios en las rocas y dan origen a los suelos son: el sol, el agua, el viento, los glaciares y la actividad biológica.

Tipos de suelos

Pueden diferenciarse en una primera aproximación diversos tipos de suelos en función de la naturaleza de la roca madre y del tamaño de las partículas que lo componen.

La siguiente grafica muestra clasificación composicional de un suelo.

Figura 1. Clasificación composicional de los suelos

El tamaño de las partículas en suelo tiene una influencia fundamental en las propiedades y en el comportamiento ingenieril del depósito, por tanto, las partículas de un suelo se describen en función de su tamaño, utilizando términos como la grava, arena, limo, arcilla. Sin embargo, para estos términos no existe una definición del tamaño de las particulares que sea reconocida universalmente como estándar.

La arena, la grava y las partículas de mayor tamaño en general son producidas por la meteorización física y a menudo tienen la misma composición mineralógica que la roca madre.

De acuerdo con el origen de sus elementos, los suelos se dividen en dos suelos amplios grupos: suelos, cuyo origen se debe a la composición física y/o química de las rocas y suelos, cuyo origen es principalmente orgánico.

Suelos granulares

Este tipo de suelo está formado por partículas agregadas y sin cohesión entre ellas dado el gran tamaño de las mismas. Su origen obedece fundamentalmente a procesos de meteorización física: tajamiento, temorclastia, hialoclastita, o fenómenos de hidratación física.

Las características principales de este tipo de suelos son su buena capacidad portante y su elevada permeabilidad, lo que permite una rápida evacuación del agua en presencia de cargas externas. Esta capacidad de drenaje es proporcional al tamaño de las partículas, o dicho de otro modo, al volumen de vacíos o porosidad del suelo. Es destacable que para un determinado grado de humedad, las partículas más finas presentan una cohesión aparente que desaparece al variar el contenido de agua.

Dentro de esta clase de suelos se distinguen dos grandes grupos: el de las graves y el de las arenas. El límite entre ambos grupos viene dado por su granulometría, ya que se considera arena la fracción de suelo de tamaño comprendida entre 2 mm 0.05 mm, según las normas AASTHO; y entre 4.75 mm a 0.075 mm, según el sistema unificado SUCS. Dentro de esta clasificación pueden establecerse otras subdivisiones.

Las características mecánicas y resistentes de los suelos granulares vienen en un alto porcentaje determinadas por el ángulo de fricción interna.

Gravas

Las gravas son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y que tienen más de 2 milímetros de diámetro, según el sistema unificado SUCS. Dado el origen, cuando son acarreadas por las aguas, las gravas sufren desgaste en sus aristas y son, por lo tanto, redondeadas. Como material suelto suele encontrársele en los lechos, en los márgenes y en los conos de deyección de los ríos, también en muchas depresiones de terrenos rellenados por el acarreo de los ríos y en muchos otros lugares a los cuales las gravas las gravas han sido transportadas.

Arenas

La arena es el nombre que se le da a los materiales de grano finos procedentes de la denudación de las rocas o de su trituración artificial y cuyas partículas varían entre 2 mm y 0.05 mm para las normas AASHTO y entre 4.75 mm y 0.075 mm para el sistema unificado SUCS de diámetro.

El origen y la existencia de las arenas son análogas a las de gravas: las dos suelen encontrarse juntas en el mismo depósito. La arena de río contiene muy a menudo proporciones relativamente grandes de grava y arcillas. Las arenas estando limpias no se contraen al secarse, no son plásticas, son menos compresibles que la arcilla y si se aplica una carga en su superficie, se comprimen casi de manera instantánea.

Suelos cohesivos

A diferencia de los suelos granulares, esta categoría de suelos se caracteriza por un tamaño más fino de sus partículas constituyentes (inferior a0.08 mm, según el sistema unificado SUCS), lo que les confiere unas propiedades de superficie ciertamente importantes. Esto se debe a que la superficie específica (relación entre la superficie y el volumen de un cuerpo) de dichas partículas es más que considerable

La cohesión es la principal propiedad desde el punto de vista mecánico de este tipo de suelos; se define como la fuerza interarticular producida por el agua de constitución del suelo, siempre y cuando no esté saturado. La cohesión es importante desde el punto de vista de la estabilidad de taludes, ya que aumenta la resistencia de un suelo frente a esfuerzos cortantes o de cizalla

Figura 2. Origen de la cohesión en suelos arcillosos

Fuente: Manual de carreteras. Sección 15, página 4

Los suelos cohesivos se caracterizan por su baja permeabilidad, al dificultar el paso del agua por el reducido tamaño de sus poros, por la atracción de las partículas de arcilla en presencia de humedad y su alta compresibilidad; tan es así que los suelos arcillosos, limosos e incluso algunos arenosos con presencia de limos y arcillas pueden colapsar (comprimirse de forma brusca); simplemente aumentan su grado de humedad hasta un valor crítico (entre el

85% para arcillas y el 40% - 60% para arenas y limos), al romperse los débiles enlaces que unen unas partículas con otras. Esta importante propiedad se emplea de forma directa en la compactación de suelos

Limos

Los limos son suelos de granos finos con poca o ninguna plasticidad, pueden ser limo inorgánico como el producido en canteras, o limo orgánico como el que suele encontrarse en los ríos, este último tiene características plásticas. El diámetro de las partículas de los limos está comprendido entre 0.05mm y 0.002 mm de acuerdo con las normas AASHTO y en partículas menores a 0.075 mm según el sistema unificado SUCS. Los limos sueltos y saturados son completamente inadecuados para soportar cargas por medio de zapatas.

Su color varía desde gris claro a muy oscuro. La permeabilidad de los limos orgánicos es muy baja y su compresibilidad muy alta. Los limos, de no encontrarse en estado denso, a menudo son considerados como suelos pobres para cimentar.

Arcillas

Se da el nombre de arcilla a las partículas sólidas con diámetro menor de 0.002 mm según las normas AASHTO y cuya masa tiene la propiedad devolverse plástica al ser mezclada con agua. Químicamente es un silicato de alúmina hidratado, aunque en ocasiones contiene también silicatos de hierro o de magnesio hidratados.

Características de los suelos

Resistencia

La falta de resistencia ocurre con mayor frecuencia en los suelos orgánicos. La influencia de la materia orgánica suele tratarse en forma equivocada, pues se recurre a la compactación como una forma de estabilización mecánica para incrementar la resistencia del suelo en algunos casos. Sin embargo, puede obtenerse el resultado requerido mediante la compactación, sólo por un corto período, ya que el efecto de degradación de la materia orgánica provocará nuevamente la pérdida de resistencia del suelo en cuestión.

El empleo de mayores intensidades de compactación tampoco favorecerá para obtener valores de resistencia mayores y duraderos.

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