ESTRUCTURA DE LOS SUELOS

Estructura del suelo y granulometría Capítulo 3

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3. ESTRUCTURA DEL SUELO Y GRANULOMETRÍA

3.1 Características y estructura de las partículas minerales.

3.1.2 Relaciones fino – agregados

Agregados sin finos, ejm. Un talus.: Contacto grano a grano. Peso

volumétrico variable. Permeable. No susceptible a las heladas. Alta

estabilidad en estado confinado. Baja estabilidad en estado inconfinado.

No afectable por condiciones hidráulicas adversas. Compactación difícil.

Agregados con finos suficientes: Para obtener una alta densidad. Contacto

grano a grano con incremento en la resistencia. Resistencia a la

deformación. Mayor peso volumétrico. Permeabilidad más baja.

Susceptible a las heladas. Relativa alta estabilidad (confinado o no

confinado). No muy afectable por condiciones hidráulicas adversas.

Compactación algo difícil.

Agregado con gran cantidad de finos, ejm. un coluvión: No existe

contacto grano a grano; los granos están dentro de una matriz de finos;

este estado disminuye el peso volumétrico. Baja permeabilidad.

Susceptible a heladas. Baja estabilidad (confinado o no). Afectable por

condiciones hidráulicas adversas. No se dificulta su compactación.

Figura 3.1 Depósitos de suelos transportados

Componente Þ

Propiedad ß

ARENA

LIMO

MICA

CARBONATO

SULFATO

CAOLINITA

ILLITA

MONTMORILLO

NITA

MATERIA

ORGÁNICA

ALOFANO

Permeabilidad seco ++ - M m m - - - -- ++ m

Permeabilidad húmedo ++ + + m m - - - - - ++ ++

Estabilidad volumétrica ++ ++ ++ ++ ++ + - - - + m

Plasticidad – cohesión +- - - - - - m - ++ m ++

Resistencia seco + + + + m + ++ - m

Resistencia húmedo - - m + m - m - - - - -

Compactación (w óptima) +

PROBLEMA CUANDO ES UNIFORME

m - -

LA BIOTITA ES MÁS PROBLEMÁTICA

++

SON SOLUBLES EN ÁCIDOS

+

ATACA AL CEMENTO

- m

CUIDADO CON LA SALINIDAD

--

CUIDADO CON LA SALINIDAD

- - ++

++ = muy alto + = alto m = moderado - = bajo - - = muy bajo.

Tabla 3.1 Propiedades ingenieriles de los componentes del suelo

Estructura del suelo y granulometría Capítulo 3

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3.1.2 Principales propiedades demandadas por el ingeniero.

1. Estabilidad volumétrica: Los cambios de humedad son la principal fuente: Se levantan los pavimentos,

inclinan los postes y se rompen tubos y muros.

2. Resistencia mecánica: La humedad la reduce, la compactación o el secado la eleva. La disolución de

cristales (arcillas sensitivas), baja la resistencia.

3. Permeabilidad: La presión de poros elevada provoca deslizamientos y el flujo de agua, a través del suelo,

puede originar tubificación y arrastre de partículas sólidas.

4. Durabilidad: El intemperismo, la erosión y la abrasión amenazan la vida útil de un suelo, como elemento

estructural o funcional.

5. Compresibilidad: Afecta la permeabilidad, altera la magnitud y sentido de las fuerzas interpartícula,

modificando la resistencia del suelo al esfuerzo cortante y provocando desplazamientos.

Las anteriores propiedades se pueden modificar o alterar de muchas formas: por medios mecánicos, drenaje,

medios eléctrico, cambios de temperatura o adición de estabilizantes (cal, cemento, asfalto, sales, etc.).

3.1.3 Estructura de los suelos – Fábrica textural y estructural del suelo.

La estructura primaria en su estado natural, es la disposición y estado de agregación de los granos, lo que

depende del ambiente de meteorización en los suelos residuales, o del ambiente de deposición en los suelos

transportados. Esta es la fábrica textural que hereda el suelo. Otras discontinuidades en la masa, por ejemplo,

pliegues y fracturas, por tectonismo, vulcanismo, etc., o las que marcan ciclos de actividad geológica (planos

de estratificación, disolución, alteración, etc.), son la estructura secundaria y constituyen aspectos

estructurales a mayor escala; esta es la fábrica estructural que hereda el suelo (relictos). En el proceso de

sedimentación, las partículas sólidas están sometidas a fuerzas mecánica y eléctricas. Las primeras afectan

todas las partículas (ambientes turbulentos, gravedad, etc.) y las segundas a las partículas finas (atracción,

repulsión y enlaces iónicos, en medios acuosos). Cuando dominan fuerzas de atracción eléctrica, se produce

floculación y cuando dominan las de repulsión, y las partículas se separan, dispersión. La temperatura y

concentración iónica influyen en la incidencia del medio acuoso de la sedimentación. Así, la estructura

primaria puede ser:

Granos aislados

Estructura dispersa

Estructura floculada

Heterogéneo y

clastro soportado

Heterogéneo y

matriz soportado

Homogéneo y

suelto

Homogéneo y

compacto

Figura 3.2 Estructura de suelos

Estructura del suelo y granulometría Capítulo 3

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El suelo puede fallar: Por los granos minerales, por la liga de los granos minerales (por la fábrica textural ) y

por la fábrica estructural.

TEXTURA FÁBRICA NO ORIENTADA FABRICA ORIENTADA

ORIGEN

Clase Grano Entrelazada Cementada Consolidada Foliada Cementada Consolidada

Fino Basalto

CRISTALINA

Grueso Granito

Fino Toba

IGNEO

PIROCLÁSTICA

Grueso Aglomerado

Fino Horfels Pizarra

CRISTALINA

Grueso Mármol Gneis

Fino Milonita

METAMORFICO

CATACLÁSTICA

Grueso Brecha

Filonita

Protomilonita

GRANO – Fino

CRISTALINA Grueso

Lidita

Caliza

Oolítica

Fino

SEDIMENTARIO

CLÁSTICA

Grueso

Limolita

calcárea

Conglomerado

calcárea

Arcillolita

Conglomerad

o arenoso

Lutita

calcárea

Lutita

cuarzosa

Lutita

arcillosa

Lutita

arenosa

Tabla 3.2 Textura y fábrica de materiales rocosos.

3.1.4 Tipos de falla por discontinuidades en roca

Es falla circular cuando la roca está intensamente fracturada, la falla es planar si el buzamiento es mayor al

del talud, la de cuña cuando dos familias de discontinuidades producen cuñas, con línea de cabeceo buzando

más suave que el talud. La de volteo con buzamiento casi vertical y contrario; el pandeo por fricción plástica;

el pateo ocurre cuando las losas , cuasiverticales y de pendiente conforme, pierden el talón. En las fallas

planar y de cuña, la fricción puede sostener las losas y las cuñas cuando las discontinuidades están poco

inclinadas. Recuérdese que el suelo residual hereda las debilidades de la roca madre y estas son los relictos.

Falla circular Falla planar Falla en cuña Volteo Pandeo y pateo

Figura 3.3 Tipos de fallas por discontinuidades en taludes construidos sobre macizos rocosos.

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Discontinuidades en macizos rocosos que forman relictos (fábrica estructural)

· Genéticas Rocas ígneas Estructuras de flujo: Contacto entre coladas de lavas

Estructuras de retracción: Grietas por su friccionamiento

Rocas metamórficas Foliación: Gradiente de temperatura, presión y anatexia

Rocas sedimentarias Estratificación: Contactos entre eventos deposicionales

· Físico

químicas

Todas las rocas Termofracturas: Ciclos de temperatura y de secado –

humedecimiento. Argilifracturas: si son por arcillas

Halifracturas: Expansión de sales y arcillas en fracturas.

Gelifracturas: Ciclos de “congelación – fusión” de agua.

· De gravedad Todas las rocas Relajación: Tracción de desconfinamiento por erosión.

Corte: Concentración de esfuerzos verticales en laderas.

· Tectónicas Todas las rocas Estructuras de placa: Bordes destructivos y constructivos.

Fallas: Ruptura con separación de masas de roca.

Diaclasas: Ruptura sin separación de masas de roca.

Fracturas de pliegues radiales: Tracción y de corte =

compresión.

· Biológicas Todas las rocas Acción de raíces: Expansión y penetración de la raíz.

· Antrópicas Todas las rocas Tecnológica: Esfuerzos inducidos por el hombre.

3.1.5 El contexto para facilitar el texto geotécnico

Las observaciones de campo deben anotarse en forma apropiada, incluyendo además de los datos de

localización, fecha y ejecutor, datos tales como los que siguen (más que importantes, son fundamentales):

Profundidad a partir de la superficie.

Color. Cuando existen motas, anotar sus coloraciones.

Inclusiones. Indicar si son carbonatos, hierro, raíces, materia orgánica, etc.

Textura y consistencia.

Dispersión de agua.

Tipo de perfil.

Geología. Tipo de rocas y formaciones en la región.

Aguas superficiales. Coloración, gasto, turbidez, etc.

Erosión. Tipo de erosión. Tipo de vegetación.

Presencia de deslizamientos. Uso y manejo del suelo.

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