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EROSIÓN-SUPERFICIAL-DE-LOS-SUELOS

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UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABÍ
Creada mediante Ley Nº 2001 – 38, Publicada en el Registro Oficial 261 del 7 de Febrero Del 2001
Facultad de Ciencias Técnicas
Carrera Ingeniería Civil
EROSION SUPERFICIAL DE LOS SUELOS
De una ladera, extraer una muestra de suelo de aproximadamente 2000
gramos, y luego de recolectar los datos necesarios, calcular la cantidad de
toneladas de erosión en esas condiciones por año, y encuentre una solución
para que la erosión sea natural.
Con los datos obtenidos en el estudio de suelos utilizado en el cálculo de la
erocion superficial de los suelos, calcular: WT, Ws, Ww, Wa, VT, Vs, Vw, Va,
ɣs, w, e, n, ɣd, ɣT, ɣsat y ɣ´.
En el campo y laboratorio se obtuvieron los siguientes datos:
 Gravedad especifica (Densidad de las partículas sólidas) (Gs). De no
existir en el laboratorio el equipo para realizar este ensayo, se debe
escoger un valor de los recomendados en los textos de mecánica de
suelos, acorde al tiempo que obtenga en la clasificación del suelo. En el
informe debe sustentar como escoge este valor.
 Densidad del suelo. (Cono de arena o densímetro nuclear). De no existir
en el laboratorio el equipo para realizar, se debe escoger un valor de los
recomendados en los textos de mecánica de suelo, acorde al tipo que se
obtenga en la clasificación del suelo. En el informe debe sustentar como
escoger este valor.
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Carrera Ingeniería Civil
CALCULO DEL PESO SECO
𝑾𝒉
2000𝑔𝑟
𝑾𝒔 =
𝑊𝑠 =
𝟏+𝒘
1 + 0.1422
𝑊𝑠 =
PROYECTO
OBRA
LOCALIDAD
PESO MUESTRA HÚMEDA
PESO MUESTRA SECA
2000𝑔𝑟
1.1422
𝑾𝒔 = 𝟏𝟕𝟓𝟏, 𝟎𝟏𝒈𝒓
APLICACIÓN DE LOS CONOCIMIENTOS
PRACTICA
frente al colegio 15 de octubre
2000 gr
1751,01gr
TAMIZ DIAMETRO (mm) PESO RETENIDO PARCIAL (gr) PESO RETENIDO ACUMULADO (gr)
3
76,2
0,00
0,00
2 1/2
63,5
0,00
0,00
2
50,8
21,14
21,14
1 1/2
38,1
15,60
36,74
1
25,4
11,45
48,19
3/4
19,1
10,69
58,88
1/2
12,7
20,31
79,19
3/8
9,52
10,83
90,02
4
4,75
90,31
180,33
10
2,00
210,87
391,20
40
0,42
127,25
518,45
100
0,149
99,03
617,48
200
0,074
38,33
655,81
PASA
1095,20
1751,01
SUMA
1751,01
% RETENIDO
PARCIAL
0,00
0,00
1,21
0,89
0,65
0,61
1,16
0,62
5,16
12,04
7,27
5,66
2,19
62,55
100,00
% PASA
100,00
100,00
98,79
97,90
97,25
96,64
95,48
94,86
89,70
77,66
70,39
64,74
62,55
0,00
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CURVA GRANULOMETRICA
100
PASANTE ACUMULADO %
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
10
GRAVAS
1
GUIJARR
0,1
0,01
LIMO O
ARENAS
TAMAÑO DE LA PASTICULAS (mm) ARCILLA
D10=No Presenta
D30=No Presenta
D60= NO Presenta
PESO
N°
N°
HUMED
DE DE
O
TAR GOL +TARR
RO PES O
B14
M11
A19
65,87
52,09
45,70
PESO PESO PESO PESO
SECO DEL
DEL SUEL %
%
+TARR TARR AGU O
NATU PROME
O
O
A
SECO RAL DIO
HUMEDAD NATURAL
58,3
47,12
43,03
15,11
16,04
13,85
7,57
4,97
2,67
43,19
31,08
29,18
17,53
15,99
9,15
14,22
LIMITE LIQUIDO (PASANTE DEL TAMIZ #40)
A12+
1
A14
X1
16
20
33
30,7
31,62
22,25
24,2
25,00
16,56
14,05
13,70
6,1
6,50
6,62
5,69
10,15
11,30
10,46
64,04
58,58
54,40
-----------
0,43
0,24
0,15
58,14
20,83
46,67
41,88
LIMITE PLASTICO
A1
C1
AC2
7,93
6,4
8,1
7,68
6,35
8,03
7,25
6,11
7,88
0,25
0,05
0,07
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W=14,22%
LL=58,60%
LP=41,88% IP=LL-LP= 58,60%-41,88%=16,72%
El coeficiente de curvatura es: NO SE PUEDE CALCULAR
El coeficiente de uniformidad es: NO SE PUEDE CALCULAR
Clasificación del suelo utilizando el sistema ASTM:
1.- Porcentaje de suelo que pasa el tamiz Nº 200 = 62,55 > 50%
Porcentaje de gruesos retenido hasta el N°200 =100-62,55 =37,45% < 50%
(ver tabla de clasificación)
Se trata de un suelo de GRANOS FINOS.
2.- Limite liquido = 58,60% ≥ 50%
El límite líquido indica que se trata de: LIMOS Y ARCILLAS LÍMITE LÍQUIDO
SUPERIOR AL 50%.
3.- En el gráfico de plasticidad, relacionar posición con respecto al LI e IP
LI= 58,60%
LP=41,88%
IP=16,72%
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Marcando estos datos en el gráfico de plasticidad se tiene que el símbolo
encontrado es:
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4.- El resultado del tipo de suelo según ASTM es: MH y OH = limos
inorgánicos, arenas finas o limos con mica o diatomeas, limos elásticos. Arcillas
inorgánicas de plasticidad media a elevada.
Características macromorfológicas













Localización: frente al colegio 15 de octubre alado de club los leones.
Coordenadas: U.T.M 435157,59 – 4815453,64
Altitud : Cota inferior = 335; Cota superior = 348
Orientación: acceso sur
Posición fisiológica : ladera Longitud : 100 m
Topografía circundante :Montañoso
Pendiente : Moderadamente escarpado 13.11 %
Vegetación O Uso: Arbolado Con Matorral
Material original : arena limosas y arcillosas
Drenaje: aceptable a mala
Pedregosidad Superficial: Moderadamente baja
Afloramientos Rocosos: casi nulo
Clasificación: Astm El resultado del tipo de suelo según ASTM es:
MH limos inorgánicos arenas finas o limos con micas o diatomeas limos
elásticos OH arcilla orgánica de plasticidad media o elevada
Factor de lluvia R.
El valor de las precipitaciones, con un periodo de retorno, 5 años, y se saca un
promedio de cada mes.
A = R x K x LS x C x P
Meses
Precipitaciones
p^2
enero
93,3
8704,89
febrero
82,98
6885,68
marzo
91,35
8344,82
Abril
62,15
3862,62
Mayo
50,1
2510,01
Junio
4,1
16,81
Julio
4,7
22,09
Agosto
2
4,00
septiembre
5,7
32,49
Octubre
7,4
54,76
noviembre
5,5
30,25
diciembre
100,1
10020,01
ANUAL
509,38
40488,44
R
79,49
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∑ 𝑃2
40488,44
R = f(
)=
= 79,49
𝑃
509,38
Factor de erodabilidad del suelo K.- El método USLE requiere conocer
el porcentaje y las medidas de las partículas hasta las arcillas. Se recurre a los
tamices 230, 270, 325, 400 y al hidrómetro para identificarlos.
PROYECTO:
APLICACIÓN DE LOS CONOCIMIENTOS
OBRA:
PRACTICA
LOCALIDAD:
FRENTE EL COLEGIO 15 DE OCTUBRE
PESO MUESTRA HUMEDA: 1751,01 gr
PESO MUESTRA SECA:
# TAMIZ
2000gr
Peso
Diametro (mm) Retenido
Parcial (gr)
3
2 1/2
2
1 1/2
1
3/4
1/2
3/8
76,2
63,5
50,8
38,1
25,4
19,1
12,7
9,52
0,00
0,00
21,14
15,60
11,45
10,69
20,31
10,83
4
10
40
100
200
230
270
325
400
4,75
2
0,42
0,149
0,074
0,063
0,053
0,045
0,038
0,02
0,002
0,0002
90,31
210,87
127,25
99,03
38,33
187,45
127,02
141,33
135,34
132,00
183,21
188,85
1751,01
hidrómetro
Suman
Peso
Retenido
Acumulado
(gr)
%
Retenido
Parcial
%
Pasa
0,00
0,00
21,14
36,74
48,19
58,88
79,19
90,02
180,33
391,20
518,45
617,48
655,81
843,26
970,28
1111,61
1246,95
1378,95
1562,16
1751,01
0,00
0,00
1,21
0,89
0,65
0,61
1,16
0,62
5,16
12,04
7,27
5,66
2,19
10,71
7,25
8,07
7,73
7,54
10,46
10,79
100,00
100,00
98,79
97,90
97,25
96,64
95,48
94,86
89,70
77,66
70,39
64,74
62,55
51,84
44,59
36,52
28,79
21,25
10,79
0,00
100,00
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0.060
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Horizonte
GI
Profundi Gravas (>
dad (cm)
2mm)
20
Se
descarta
para
el
análisis
%
4.52
ANÁLISIS TEXTURAL
ARENAS
Mediana Fina
Muy
Gruesa
(0,5 a
(0,25 a Muy fina (0,1 a 0,05
gruesa (2 (1 a 0,5
0,25
0,1
mm)
a 1 mm)
mm)
mm)
mm)
PESOS PARCIALES
LIMOS
Grueso(0,0
5 a 0,02
mm)
141.33+135.
210.87
0.00
127.25
99.03 38.33+187.45+127.02 34+132
183.21 188.85
210.87
0.00
127.25
99.03
352.80
408.67
183.21 188.85 1570.68
PORCENTAJES DE LAS FRACCIONES DESCARTANDO LAS PARTÍCULAS > A 2 mm
13.43
0.00
8.10
6.30
22.46
26.02
11.66
12.02
100,00
Calculo de valores para utilizar el nomograma donde se encuentra el valor de K.




Arcilla
Fino
<
0,002 SUMAN
(0,02 a
mm
0,002
mm)
Porcentajes de limos más arenas muy finas = 26.02+11.66+22.46=60.14%
Resto de arenas = 13.43+8.10+6.30=27.83%
Materia orgánica (M.O).
M.O = [(Peso seco – Peso calcinado)/Peso calcinado]*100
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N° DE
TARRO
CALCINADA
C-7
PESO
HUMEDA PESO
PESO
PESO
PESO
+
SECO +
SUELO CALCINADO CALCINADO
TARRO TARRO
PESO
SECO
+ TARRO
(GR)
(GR)
(GR) TARRO(GR) (GR)
(GR)
64.86
59.25
15.11
44.14
57.54
42.43
MO %
4.03
 Estructura del suelo.
Dm = 1,25*D50 = 1,25*0,060 = 0,075 (Curva granulométrica)
En nomograma clasifica como 1 Granular muy fina.
Arcillas= 12.02%
Limos= 26.02+11.66=37.68%
Arenas=13.43+0.00+8.10+6.30+22.46=50.29%
 Permeabilidad = 4.- Moderadamente lenta (Triangulo De Textura
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Valor de K=0.37
A= 79,49*0,37*LS*C*P
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Factor topográfico LS
Longitud total de la línea de estudio L=100 m
Cota inferior= 335
Cota superior = 348
13
348
X
335
3.79
A= 79,49*0,37*3.79*C*P
Pendiente: 13.11%
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Factor de vegetación
Arbolado con material 100% el valor de C escogido es 0,004
A= 79.49*0,37*3.79*0,04*P
Factor de práctica de conservación
No se está construyendo ninguna obra de infraestructura que aísle la lluvia del
suelo por lo que el valor P = 1
Calculo de promedió de pérdida del suelo en ton/ hectáreas *
años
A= 79,49*0,37*3,79*0,04*1,00= 4.46 ton/ hectáreas * años
Conclusión.- El resultado nos dice que la erosión es:
USLE
nula o ligera
0 - 6 ton/ha/año
CIAF, 1983
Moderada
2,5 - 10 ton/ha/año
CENICAFE, 1975
media
3 - 5 ton/ha/año
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Como el ejercicio nos pide que encontremos una solución para que la
erosión sea natural. Escogeremos otro factor de conservación P que se
presenta en la siguiente tabla para así lograr una erosión natural
Pendiente= 13.11 %
L= 100m
Escogeremos terrazas de desagüe encespedadas con un factor de 0.14
Cabe recalcar que existen más medidas de conservación y éstas
combaten la erosión puesto que modifica los patrones de flujo y el grado
o dirección de superficie de escurrimiento
A= 79,49*0,37*3,79*0,04*0,14= 0,62 ton/ hectáreas * años
Conclusión.- El resultado nos dice que la erosión es:
USLE
natural
-----------------CIAF, 1983
natural
----------------CENICAFE, 1975
natural
<1
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Calculo adicional
VV=
415.28 cm3
VT
1063.80 cm3
VA=
166.29 cm3
AIRE
VW=
248.99 cm3
AGUA
SUELO
VS=
648.52 cm3
WA=0
WW=
248.99 gr
Wh=
2000 gr
Ws=
1751.01gr
Datos:
𝜸𝒅 = 𝟏,646Gr/cm3 (se obtiene del ensayo cono de arena pero para este
ensayo fue asumida)
W= 14,22%( obtenidos de la granulometría de erosión superficial del
suelo)
Wh=2000gr (obtenidos de la granulometría de erosión superficial del
suelo)
Ws= 1751.01gr (obtenidos de la granulometría de erosión superficial del
suelo)
Gs=2,70 (se obtiene del ensayo cono de arena pero para este ensayo fue
asumida)
Solución
Densidad de las partículas solidas
𝜸𝒔 = 𝑮𝑺 ∗ 𝜸𝑾
𝜸𝒔 = 2,70 ∗ 1 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
𝜸𝒔 = 𝟐, 𝟕𝟎 𝒈𝒓/𝒄𝒎𝟑
Volumen de las partículas solidas
𝑉𝑠 =
𝑉𝑠 =
𝑤𝑠
𝛾𝑠
1751.01 𝑔𝑟
2,70 𝑔𝑟 /𝑐𝑚3
𝑽𝒔 = 𝟔𝟒𝟖. 𝟓𝟐 𝒄𝒎𝟑
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Peso del agua
𝑊𝑤 = 𝑤ℎ − 𝑤𝑠
𝑊𝑤 = 2000 𝑔𝑟 − 1751.01 𝑔𝑟
𝑾𝒘 = 𝟐𝟒𝟖. 𝟗𝟗 𝒈𝒓
Volumen del agua
𝑉𝑤 =
𝑉𝑤 =
𝑊𝑤
𝛾𝑤
248.99 𝑔𝑟
1𝑔𝑟/𝑐𝑚3
𝑽𝒘 = 𝟐𝟒𝟖. 𝟗𝟗 𝒄𝒎𝟑
Volumen total
𝑉𝑡 =
𝑉𝑡 =
𝑤𝑠
𝛾𝑑
1751.01 𝑔𝑟
1,646𝑔𝑟/𝑐𝑚3
Vt= 1063.80 cm3
Peso del suelo seco
𝑊𝑠 = 𝑉𝑇 ∗ 𝛾𝑑
𝑊𝑠 = 1063.80 𝑐𝑚3 ∗ 1,646 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
𝑾𝒔 = 𝟏𝟕𝟓𝟏. 𝟎𝟏 𝒈𝒓
Volumen de vacíos
𝑉𝑣 = 𝑉𝑡 − 𝑉𝑠
𝑉𝑣 = 1063.80 𝑐𝑚3 − 648.52 𝑐𝑚3
𝑽𝒗 = 𝟒𝟏𝟓. 𝟐𝟖 𝒄𝒎𝟑
Volumen del aire
𝑉𝑎 = 𝑉𝑣 − 𝑉𝑤
𝑉𝑎 = 415.28 𝑐𝑚3 − 248.99 𝑐𝑚3
𝑽𝒂 = 𝟏𝟔𝟔. 𝟐𝟗 𝒄𝒎𝟑
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Carrera Ingeniería Civil
Relación de Vacíos
𝑒=
𝑉𝑉
𝑉𝑠
415.28 𝑐𝑚3
𝑒=
648.52 𝑐𝑚3
𝒆 = 𝟎, 𝟔𝟒
Porosidad
𝑛=
𝑛=
𝑉𝑉
∗ 100
𝑉𝑇
415.28 𝑐𝑚3
∗ 100
1063.80 𝑐𝑚3
𝒏 = 𝟑𝟗, 𝟎𝟑%
Densidad humedad
𝛾ℎ =
𝛾ℎ =
𝑊ℎ
𝑉𝑡
2000 𝑔𝑟
1063,80 𝑐𝑚3
𝜸𝒉 = 𝟏, 𝟖𝟖 𝒈𝒓/𝒄𝒎𝟑
Densidad Saturada
(Gs  e)
* w)
1 e
 2.70  0,64 

*1
 1  0.64

 2,04 gr 3
cm
 SAT  (
 SAT
 SAT
Peso unitario sumergido
 ´  SAT  w
 ´ 2,04 gr / cm 3  1gr / cm 3
 ´ 1,04 gr
cm 3
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