cuestionario

UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRIÓN”
ESCUELA DE FORMACIÓN DE INGENIERÍA CIVIL
CUESTIONARIO DE MECÁNICA DE SUELOS
DOCENTE:
Ing. CANCAPA HANCCO, Marcial Simon
PRESENTADO POR:

REYES CERVANTES, Yonathan Omar

TARAZONA ALTEZ, Carlos Enrique

VILLANUEVA TARAZONA, Emerson Chanel
Cerro de Pasco-Perú
Junio-2021
CURSO: PAVIMENTOS
CUESTIONARIO
IDENTIFICACIÓN Y SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS
¿Cuál es el objeto de clasificar los suelos?
Dada la complejidad y prácticamente la infinita variedad con que los suelos se presentan en
la naturaleza, cualquier intento de sistematización científica, debe ir precedido por otro de
clasificación completa. Obviamente la Mecánica de suelos desarrollo estos sistemas de
clasificación desde un principio. Primeramente, dado el escaso conocimiento que sobre los
suelos se tenía fundándose en criterios puramente descriptivos; nacieron varios sistemas, de
los cuales, los basados en las características granulométricas.
Se puede considerar que la mayoría de los sistemas de clasificación de suelos se basan en
criterios puramente descriptivos, en las características granulométricas fundamentalmente.
Un sistema de clasificación debería incluir propiedades mecánicas e hidráulicas de los
suelos además del aspecto descriptivo, por ser lo más importante para las aplicaciones
ingenieriles.
La más importante función de un sistema de clasificación sería proporcionar la máxima
información normativa a partir de la cual se pueda profundizar su investigación.
En general, casi todos los sistemas reconocen que las propiedades mecánicas e hidráulicas
de los suelos de partículas menores que el T200 pueden deducirse cualitativamente a parte
de sus características de plasticidad.
La fracción fina se divide en grupos tomando en cuenta sus características de plasticidad,
las cuales están relacionadas con las propiedades mecánicas e hidráulicas que interesan al
ingeniero, entre estas: Relaciones esfuerzo deformación, compresibilidad, resistencia al
esfuerzo cortante, permeabilidad, cambio volumétrico.
Nociones Mecánica de Suelos Isidro Casteletti
PAVIMENTOS
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CURSO: PAVIMENTOS
¿Qué se entiende por sistemas de clasificación completos e incompletos?
Un sistema simple de clasificación de suelos, el cual usa métodos sencillos de identificación
y brinda una separación aproximada o más exacta de los grupos o tipos de suelos, es de gran
convivencia en cualquier proyecto rutinario de ingeniería de suelos. Estudios preliminares
se suelos para la construcción de carreteras es un buen ejemplo. Las clasificaciones de
acuerdo con tamaño de gránulos y de acuerdo con las características plásticas.
En los comienzos de la investigación de las propiedades de los suelos, se creyó que las
propiedades mecánicas dependían directamente de la distribución de las partículas
constituyentes según sus tamaños, por ello era preocupación especial de los ingenieros la
búsqueda de métodos adecuados para obtener tal distribución. Aun hoy, tal parece que todo
técnico interesado en suelos debe pasar a modo de iniciación, por una época en que se siente
obligado a creer en que, con suficiente experiencia, es posible deducir las propiedades
mecánicas de los suelos a partir de su distribución o descripción por tamaños, es común, sin
embargo, que una no muy dilatada experiencia haga que tal sueño se desvanezca.
Sistema de Clasificación de suelos basados en criterios de granulometría
Los límites de tamaños de las partículas que constituyen un suelo, ofrecen un criterio obvio
para una clasificación descriptiva del mismo. Tal criterio fue basado en Mecánica de Suelos
desde un principio e incluso antes de la etapa moderna de esta ciencia. Originalmente, el
suelo se dividía únicamente en tres o cuatro fracciones debido a lo engorroso de los
procedimientos disponibles de separación por tamaños. Posteriormente, con el
advenimiento de la técnica del cribado, fue posible efectuar el trazo de curvas
granulométricas, contando con agrupaciones de las partículas del suelo en mayor número
de tamaños diferentes. Actualmente se pueden ampliar notablemente las curvas en los
tamaños finos, gracias a la aplicación de técnicas de análisis de suspensiones.
Juárez Badillo-Rico Rodríguez Fundamentos de la mecánica de Suelos
Enuncie sistemas de clasificación de suelos incompletos
Clasificación Internacional
Basada en otra desarrollada en Suecia
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CURSO: PAVIMENTOS
Clasificación M.I.T.
Fue propuesta por G. Gilboy y adoptada por el Massachusetts Institute of Technology
La siguiente clasificación, utilizada a partir de 1936 en Alemania, esta basada n una
proposición original de Kopecky
Debajo de 0.00002 mm las partículas constituyen disoluciones verdaderas y ya no se
depositan.
PAVIMENTOS
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CURSO: PAVIMENTOS
Con frecuencia se n usado oros tipos de clasificación, destacando el método del Public
Roads Administration de los Estados Unidos, pero su interés es hoy menor cada vez, por
lo cual se considera que las clasificaciones son suficientes para dar idea del mecanismo
utilizado en su elaboración.
Describa la Carta de Plasticidad de Casagrande
El principal uso de la carta plasticidad esta en situar en ella un suelo desconocido, por
medio del cálculo de los dos parámetros que definan su plasticidad; la colocación del
suelo en uno de los grupos definidos indicara que participa del conjunto de propiedades
mecánicas e hidráulicas características de ese grupo; así, y más si se cuenta con una cierta
dosis de experiencia, se tiene un modo simple, rápido y económico de adquirir valiosa
información básica sobre el suelo en cuestión.
Método de Bauyoucos-Casa Grande o del Densimetro:
Consiste en introducir un densímetro en la probeta a intervalos regulares de tiempo, y
tomar lecturas.
Mientras en el método de la pipeta es posible hallar directamente la fracción de suelo de
partículas de diámetro menor que un prefijado D, introduciendo la pipeta a una
profundidad cualquiera en instante definido por la formula. En este método no puede
hacerse lo mismo, ya que el bulbo del densímetro se sumerge a una profundidad que no
podemos imponer, sino que depende la concentración de la suspensión, que no es dato
sino, resultado.
Cite los ensayos necesarios para clasificar suelos según SUCS
Sistema Unificado de Clasificacion de Suelos (SUCS): El sistema, originalmente para uso
en la construcción de aeropistas, fu divulgado por Casagrande en 1948. Había estado ya
en uso desde 1942, pero fue ligeramente modificado en 1952 para hacerlo aplicable a
presas y a otras construcciones.
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CURSO: PAVIMENTOS
Tipo de
Prefijo
Subgrupo
Sufijo
suelo
Grava
G
Bien graduado
W
Arena
S
Pobremente
P
graduado
Limo
M
Limoso
M
Arcilla
C
Arcilloso
C
Orgánica
O
Baja plasticidad
L
Turba
Pt
Alta plasticidad
H
¿Qué diferencia existe entre identificar y clasificar un suelo?
Lo suelos de grano grueso tales como la grava, arena, grava arenosa, arena con grava, etc.,
pueden ser rápidamente identificados por inspección. Los indicios de limo y/o arcilla son
algo más difíciles de identificar cuando están mezclados con estos materiales, pero pueden
ser de poca importancia, a menos que la cantidad este por encima del 5 a 10 porciento. El
ensayo de sedimentación, descrito para suelos finos, puede usarse para determinar si están
presentes cantidades significativas de limo, arena muy fina o arcilla.
Los suelos finos pueden ser identificados usando algunos, a todos, de todos, de los
siguientes ensayos para realizar con la fracción aproximada de tamaños que pasa la malla
N° 40 (remueva las partículas grandes a mano, más que cerniéndolas)
Dilatancia: prepare una pastilla de suelo húmedo de un volumen de 1 a 3 cm2, usando
bastante agua para hacer al suelo blando, pero no pegajoso. Coloque la pastilla en la palma
de una mano y golpee la mano vigorosamente, haciéndola vibrar, con la otra. Si el suelo es
arena fina, limo arena fina limosa, las fuerzas de inercia debidas al golpetazo forzaran al
agua hacia la superficie de la pastilla de suelo y aparecerá húmeda o lustros. Si la muestra
es manipulada, el agua superficial desaparecerá, en suelos con bastante arcilla, este ensayo
no produce reacción.
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CURSO: PAVIMENTOS
Resistencia Seca: Moldee una pastilla de suelo a una consistencia cercana a la de la masilla,
añadiendo agua si es necesario. Deje secar completamente la pastilla y entonces ensaye la
resistencia al aplastamiento rompiéndola o desmenuzándola entre los dedos. La resistencia
alta es característica de las arcillas del grupo CH, una resistencia menor para los suelos CL
y MH, y de muy baja a no existente para los suelos OL y ML. La arena fina, el limo y las
mezclas areno-limo casi poseen resistencia seca. Nótese que se puede realizar este ensayo
con suelos aproximada o naturalmente secos in situ.
Tenacidad: Tome una muestra de alrededor de 1 cm3 y amásala hasta la consistencia de
una masilla. haga rodar al suelo palma (o, en una superficie suave) hasta formar un cilindro
de unos 3 m de diámetro. Cuando la pastilla de suelo se desmenuza y pierde s plasticidad
con respecto a la línea A. Un cilindro débil que se desmigaja fácilmente, indica limos o
arcillas inorgánicas de baja plasticidad. Las arcillas altamente orgánicas son también muy
débiles, pero pueden sentirse esponjosos en el límite plástico.
Sedimentación: Coloque alrededor de 50 g (más para suelos con grava) en un frasco de
vidrio, tal como uno cilíndrico con fondo llano, tubo d ensayo, vaso gradado u otro del
orden de 150 m de profundidad y con agua como para llenarlo. Agite vigorosamente por
varios minutos luego déjelo quieto. La grava y la arena gruesa sedimentaran casi
instantáneamente, la arena fina lo hará en no más de 1 a 3 min; el limo necesitara no más
de 15 min; la arcilla, solo poco más, a menos que se agregue un agente defloculador. El
espesor relativo de los sedimentos es una indicación de los porcentajes de los varios
tamaños del grano.
Joseph E. Bowles propiedades geofísicas de los suelos
¿Qué ensayos de identificación tacto-visual conoce? Describa los procedimientos.
Color: en general los colores oscuros, tales como negro, gris y café oscuro, indican suelos
orgánicos.
Olor: Los suelos orgánicos normalmente tienen un olor distintivo de materiales en
descomposición. Este ensayo debiera ser aplicado a muestras frescas que están todavía
húmedas. Pueden visualmente presentes, como ayuda adicional, raíces, partes de semillas,
madera, plantas, etc.
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CURSO: PAVIMENTOS
Tacto: Las arenas y limos se secan rápidamente y pueden ser desempolvados de las manos
fácilmente. Después de secar, las arcillas tienden a colorar las manos, y están deben ser
lavadas para remover todas las trazas. La arcilla tiende a ser suave al tacto o a dejar una
suave huella cuando se pasa una espátula a través de una masa húmeda. Los limos y arenas
son ásperos y llenos de partículas duras y dejan marcas del grano cuando se mueve la
espátula a lo largo de un terrón húmedo.
Joseph E. Bowles propiedades geofísicas de los suelos
Describa los siguientes suelos:
a. CL-ML: exentos de plasticidad no presentan prácticamente ninguna resistencia en
estado seco y sus muestras se desmoronan con muy poca presión digital; el polvo
de roca y la tierra diatónica son ejemplos típicos. Una resistencia en estado seco
baja es representativa de todos los suelos de baja plasticidad, localizados bajo la
línea A, y aun algunas arcillas orgánicas muy limosas, ligeramente sobre la línea A
(CL)
b. SW: estos suelos son bien graduados y con pocos finos o limpio por completo. La
presencia de los finos que pueden contener estos grupos no debe producir cambios
apreciables en las características de resistencia de la fracción gruesa, ni inferior
con su capacidad de drenaje.
c.
GP-GM: son suelos mal graduados; es decir, son de apariencia uniforme o
presentan predominio de un tamaño o de un gran margen de tamaños, faltando
intermedios, en laboratorio, deben satisfacer los requisitos señalados, en lo
referente a su contenido de partículas finas, pero no cumplen los requisitos de
graduación indicados para su consideración como bien graduados.
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CURSO: PAVIMENTOS
d. SP: Arenas limpias, predominio de un tamaño o un tipo de tamaño, con algunas de
tamaños intermedios.
e. OL: Limos y arcillas, ligera a mediana, limos orgánicos y arcillas limosas de baja
plasticidad
f.
A 1 b (0):
g. A-2-4 (0):
h. A-6 (10):
i. A-7-5 (20)
(Geotecnia y cimientos I, 2da Edición - J. A. Jimenez Salas y J. L. de Justo AlpañesFREELIBROS.ORG)
RECONOCIMIENTO Y AUSCULTACIÓN DE SUELOS
¿Con qué finalidad se efectúa el reconocimiento o investigación del subsuelo?
Este estudio básicamente se realiza con la intención de obtener información de en ciertas
zonas se podrían encontrar Napa freática para tomar medidas de prevención o adecuación
para la construcción de dicho lugar: en el caso de Obras en edificaciones se utilizaría el
método UBER para la adecuación del agua subterránea y en el caso de carreteras
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CURSO: PAVIMENTOS
tendríamos que colocar subdrenes; en su defecto predraplenes o rocaplenes con su
respectivo sustento técnico para este tipo de adecuación.
¿A qué se denomina estudios preliminares?
Los estudios preliminares son aquellos que nos permiten reconocer el terreno para recabar
información, datos y antecedentes necesarios para poder definir los diseños y
procedimientos del proyecto de construcción, obteniendo así un diseño más completo,
alcance económico y tiempo de ejecución.
Juárez Badillo- Rico Rodríguez Fundamentos de la mecánica de suelos Tomo I
¿Qué son los estudios definitivos o exploración del subsuelo?
Métodos de sondeo definitivos
Se incluyen aquí los métodos de muestreo que tienen por objetivo rendir muestras
inalteradas en suelos, apropiadas para pruebas de compresibilidad y resistencia y muestras
de roca, que no pueden obtenerse por métodos.

Pozos a cielo abierto con muestra inalterada:

Muestreo con tubos de pared delgada:
Juárez Badillo- Rico Rodríguez Fundamentos de la mecánica de suelos Tomo I
¿Cuáles son los tipos de sondeos que se usan en la Mecánica de los Suelos para fines de
muestreo y conocimiento del subsuelo?
Métodos Geofísicos

Método sísmico

Método de resistividad eléctrica

Métodos magnéticos gravimétricos
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CURSO: PAVIMENTOS
¿Qué son los sondeos exploratorios?
Sondeos Exploratorios: Uno de ellos pozos a Cielo Abierto; este método sea practicable
debe considerársele como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo,
ya que consiste en excavar un pozo con dimensiones suficientes para que un técnico pueda
directamente bajar y examinar los diferentes estratos de suelo en su estado natural, así como
darse cuenta de las condiciones precisas referentes al agua contenida en el suelo.
Desgraciadamente este tipo de excavación no puede llevarse a grandes profundidades
a causa, sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua bajo el nivel freático:
naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes estratos atravesados también influye
grandemente en los alcances del método en sí. La excavación se encarece mucho cuando
sean necesarios ademes y haya excesivos traspaleos a causa de la profundidad.
Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la naturaleza del suelo “in situ”
y la misma, modificada por la excavación realizada. En efecto, una arcilla dura puede, con
el tiempo, aparecer como suave y esponjosa a causa del flujo de agua hacia la trinchera
de excavación: análogamente, una arena compacta puede presentarse como semifluida y
suelta por el mismo motivo. Se recomienda que siempre que se haga un pozo a cielo abierto
se lleve un registro completo de las condiciones del subsuelo durante la excavación, hecho
por un técnico conocedor.
Si se requiere ademe en el pozo puede usarse madera o acero: por lo regular, el ademe se
hace con tablones horizontales, pero deberán ser verticales y bien hincados si se tuviesen
suelos friccionantes situados bajo el nivel freático.
En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas o inalteradas de los diferentes estratos
que se hayan encontrado. Las muestras alteradas son simplemente porciones de suelo que
se protegerán contra pérdidas dc humedad introduciéndolas en frascos o bolsas
emparafinadas.
Las muestras inalteradas deberán tomarse con precauciones, generalmente labrando la
muestra en una oquedad que se practique al efecto en la pared del pozo. La muestra debe
protegerse contra pérdidas de humedad envolviéndola en una o más capas de manta
debidamente impermeabilizada con brea y parafina.
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CURSO: PAVIMENTOS
Juárez Badillo- Rico Rodríguez Fundamentos de la mecánica de suelos Tomo I
Perforaciones con porteadora, barrenos helicoidales o métodos similares
En estos sondeos exploratorios la muestra de suelo obtenida es completamente alterada,
pero suele ser representativa del suelo en lo referente a contenido de agua, por lo menos en
suelo muy plástico.
¿Qué son los métodos geofísicos de exploración de suelos?
Se tratan ahora métodos geofísicos de exploración de suelos, desarrollados principalmente
con el propósito de determinar las variaciones en las características físicas de los
diferentes estratos del subsuelo o los contornos de la roca basal que subyace a depósitos
sedimentarios.
Los métodos se han aplicado sobre todo a cuestiones de Geología y Minería y en mucha
menor escala a Mecánica de Suelos, para realizar investigaciones preliminares de lugares
para localizar presas de tierra o para determinar, como se indicó, perfiles de roca basal. Los
métodos son rápidos y expeditos y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan
suficiente información para fundar criterios definitivos de proyecto, en lo que a la Mecánica
de Suelos se refiere. En el caso de estudios para fines de cimentación no se puede considerar
que los métodos geofísicos sean adecuados, pues no rinden una información de detalle
comparable con la que puede adquirirse de un buen programa de exploración convencional.
A continuación, se describen brevemente los principales métodos que se han desarrollado
hasta hoy; de ellos los dos primeros han resultado, con mucho, los más importantes.
Juárez Badillo- Rico Rodríguez Fundamentos de la mecánica de suelos Tomo I
¿Es importante conocer la ubicación de la napa freática y su fluctuación?
Estructura Floculenta: cuando en el proceso de sedimentación dos partículas de diámetros
menores de 0.02 mm llegan a tocarse, se adhieren con fuerza y se sedimentan juntas; así,
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CURSO: PAVIMENTOS
otras partículas pueden unirse al grupo, formando un grumo, con estructura similar a un
panal. Cuando estos grumos llegan al fondo forman a su vez panales, cuyas bóvedas no
están ya formadas por partículas individuales, sino por los grumos mencionados. El
mecanismo anterior produce una estructura muy blanda y suelta, con gran volumen de
vacíos, llamada floculenta y, a veces, panaloide de orden superior.
Los flóculos se unen entre sí para formar panales, que se depositan conjuntamente,
formando al tocar fondo nuevos panales y dando lugar a una forma extraordinariamente
difusa de estructura floculenta, en la que el volumen sólido puede no representar más de un
5-10%.
Conforme aumenta el peso debido a la sedimentación continua, las capas inferiores
expulsan agua y se consolidan más. Durante este proceso, las partículas y grumos se acercan
entre si y es posible que esta estructuración tan poco firme en principio, alcance resistencias
de importancia.
Juárez Badillo- Rico Rodríguez Fundamentos de la mecánica de suelos Tomo I
¿Cómo se determina el número, tipo y profundidad de los sondeos?
(Norma TecnicaE.050 Suelos y Cimentaciones, 2018) “nos menciona:
El programa de exploración de campo y ensayos de laboratorio comprende:”

Condiciones de frontera.

Número n de puntos de exploración.

Profundidad p a alcanzar en cada punto.

Distribución de los puntos en la superficie del terreno.

Número y tipo de muestras a extraer.

Ensayos a realizar “In situ” y en el laboratorio.
(Manual de Carreteras, Suelos Geología, Geotecnia pavimentos, 2014) menciona: “Con el objetivo
de determinar las características físico-mecánicas de los materiales de la subrasante se llevarán a
cabo investigaciones mediante la ejecución de pozos exploratorios o calicatas de 105m de
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CURSO: PAVIMENTOS
profundidad mínima; el número mínimo de calicatas por kilómetro, estará de acuerdo al cuadro 4.1
del manual.”
FUENTE: manual de suelos y pavimentos
Describa el ensayo de Penetración Standard (SPT), para que sirve, como se interpreta
sus resultados, relacione los mismos con otras propiedades del suelo.
(NTP 339.133, SUELOS. Método de Ensayo de Penetración Estandar,1999) menciona: “El
método consiste en la caída libre desde una altura de 30pulg. (76cm), a través de una barra
guía, de un martillo que tiene una masa de 140lb. (63.5kg) la cual golpea sobre un cabezal
conectado al penetrómetro mediante barras . el numero de golpes N necesarios para llevar a
cabo la penetración de 12 pulg. (30cm), se define como la resistencia a la penetración.” (P.3)
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CURSO: PAVIMENTOS
(Norma TecnicaE.050 Suelos y Cimentaciones, 2018) menciona: “Se prohíbe ejecutar ensayos
SPT en el fondo de calicatas, trincheras o cualquier tipo de excavación en suelos naturales,
debido a la pérdida de confinamiento. Solo pueden ejecutarse en perforaciones manuales o
mecánicas indicadas en el sub numeral 14.2.2.
En el eventual caso de detectar Rellenos No Controlados a profundidades no mayores a 3 m,
se permite retirar estos materiales hasta dejar una superficie cie de terreno natural sobre la que
se inicia la ejecución de los ensayos SPT. En el caso que la profundidad sea mayor que 3 m,
se debe cambiar el sistema de perforación a rotativo mecánico sin la necesidad de eliminar el
Relleno No Controlado.”(P.29)
Describa los ensayos de Penetración de Cono (CPT), tanto estáticos como dinámicos,
para que sirven, como se interpreta sus resultados, relacione los mismos con otras
propiedades del suelo.
(Braja M. Das, 2013)menciona: “La prueba de penetración de cono (CPT), originalmente
conocida como prueba de penetración de cono holandés, es un método de resonancia versátil
que se puede utilizar para determinar los materiales en un perfi l de suelo y estimar sus
propiedades de ingeniería. Esta prueba también se conoce como prueba de penetración
estática, y no se necesitan perforaciones para llevarla a cabo. En la versión original, un cono
de 60º con una base de apoyo de 10 cm2 era empujado
en el suelo a una velocidad constante de alrededor de 20 mm/s, y se medía la resistencia a la
penetración (llamada resistencia de punta).
Los penetrómetros de cono utilizados en la actualidad miden (a) la resistencia de cono, qc,
a la penetración desarrollada por el cono, la cual es igual a la fuerza vertical aplicada al cono
dividida entre su área proyectada horizontalmente, y (b) la resistencia a la fricción, fc, que
es la resistencia medida por un manguito situado por encima del cono con el suelo local
rodeándolo. La resistencia a la fricción es igual a la fuerza vertical aplicada al manguito
dividido entre su área de superfi cie, en realidad, la suma de la fricción y la
adherencia.”(P.306)
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CURSO: PAVIMENTOS
Lancellotta (1983) y Jamiolkowski et al. (1985) mostraron que la densidad relativa de arena
normalmente consolidada, Dr, y qc pueden ser correlacionados de acuerdo con la fórmula
¿Qué tipos de toma de muestras existen? Describa cada uno de ellos e indique en qué
tipo de suelos se los usa. Indique los que toman muestras inalteradas.
(Norma TecnicaE.050 Suelos y Cimentaciones, 2018) indica: “Se considera los cuatro tipos de
muestras que se indican en la Tabla 4, en función de las exigencias que deben atenderse en cada
caso, respecto del terreno que representan.
Fuente: norma E. 050
Una vez que las muestras de suelo son llevadas a laboratorio, qué ensayos se efectúan,
indique una secuencia lógica de los mismos y cuáles requieren muestras inalteradas.
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CURSO: PAVIMENTOS
La granulometría tiene por objeto determinar los diferentes tamaños de las partículas
de un suelo y obtener la cantidad, expresada en tanto por ciento de éstas, que pasan por
los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el 0,080 mm (arcilla/limo).
Se clasifica la muestra, expresando en porcentaje la proporción de gravas, arena y arcilla
o limo.
Los límites de Atterberg lo constituyen el límite líquido y el límite plástico. El Índice
de plasticidad resultará de la diferencia entre ambos.
El límite líquido, se determina mediante la utilización del aparato de Casagrande. Se
define como la humedad que tiene un suelo amasado con agua y colocado en una
cuchara normalizada, cuando un surco, realizado con un acanalador normalizado, que
divide dicho suelo en dos mitades, se cierra a lo largo de su fondo en una distancia de
13 mm, tras haber dejado caer 25 veces la mencionada cuchara desde una altura de 10
mm sobre una base también normalizada, con una cadencia de 2 golpes por segundo.
El límite plástico se define como la humedad más baja con la que pueden formarse con
un suelo, cilindros de 3 mm de diámetro, rodando dicho suelo entre los dedos de la
mano y una superficie lisa, hasta que los cilindros empiecen a resquebrajarse.
La humedad de una muestra en suelo se determina mediante secado en estufa. Se
expresa en tanto por ciento, entre la masa de agua que pierde el suelo al secarlo y la
masa de suelo seco.
La densidad aparente de un suelo, se define como el cociente entre la masa de dicho
suelo y su volumen. Para ello se toman dos muestras de una determinada masa de un
suelo. A una de ellas se le calcula la humedad, y a la otra su volumen. Este último se
determina por diferencia de pesadas, después de haber sido recubierta la muestra con
una capa de parafina de masa conocida, e introducida en una balanza hidrostática con
la muestra sumergida en agua.
Rotura a compresión simple
Determinación de la resistencia a compresión simple de una probeta cilíndrica de
suelo cohesivo (muestra inalterada), sometida a una carga axial. Se realiza sin
confinamiento lateral y sin drenaje, por lo que es un ensayo rápido.
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CURSO: PAVIMENTOS
Se utiliza una prensa para rotura de probetas de suelo, con capacidad suficiente para
llegar a rotura, con velocidad controlada, y en donde se pueda medir la deformación
durante el proceso.
Cuando se trata de una muestra de roca, el ensayo es parecido. Se mide la compresión
uniaxial de una probeta de roca con forma cilíndrica regular, sin confinamiento,
producida por la aplicación de una tensión normal en una sola dirección.
Dado que la prensa para roturas de suelos no suele tener capacidad de carga suficiente
para alcanzar la rotura, es usual utilizar la prensa para roturas de probetas de hormigón.
Corte directo
El ensayo de corte directo tiene como objetivo determinar la resistencia al esfuerzo
cortante de una muestra, valor que entre otras cosas nos será muy útil para el cálculo de
la estabilidad de taludes.
La resistencia al esfuerzo cortante en el suelo se debe a dos componentes: la cohesión,
aportada por la fracción fina del suelo y responsable a su vez del comportamiento
plástico de este, y el rozamiento interno entre las partículas granulares.
El ensayo de corte directo se realiza sobre tres probetas de una misma muestra de suelo,
situada dentro de una caja de metal dividida en dos piezas: la mitad superior y la mitad
inferior. Simultáneamente la muestra es sometida a una carga normal constante y a un
esfuerzo lateral que se va incrementando de forma progresiva.
Se realiza preferentemente en muestras de suelo con partículas de pequeño tamaño.
Presente una planilla resumen del estudio de suelos de un perfil geotécnico para la zona
que Ud. guste mostrar a la clase
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PRESIONES NEUTRAS Y EFECTIVAS
¿Qué es la presión neutra?
es la presión del agua que se transmite a través de sus poros del suelo, este incremento será
debido a la presión del agua.

Está definido por la siguiente formula
Uw = γw x Hw
¿Cómo se ejerce?
La presión neutra se transmite a través del agua, requiere, por lo tanto, que haya continuidad
de la misma. El suelo debe estar saturado.
Qué es la presión efectiva, ¿cómo se manifiesta?
El principio de los esfuerzos efectivos fue propuesto por Karl Terzaghi en 1923 y se representa
en la ec. La expresión anterior fue establecida para suelos saturados o suelos granulares secos.
De acuerdo a Lambe y Whitman (1969), el principio de esfuerzos efectivos se enuncia del modo
siguiente:
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CURSO: PAVIMENTOS

El esfuerzo efectivo es igual al esfuerzo total menos la presión de poros.

El esfuerzo efectivo controla ciertos aspectos del comportamiento del suelo,
especialmente la compresibilidad y la resistencia.
Bishop y Blight (1963) indicaron que existen dos condiciones necesarias y suficientes para que
la ec. se cumpla rigurosamente para el cambio de volumen y la resistencia de suelos saturados
o secos:

Las partículas del suelo son incompresibles.

El esfuerzo de fluencia en la partícula sólida, que controla el área de contacto y la
resistencia cortante intergranular, es independiente del esfuerzo de confinamiento.
Los suelos reales no satisfacen completamente estas dos condiciones, tal como fue indicado
por Skempton (1961); el comportamiento mecánico de los suelos y otros materiales porosos
está controlado más exactamente por un esfuerzo efectivo que es función del esfuerzo total y
la presión de poros en la forma:
σ =σ − kµ
Qué es la presión total, ¿cómo se relaciona con las presiones neutras y efectivas?
Para condiciones a nivel de suelo, la presión vertical total en un punto,
, en promedio, es el
peso de todo lo que quede por encima de dicho punto por unidad de área. La tensión vertical
bajo una capa superficial uniforme con densidad , y grosor
Donde
es la aceleración debida a la gravedad, y
es por el ejemplo:
en la unidad de masa de la capa superior.
Si hay varias capas encima de distintas densidades o capas de agua se puede obtener el valor
total sumando el producto de todas las capas. La tensión total aumenta con el incremento de la
profundidad en proporción a las densidades de las capas superiores. Para calcular la tensión
total horizontal se tiene que acudir a otras fórmulas, basada en la tensión vertical.
PERMEABILIDAD
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CURSO: PAVIMENTOS
¿Cuáles son las hipótesis de partida para el planteo del flujo bidimensional?
(Lambe y Whitman, 1969)menciona “En este capítulo se considera del flujo bidimensional,
incluyendo los casos de suelo no homogéneo y anisótropo. Se sigue el siguiente método: a)
se explica el concepto de red de flujo de forma intuitiva, utilizando un caso de flujo
unidimensional; b) se da la solución, mediante la red de flujo, de varios problemas
bidimensionales; c) se obtiene la ecuación básica del flujo a través de un suelo (esta
ecuación sirve de base teórica para la red de flujo); y d) se utiliza la ecuación básica para
estudiar la filtración de un fluido a través de un suelo anisótropo.” (P.283)
¿Qué es un acuífero?
(Contribuyendo al desarrollo de una Cultura del Agua y la Gestión Integral de Recurso
Hídrico, SENAMHI, 2011)menciona: “Un acuífero es un volumen subterráneo de roca y
arena que contiene agua. El agua subterránea que se halla almacenada en los acuíferos es
una parte importante del ciclo hidrológico. Se han realizado estudios que permiten calcular
que aproximadamente el 30 por ciento del caudal de superficie proviene de fuentes de agua
subterránea.(P.10)
¿Qué es el nivel freático?
El nivel freático es la sección superior de la zona de saturación en el suelo. La zona de
saturación es el área de terreno en la que el agua ha penetrado y llena todos los huecos en
el suelo, saturándola por completo.
¿Qué son aguas artesianas?
son manantiales artificiales, provocados por el hombre mediante una perforación a gran
profundidad y en la que la presión del agua es tal que la hace emerger en la superficie.
PERMEABILIDAD
PAVIMENTOS
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1
CURSO: PAVIMENTOS
¿Cuál es la causa de que un suelo sea permeable?
(Braja, 1985) explica que: “la permeabilidad de los suelos depende de varios factores: viscosidad
del fluido, distribución del tamaño de los poros, distribución granulométrica, relación de vacíos,
rugosidad de las partículas minerales y grado de saturación del suelo.” (p. 83)
¿Qué motiva la circulación de agua en el suelo?
(Braja, 2012) menciona que: “Los espacios vacíos, o poros, entre granos del suelo permiten que
el agua fluya a través de ellos.” (p. 25)
Defina flujo laminar y turbulento:
(Taylor, 1961) explica que: “el flujo de agua tiene dos estados característicos en su movimiento.
En el flujo laminar cada partícula se desplaza sobre una senda definida la cual nunca intercepta el
camino de ninguna otra partícula. En el flujo turbulento las sendas son indefinidas, irregulares y
se tuercen, cruzan y recruzan al azar.” (p. 119)
Defina la ley de Darcy
(Braja, 2015) menciona que: “En 1856, Henri Philibert Gaspard Darcy publicó una ecuación
empírica simple para la velocidad de descarga del agua a través de los suelos saturados. Esta
ecuación se basa principalmente en las observaciones que Darcy hace sobre el flujo de agua a
través de arenas limpias y se da como:
𝑣 = 𝑘𝑖
Donde:
v = velocidad de descarga, que es la cantidad de agua que fluye por unidad de tiempo a través de
un área de sección transversal unitaria bruta de suelo en ángulo recto con
la dirección del flujo
k = conductividad hidráulica (también conocida como coeficiente de permeabilidad).
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CURSO: PAVIMENTOS
La conductividad hidráulica se expresa en cm/s o m/s, y la descarga es en m3/s. Debe señalarse
que, en unidades del SI, la longitud se expresa en mm o m, por lo que, en ese sentido, la
conductividad hidráulica debe ser expresada en mm/s en lugar de cm/s.” (p. 120)
Defina el gradiente hidráulico y el gradiente de presión.
Gradiente Hidráulico:
(Sáez, 2010) menciona que: “El gradiente hidráulica i es un vector definido como el negativo del
gradiente de la carga hidráulica h:
𝑖 = −𝛻ℎ
Una superficie de carga hidráulica constante (h =cte.) se conoce como superficie equipotencial.”
(p. 51)
Gradiente de presión:
El cambio producido en la presión por unidad de profundidad, expresado normalmente en
unidades de psi/pie o kPa/m. La presión se incrementa en forma predecible con la profundidad,
en las áreas de presión normal.
Deduzca el gradiente hidráulico crítico.
Cuando el agua fluye a través de una masa de suelo, la resistencia debida a la viscosidad en los
canales formados por los poros produce fuerzas de filtración que el agua transmite a las partículas
del suelo. En los puntos donde predomina el flujo ascendente, estas fuerzas de filtración tienden a
disminuir el esfuerzo efectivo entre las partículas del suelo, y por lo tanto tienden a reducir la
resistencia al esfuerzo cortante de la masa de suelo. Esto puede demostrarse por medio del
aparato indicado en las figuras 1, 2, y 3.
En dicho esquema, A es un recipiente cilíndrico que contiene una capa de arena densa colocada
entre piedras porosas. La capa de arena tiene un espesor H y la boca del recipiente se encuentra a
PAVIMENTOS
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CURSO: PAVIMENTOS
una altura H1 sobre la superficie de la misma. La piedra porosa inferior comunica con un
recipiente B por medio de un tubo.
Se plantea 3 situaciones.
Figura 1
El nivel de agua en ambos recipientes, A y B, es el mismo.
El valor de gradiente hidráulico i es nulo (no existe circulación).
𝑖=
𝛥ℎ
=0
𝐿
La presión total p en una sección horizontal a una profundidad z debajo de la superficie de arena
es:
𝑝 = 𝑝̇ + 𝑢
Donde:
P = 𝑌𝑠𝑎𝑡 * z + 𝑌𝑤 * 𝐻1 , Presión total, en Kn/m2
𝑝̇ = Y´ * z , Presión efectiva, en Kn/m2
U = 𝑌𝑤 * (𝐻1 + z) , Presión neutra, en Kn/m2
Figura 2
El nivel de agua en B, es menor que en A.
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CURSO: PAVIMENTOS
Se produce la circulación desde A hasta B. dicha circulación genera un cambio de presiones
internas. El agua arrastra partículas hacia abajo, incrementando el contacto entre las mismas. La
presión efectiva aumenta el valor de Δp´.
Puesto que las presiones totales no cambian se tiene:
𝛥𝑝´ = −𝛥𝑢
Figura 3
El nivel de agua en B, es mayor que en A.
Se produce la circulación de A hacia B.
La diferencia de nivel entre A y B, representa un incremento en la presión neutra Δu.
𝛥𝑢 = 𝑌𝑤 ∗ ℎ = 𝑌𝑤 ∗ 𝑖 ∗ ℎ = 𝑌𝑤 ∗ 𝑖 ∗ 𝑧
Donde:
𝑖=
ℎ
𝐿
𝐿=𝐻=𝑖
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CURSO: PAVIMENTOS
ℎ = 𝑖∗𝐿 =𝑖∗𝐻 = 𝑖∗𝑍
Para esto caso la presión total p también permanece constante y, por lo tanto:
𝛥𝑢 = −𝛥𝑝´
De modo que la presión efectiva en el punto z es:
𝑝´ = 𝑌´ ∗ 𝑍 − 𝛥𝑃´ = 𝑌´ ∗ 𝑍 − 𝑌𝑤 ∗ 𝑖 ∗ 𝑧
Si se analiza el caso donde la presión efectiva es nula, se arriba a un estado critico donde la
resistencia al corte del suelo tiende a cero al igual que en los líquidos.
𝑝´ = 𝑌´ ∗ 𝑍 − 𝛥𝑃´ = 𝑌´ ∗ 𝑍 − 𝑌𝑤 ∗ 𝑖 ∗ 𝑧 = 0
𝑌´ ∗ 𝑧 = 𝑌𝑤 ∗ 𝑖 ∗ 𝑧
Se llega a un valor de gradiente hidráulico i denominado gradiente hidráulico crítico. A partir de
este valor, el suelo pierde todo capacidad de resistencia a corte. Es el caso conocido como
licuefacción de suelos.
𝑖=
𝑌´
𝑌𝑤
¿Qué es la relación de vacíos crítica de una arena? ¿Cómo se manifiesta?
(A. Casagrande) refiere que: “las arenas deformadas bajo esfuerzos cortantes disminuyen su
volumen y, por lo tanto, su relación de vacíos, en cambio para arenas compactas ambos
aumentan. En este sentido, es de esperar un valor intermedio en el que la arena que lo tuviese no
variaría su volumen. Este valor intermedio recibe el nombre de “relación de vacíos crítica” La
importancia de esta relación de vacíos crítica surge cuando se considera la resistencia al esfuerzo
cortante de las arenas finas saturadas, sometidas a deformaciones tangenciales rápidas. Si la arena
es suelta, al deformarse tiende a compactarse, aumentando la presión neutral en el agua si ésta no
drena con la suficiente rapidez. Este aumento de presión hace disminuir la presión efectiva y la
resistencia al esfuerzo cortante.
PAVIMENTOS
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CURSO: PAVIMENTOS
Se manifiesta en: en terremotos o grandes impactos. El fenómeno de la licuefacción de arenas
viene definido por una disminución rápida de la resistencia del terreno al esfuerzo cortante hasta
valores nulos o prácticamente nulos, debido al aumento rápido de la presión intersticial.
¿Qué es el coeficiente de permeabilidad, ¿qué representa y de qué factores depende?
(Sáez, 2010). Menciona que: “El coeficiente de permeabilidad para la Ley de Darcy posee las
dimensiones de una velocidad ya que el gradiente hidráulico i es adimensional. En general se
emplea [m/s]. El valor del coeficiente de permeabilidad o conductividad hidráulica varía
enormemente en suelos naturales: 1[m/s] para gravas muy permeables hasta 10−11[m/s] para
arcillas poco permeables.” (p. 53).
(Braja, 2015). Menciona que:
“La conductividad hidráulica de los suelos depende da varios factores: la viscosidad del fluido, la
distribución de tamaño de poro, distribución de tamaño de grano, la relación de vacíos, la
rugosidad de las partículas minerales y el grado de saturación del suelo. En suelos arcillosos la
estructura juega un papel importante en la conductividad hidráulica. Otros factores importantes
que afectan a la conductividad hidráulica de arcillas son la concentración iónica y el espesor de
las capas de agua contenidas en las partículas de arcilla.
El valor de la conductividad hidráulica, k, varía entre los diferentes suelos. La conductividad
hidráulica de los suelos no saturados es menor y aumenta rápidamente con el grado de saturación.
La conductividad hidráulica de un suelo también está relacionada con las propiedades del fluido
que fluye a través de él por la siguiente ecuación:
𝑘=
𝑌𝑤
𝑘̅
𝑛
Donde:
n = coeficiente de viscosidad del fluido.
Yw = peso unitario del agua.
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CURSO: PAVIMENTOS
K = permeabilidad absoluta.
Representa: la mayor o menor facilidad con la que el medio deja pasar el agua a través de el por
unidad de área transversal a la dirección del flujo.
De qué factores dependen:

La viscosidad del fluido.

La distribución de tamaño de poro.

Distribución de tamaño de grano.

Relación de vacíos.

Rugosidad de las partículas.

Grado de saturación del suelo.
¿Cuáles son los métodos para determinar el coeficiente de permeabilidad en
laboratorio? Deduzca los coeficientes de permeabilidad para cada uno de ellos.
Determinación de coeficiente de permeabilidad en laboratorio.
(Braja, 2015) refiere que:
Para determinar la conductividad hidráulica del suelo se utilizan dos pruebas de laboratorio
estándar: la prueba de carga constante y la prueba de caída de carga. La prueba de carga
constante se utiliza principalmente para suelos de grano grueso. Sin embargo, para suelos de
grano fino las velocidades de flujo a través del suelo son demasiado pequeñas y, por lo tanto, se
prefieren las pruebas de caída de carga. A continuación, se da una breve descripción de cada una.
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CURSO: PAVIMENTOS
Prueba de carga constante.
En la figura 4 se muestra una disposición típica de la prueba de permeabilidad de carga constante.
En este tipo de configuración de laboratorio, el suministro de agua a la entrada se ajusta de tal
manera que la diferencia de la carga entre la entrada y la salida se mantiene constante durante el
periodo de prueba. Después que se estableció una velocidad de flujo constante, el agua se colecta
en un matraz graduado para una duración conocida.
El volumen total de agua recolectada, Q, se puede expresar como:
𝑄 = 𝐴𝑣𝑡 = 𝐴(𝑘𝑖)𝑡
Donde:
A = área de la sección transversal de la muestra de suelo.
T = duracion de recolección de agua.
Figura 4
Prueba de permeabilidad de carga constante.
Fuente: Braja Das, 2015, p.123
También como:
𝑖=
ℎ
𝐿
Donde:
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CURSO: PAVIMENTOS
L = longitud de la muestra.
Sustituyendo, obtenemos:
ℎ
𝑄 = 𝐴 ∗ (𝐾 )𝑡
𝐿
O
𝑘=
𝑄𝐿
𝐴ℎ𝑡
Prueba de caída de carga
En la fi gura 6.5 se muestra una disposición típica de la prueba de permeabilidad de caída de
carga. El agua de un tubo vertical fluye a través del suelo. Se registra la diferencia inicial de
carga, h1, en el tiempo t = 0, y se permite que el agua fluya a través de la muestra de suelo de tal
manera que la diferencia final de carga en el tiempo t = t2 es h2.
Figura 5
Prueba de permeabilidad de caída de carga.
Fuente: Braja Das, 2015, p. 124
La tasa de flujo de agua q, a través de la muestra en cualquier tiempo, t puede obtenerse
mediante:
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CURSO: PAVIMENTOS
ℎ
𝑑ℎ
𝑞 = 𝑘 𝐴 = −𝑎
𝐿
𝑑𝑡
Donde:
A = área de la sección transversal de tubo vertical.
a = área de la sección transversal de la muestra del suelo.
Reordenando se obtiene:
𝑑𝑡 =
𝑎𝐿
𝑑ℎ
(− )
𝐴𝑘
ℎ
La integración del lado izquierdo de la ecuación, con limites de tiempo de 0 a t y el lado derecho
con limites de diferencia de carga h1 a h2 se obtiene de:
𝑡=
𝑎𝐿
ℎ1
𝑙𝑜𝑔
𝐴𝑘
ℎ2
O
𝑘 = 2.303
𝑎𝐿
ℎ1
𝑙𝑜𝑔
𝐴𝑡
ℎ2
¿Los ensayos para medir la permeabilidad se efectúan con muestras alteradas o
inalteradas? ¿Por qué?
Los ensayos se realizarán con muestras inalteradas, ya que se busca que el suelo tengue las
mismas características del suelo natural. Los ensayos se describen en AASHTO T 125 y ASTM
D 2434 (para suelos granulares) y ASTM D 5084 (para todos los suelos).
Deduzca los coeficientes de permeabilidad cuando se usan ensayos “in situ”
(Braja, 2015). Menciona que:
Pruebas de permeabilidad en campo por bombeo de pozos.
En el campo, la conductividad hidráulica media de un depósito de suelo en la dirección del flujo
se puede determinar mediante la realización de pruebas de bombeo de pozos. La figura 6 muestra
un caso en el que la capa superior permeable no está confinada, cuya conductividad.
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1
CURSO: PAVIMENTOS
Figura 6
Prueba de bombeo de un pozo en una capa permeable no confinada sustentada por un estrato
permeable.
Fuente: Braja Das, 2015, p. 136
hidráulica tiene que ser determinada y es sustentada por una capa impermeable. Durante la
prueba, el agua se bombea a una velocidad constante desde un pozo de prueba que tiene una
carcasa perforada. En torno al pozo de prueba se hacen varios pozos de observación a diferentes
distancias radiales. Después del inicio del bombeo se hacen observaciones continuas del nivel de
agua en el pozo de prueba y en los pozos de observación, hasta que se alcanza un estado de
equilibrio. Éste se establece cuando el nivel de agua en los pozos de prueba y de observación se
vuelve constante. La expresión para la velocidad del flujo de las aguas subterráneas, q, en el
pozo, que es igual a la velocidad de descarga del bombeo, se puede escribir como:
𝑞 = 𝑘[
𝑑ℎ
] 2𝜋𝑟ℎ
𝑑𝑟
O
𝑟1
𝑑𝑟
2𝜋𝑘 ℎ1
∫
=[
] ∫ ℎ𝑑ℎ
𝑞
𝑟2 𝑟
ℎ2
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2
CURSO: PAVIMENTOS
Por lo tanto:
𝑘=
𝑟1
2.303𝑞𝑙𝑜𝑔 𝑟2
𝜋(ℎ12 − ℎ22 )
A partir de las mediciones de campo, si q, r1, r2, h1 y h2 son conocidos, entonces la
conductividad hidráulica puede calcularse a partir de la relación simple presentada en la ecuación
anterior.
Figura 7
Prueba de bombeo de un pozo que penetra la profundidad total de un acuífero confinado.
Fuente: Braja Das, 2015, p.137
También se puede determinar la conductividad hidráulica promedio para un acuífero confinado
mediante la realización de una prueba de bombeo de un pozo con una carcasa perforada que
penetra en toda la profundidad del acuífero y mediante la observación del nivel piezométrico en
una serie de pozos de observación a diferentes distancias radiales (figura 7). El bombeo se
continúa a una tasa uniforme q hasta que se alcanza un estado de equilibrio.
Dado que el agua puede entrar en el pozo de prueba sólo desde el acuífero de espesor H, el estado
estacionario de la descarga es:
𝑞 = 𝑘[
𝑑ℎ
] 2𝜋𝑟𝐻
𝑑𝑟
O
PAVIMENTOS
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3
CURSO: PAVIMENTOS
𝑟1
∫
𝑟2
ℎ1
𝑑𝑟
2𝜋𝑘𝐻
=∫ [
] 𝑑ℎ
𝑟
𝑞
ℎ2
Esto da como resultado que la conductividad hidráulica en la dirección de flujo es:
𝑘=
𝑟1
𝑞𝑙𝑜𝑔10 𝑟2
2.727𝐻(ℎ1 − ℎ2)
0¿Para determinar el coeficiente de permeabilidad en el terreno, qué consideraciones
tendría en cuenta para elegir la ubicación de los pozos de bombeo y observación?
Una vez completadas las perforaciones o pozos, los agujeros son limpiados, se miden las
profundidades de los mismos y se instala la bomba. Luego el pozo de bombeo es testeado para
1/3, 2/3 y la totalidad de su capacidad, entendiendo por totalidad a la máxima descarga accesible
con el nivel de agua en los pozos de bombeo y observación estabilizado.
Consideraciones:

Localización, nivel de borde y profundidad del pozo.

Características del instrumental utilizado.

Características de filtros utilizados (si se los hubiera utilizado).

Nivel del agua en los pozos antes del ensayo.
Además, se requiere conocer el valor de la descarga y de la nueva línea freática para
determinados intervalos de tiempo que se detallan:
Figura 8
Intervalos.
PAVIMENTOS
3
4
CURSO: PAVIMENTOS
Una vez determinados estos valores pueden reconstruirse los perfiles del suelo y a partir de estos,
calcular el valor de la permeabilidad.
La figura 9 representan esquemas básicos que permiten obtener el valor de k, para un para un
acuífero libre y un acuífero confinado, respectivamente.
Figura 9
Esquema básico.
Cuando el sistema entra en régimen puede conocerse el valor del caudal Q, en función de los
valores que arroja la bomba.
¿Existen métodos indirectos de medir el coeficiente de permeabilidad?
(Alarcón, 2016). Refiere que:
Método a partir del análisis granulométrico.
Uno de los métodos indirectos para obtener el coeficiente de permeabilidad es a partir de la curva
granulométrica, con esto se trata de obtener una relación entre la geometría y la permeabilidad.
PAVIMENTOS
3
5
CURSO: PAVIMENTOS
En suelos arenosos gruesos, los poros entre las partículas del suelo son relativamente grandes y
por esto la permeabilidad resulta alta; en suelos de tamaños inferiores, los poros entre los granos
son más pequeños, por lo tanto, la permeabilidad resulta menor. En la práctica, estas
correlaciones tienen un valor limitado, pues hay otros factores que influyen en la permeabilidad
de los suelos. Estos factores no se han logrado introducir en alguna fórmula para que a partir de la
curva granulométrica se pueda obtener el coeficiente de permeabilidad con un alto porcentaje de
credibilidad, sin embargo, hay algunas expresiones con las cuales se puede obtener directo
coeficiente, pero ningún modo sustituye a métodos más precisos y, desgraciadamente más
complicados y costosos.
Allen Hazen
Para el caso de arenas sueltas muy uniformes para filtros (coeficiente de uniformidad ≤ 2) AllenHazen obtuvo la siguiente ecuación para calcular el coeficiente de permeabilidad.
2
𝑘 = 𝐶𝐷10
𝑐𝑚
𝑠𝑒𝑔
Donde:
K = coeficiente de permeabilidad (cm/seg)
D10 = tamaño tal que se sea igual o mayor que el 10% en peso del suelo (diámetro efectivo)
100 ≤ c1 ≤ 150
Corrección por temperatura:
2
𝑘 = 𝑐(0.7 + 0.03𝑡)𝐷10
𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔
Prueba de permeabilidad por capilaridad horizontal.
debido a fuerzas capilares, el agua que penetra en un suelo seco avanza con cierta velocidad en
función de la cual se puede determinar la permeabilidad del suelo. Esta prueba es adecuada
especialmente para ensayar con rapidez un gran numero de muestras de campo. Se usa cuando los
materiales tienen una permeabilidad comprendida entre 10−1 y 10−5 cm/seg.
PAVIMENTOS
3
6
CURSO: PAVIMENTOS
Las pruebas horizontales de capilaridad son útiles como pruebas rápidas de campo, para la
clasificación de materiales de bancos de prestamos respecto a su permeabilidad especialmente en
construcciones de presas.
Los datos obtenidos se anotan en una gráfica en el cual las ordenadas son los cuadrados de los
avances del agua 𝑥 2 medidos en cm y cuyas abscisas son los tiempos t en segundos, uniendo
estos puntos se obtiene dos rectas de distinta pendiente que corresponden a cada una de las cargas
h0´ y h0 con las cuales se efectuó la prueba.
En las 2 rectas obtenidas, se definen 2 puntos de cada una teniendo en cuenta la fórmula:
𝑥22 − 𝑥12 2𝑘
=
(ℎ𝑐 − ℎ0)
𝑡2 − 𝑡1
𝑛
Donde:
X2 y X1 son los valores de las ordenadas de los puntos definitivos.
T1 y t2 son las abscisas de los mismos puntos.
K = permeabilidad
N = porosidad
Hc = altura capilar
H0 = la carga de agua.
Por medio de la consolidación.
Primero se determinará la deformación vertical.
𝐸𝑣 =
𝛥𝐿
100 (%)
2𝑑
Donde:
Ev = deformación vertical
ΔL = desplazamiento vertical o asentamiento final
2l = longitud del flujo
Después de realizar el cálculo del módulo endometrico. Se define como la relación entre el
incremento de tensiones efectivas y la deformación vertical unitaria asociada. Este parámetro nos
PAVIMENTOS
3
7
CURSO: PAVIMENTOS
da la idea de la deformabilidad de la muestra del suelo bajo la acción de cargas verticales y por lo
tanto de su rigidez.
𝐸𝑠 =
𝛥Ƃ𝑣
𝑘𝑛/𝑚2
𝛥𝐸𝑣
Donde:
Es = modulo edometrico.
ΔƂv = incremento de la tensión vertical efectiva.
ΔEv = incremento de la deformación vertical
De órdenes de valores del coeficiente de permeabilidad para distintos suelos.
(Braja, 2015) menciona que:
Figura 10
Intervalo de permeabilidad hidráulica de varios suelos.
Fuente: Braja Das, p. 26
Figura 11
Relaciones empíricas para estimar la permeabilidad hidráulica en un suelo arcilloso.
PAVIMENTOS
3
8
CURSO: PAVIMENTOS
Fuente: Braja Das, p. 27
(Lambe, T., Whitman, R, 1969)
Figura 12
Clasificación de los suelos según sus coeficientes de permeabilidad
Fuente: Lambe, T., Whitman, R. p. 305
Figura 13
Coeficiente de permeabilidad de depósitos naturales de suelos.
PAVIMENTOS
3
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CURSO: PAVIMENTOS
Fuente: Lambe, T., Whitman, R. p. 305
Deduzca los coeficientes de permeabilidad vertical y horizontal en masas de suelos
estratificadas.
Los depósitos de suelos transportados consisten generalmente en capas con diferentes
permeabilidades. Para determinar el coeficiente k medio de tales depósitos, se obtienen muestras
representativas de cada capa y se ensayan independientemente. Una vez conocidos los valores de
k correspondientes a cada estrato individual, el promedio para el depósito puede ser calculado.
Determinación de k1: coeficiente de permeabilidad promedio para la filtración de agua en sentido
paralelo a los planos de estratificación (generalmente horizontal).
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0
CURSO: PAVIMENTOS
La carga hidráulica es constante para todos los estratos y la longitud del recorrido L
𝑖=
ℎ
= 𝑐𝑡𝑒
𝐿
Figura 14
Carga hidráulica.
Donde:
K1, k2, k3 …..kn = coeficiente de permeabilidad de los estratos.
H1, h2, h3, …hn = espesores de los estratos.
Para un solo estrato del caudal q1 es:
ℎ
𝑞𝑖 = 𝑘𝑖 𝑖𝑖 𝐴𝑖 = 𝑘𝑖 𝐻𝑖 1𝑚
𝐿
Cuando está en el régimen de caudal total Q es la suma de los caudales de cada estrato:
𝑛
𝑄 = ∑ 𝑞𝑖 = 𝑘𝑖𝐴
𝑖=1
Reemplazando:
𝑛
ℎ
ℎ
𝑄 = ∑ 𝑘𝑖 𝐻𝑖 = 𝑘𝑖 𝐻
𝐿
𝐿
𝑖=1
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4
1
CURSO: PAVIMENTOS
Por lo tanto:
𝑘𝑖 =
∑𝑛𝑖=1 𝐾𝑖𝐻𝑖
𝐻
Para la determinación de Kii: coeficiente de permeabilidad promedio para la filtración de agua en
sentido perpendicular a los planos de estratificación, generalmente vertical.

La carga hidráulica varia en profundidad Δh = ∑hi donde hi es la carga hidráulica para
cada estrato.

La potencia del estrato H = ∑Hi

La velocidad es constante v = k ii ; i = Ki Ii

La gradiente hidráulica para cada estrato
𝐼𝑖 =
ℎ𝑖
𝐻𝑖
Figura 15
Carga hidráulica para cada estrato.
Por lo tanto:
𝑣 = 𝑐𝑡𝑒 = 𝐾𝑖𝑖 ∗ 𝑖 = 𝐾𝑖𝑖
𝑛
𝛥ℎ
𝐻
𝑛
𝛥ℎ = ∑ ℎ𝑖 = ∑ 𝐼𝑖𝐻𝑖
𝑖=1
𝑖=1
𝐾𝑖𝑖 𝛥ℎ = 𝑣𝐻
Reemplazando:
PAVIMENTOS
4
2
CURSO: PAVIMENTOS
𝐾𝑖𝑖 =
𝑣𝐻
𝐻
𝐻
𝐻
=
= 𝑛
=
𝐻𝑖
∑𝑖=1 ℎ𝑖
𝛥ℎ 𝛥ℎ
∑𝑛𝑖=1
𝐾𝑖
𝑣
𝑣
Entonces:
𝐾𝑖𝑖 =
𝐻
∑𝑛𝑖=1
𝐻𝑖
𝐾𝑖
En general se puede demostrar que en un deposito estratificado Kii es menor que Ki.
Referencias:
 Braja, M. (2013). Fundamentos de la ingeniería geotécnica (cuarta ed.). México:
Cengage.
 Cabanillas, R. (2015). Densidad de campo – método del densímetro nuclear.
 Duran, M. (2015). Propiedades índices de los suelos. Venezuela
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CURSO: PAVIMENTOS
 Escobar, C., Duque, G. (2016). Geomecánica. Manizales: Calameo
 Fratelli, M. (2011). Suelos fundaciones y muros.
 Quiñones, A. (2006). Taller básico de mecánica de suelos – análisis
granulométrico por tamizado. Lima
 Quiñones, A. (2006). Taller básico de mecánica de suelos – análisis
granulométrico por sedimentación. Lima
 Rojas, R. (2015). Densidad de campo – método de cono de arena. Lima
 MTC, (2014). Manual de carreteras, suelos geología, geotecnia y pavimentos.
Lima.
 ASTM D4318-95a, Standard Test Method for Liquid Limit, and Plasticity Index of
Soils.
 LAMBE Y WHITMAN, Mecánica de Suelos
 ESTEBAN SÁEZ, Fundamentos de Geotecnia, segunda edición
 Berry, P-Reid, D, Mecánica de Suelos
 Juárez Badillo- Rico Rodríguez, Mecánica de Suelos Tomo 1
 Alarcón, P. (2016). Métodos indirectos para determinar el coeficiente k de
permeabilidad. Lima.
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