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EL AGUA EN LOS SUELOS -Tipos de agua encontrada en los suelos 1. Gravitacional: Freática - No freática 2. Retenida: Adsorbida - Humedad de contacto - Higroscópica - Vapor de agua en los poros - Capilar. 3. Constitución: Minerales Tensión superficial : causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interfase. Depende de naturaleza del liquido, medio que le rodea y temperatura. (Fuerza de atraccion) CAPILARIDAD : se presenta ascensión del agua a través de los poros del suelo por encima del nivel freático. (canalículos capilares formados por los huecos intersticiales del suelo) hc= Altura de ascension capilar. MAX alcanzada, desde NF hc= C/e*D10 (C=mm2) e=ralacion de vacios; D10=Diametro efectivo; CÒ Redondeadas (Limpio) 10-20-30; Rugosas (Sucio) 40-50-60 hsc= Altura de saturacion capilar. Max alcanzada con 100% satur, desde NF Rangos hc (Marquez, Gabriel, cm) Arena gruesa 2-5 Arena 12-35 Arena fina 35-70 limo 70-150 Arcilla 200-400 Rangos hc (Das, Braja, m) Arena gruesa 0.1-0.15 Arena fina 0.3-1.2 limo 0.75-7.5 Arcilla 7.5-20 Capas rompedoras de capilaridad (30cm de espesor): Interrumpen la ascension por tener vacios con radios a los tubos capilares FENÓMENO DE LA SUCCIÓN Capacidad para retener agua. Importancia en suelos parcialmente saturados. SUCCION TOTAL = SUCCIÓN MÁTRICA + SUCCIÓN OSMÓTICA Succión mátrica: causada por las partículas de suelo y surge de la acción capilar y de la atracción electromagnética entre el agua y las partículas del suelo. Succión osmótica: causada por los solutos disueltos, depende la cantidad de sales e influye directamente en el movimiento del agua INV 159: Determinacion de la succion de un suelo usando papel de filtro (sucion matrica y suucion total) Entre mayor sea la succión, más difícil será extraérsela del suelo. Procedimiento: filtros en horno por 16 hrs. Muestra inalterada (200-400G) Succion total: Se retiran del desecador 2 papeles filtro y se colocan encima de la muestra, no deben entrar en contacto directo, ubicando en medio una malla de alambre. Succion matica: Se retiran del desecador 3 papeles de filtro y se colocan uno sobre otro en contacto con la muestra. Tapar y sellar recipiente, colocar en caja aislante y se resguarda por 7 días en un lugar donde la temperatura sea de 20°C, no debe variar mas de 3°C. Al retirar no debe pasar mas de 3 a 5 seg (perdidas de humedad mayores al 5%) %wf=(Mw/Mf)*100 Con la curva de calibración del papel de filtro, se obtiene el valor de la succión, teniendo la pendiente de la curva (m) y la ordenada al origen de la curva (b). Esta curva es típica para cada tipo de papel de filtro. FENÓMENO DE EXPANSIÓN DE SUELOS Suelos expansivos: suelos finos que tienen un alto potencial de cambiar de volumen. Gran cantidad de minerales arcillosos. Los cambios volumétricos en el suelo dependen de la variación de la humedad. Potencial expansivo: Metodos indirectos y combinados Expansion real: Metodos directos Metodos indirectos 1. Identificación visual en campo: han sufrido procesos de desecación, presentan grietas en forma de polígonos (pequeños = cantidad de arcilla) 2. Pruebas de laboratorio que indiquen la cantidad de minerales arcillosos: Difracción con rayos X (XRD), Análisis térmico diferencial, Radiación infrarroja, Absorción de diferentes tinturas. 3. Propiedades índices: LC = potencial expansivo; IP = potencial expansivo (LC: límite de contracción) Metodos combinados Permitido plantear correlaciones, utilizan los límites de Atterberg, contenido de partículas de arcilla, actividad según Skempton, % de cambio volumétrico y presión de expansión. (Muy alto, Alto, Medio, Bajo) 1. Método de Holtz y Gibbs: Correlaciona el %arcillas, IP y LC. 2. Método de Nayak y Christensen: Relaciones para estimar el% hinchamiento o expansión (Sp) y la presión de expansión (Pp) Sp=(2.29*10-2)*IP1.45*(C/Wi)+6.38 Pp=(3.5817*10-2)*IP1.12*(C2/Wi2)+1.7912 3. Método de Komornik y David: (La masa unitaria seca (Ád) y el contenido de humedad natural (Wi)) (P en kg/cm2 y Ád en kg/cm3) log P = 2.132 + 0.0208 LL + 0.000665 Ád*0.269 Wi Metodos directos 1. Prueba de expansión libre (sin norma INV): la muestra se satura y se permite el libre acceso de agua, el ensayo de CBR sumergido (subrasantes) Potencial de expansion(%)= (hf-hi)/hi *100 2. Potencial expansivo según Seed (sin norma INV): Se realiza al pasa No 10.Se agrega/extrae agua para obtener la humedad óptima del ensayo Proctor estándar, Se pesa el anillo del ensayo y se compacta la muestra en él, hasta obtener la densidad máxima del ensayo Próctor estándar. Se coloca el anillo con la muestra entre dos piedras porosas y se fija al consolidómetro. Luego, se ajusta el deformímetro y se aplica una carga inicial de 0,07 kg/cm². Se satura la muestra y se registran lecturas de deformación en intervalos específicos hasta que la deformación sea asintótica. Finalmente, se pesa el anillo con la muestra saturada, se seca en el horno hasta masa c
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EL AGUA EN LOS SUELOS -Tipos de agua encontrada en los suelos 1. Gravitacional: Freática - No freática 2. Retenida: Adsorbida - Humedad de contacto - Higroscópica - Vapor de agua en los poros - Capilar. 3. Constitución: Minerales Tensión superficial : causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interfase. Depende de naturaleza del liquido, medio que le rodea y temperatura. (Fuerza de atraccion) CAPILARIDAD : se presenta ascensión del agua a través de los poros del suelo por encima del nivel freático. (canalículos capilares formados por los huecos intersticiales del suelo) hc= Altura de ascension capilar. MAX alcanzada, desde NF hc= C/e*D10 (C=mm2) e=ralacion de vacios; D10=Diametro efectivo; CÒ Redondeadas (Limpio) 10-20-30; Rugosas (Sucio) 40-50-60 hsc= Altura de saturacion capilar. Max alcanzada con 100% satur, desde NF Rangos hc (Marquez, Gabriel, cm) Arena gruesa 2-5 Arena 12-35 Arena fina 35-70 limo 70-150 Arcilla 200-400 Rangos hc (Das, Braja, m) Arena gruesa 0.1-0.15 Arena fina 0.3-1.2 limo 0.75-7.5 Arcilla 7.5-20 Capas rompedoras de capilaridad (30cm de espesor): Interrumpen la ascension por tener vacios con radios a los tubos capilares FENÓMENO DE LA SUCCIÓN Capacidad para retener agua. Importancia en suelos parcialmente saturados. SUCCION TOTAL = SUCCIÓN MÁTRICA + SUCCIÓN OSMÓTICA Succión mátrica: causada por las partículas de suelo y surge de la acción capilar y de la atracción electromagnética entre el agua y las partículas del suelo. Succión osmótica: causada por los solutos disueltos, depende la cantidad de sales e influye directamente en el movimiento del agua INV 159: Determinacion de la succion de un suelo usando papel de filtro (sucion matrica y suucion total) Entre mayor sea la succión, más difícil será extraérsela del suelo. Procedimiento: filtros en horno por 16 hrs. Muestra inalterada (200-400G) Succion total: Se retiran del desecador 2 papeles filtro y se colocan encima de la muestra, no deben entrar en contacto directo, ubicando en medio una malla de alambre. Succion matica: Se retiran del desecador 3 papeles de filtro y se colocan uno sobre otro en contacto con la muestra. Tapar y sellar recipiente, colocar en caja aislante y se resguarda por 7 días en un lugar donde la temperatura sea de 20°C, no debe variar mas de 3°C. Al retirar no debe pasar mas de 3 a 5 seg (perdidas de humedad mayores al 5%) %wf=(Mw/Mf)*100 Con la curva de calibración del papel de filtro, se obtiene el valor de la succión, teniendo la pendiente de la curva (m) y la ordenada al origen de la curva (b). Esta curva es típica para cada tipo de papel de filtro. FENÓMENO DE EXPANSIÓN DE SUELOS Suelos expansivos: suelos finos que tienen un alto potencial de cambiar de volumen. Gran cantidad de minerales arcillosos. Los cambios volumétricos en el suelo dependen de la variación de la humedad. Potencial expansivo: Metodos indirectos y combinados Expansion real: Metodos directos Metodos indirectos 1. Identificación visual en campo: han sufrido procesos de desecación, presentan grietas en forma de polígonos (pequeños = cantidad de arcilla) 2. Pruebas de laboratorio que indiquen la cantidad de minerales arcillosos: Difracción con rayos X (XRD), Análisis térmico diferencial, Radiación infrarroja, Absorción de diferentes tinturas. 3. Propiedades índices: LC = potencial expansivo; IP = potencial expansivo (LC: límite de contracción) Metodos combinados Permitido plantear correlaciones, utilizan los límites de Atterberg, contenido de partículas de arcilla, actividad según Skempton, % de cambio volumétrico y presión de expansión. (Muy alto, Alto, Medio, Bajo) 1. Método de Holtz y Gibbs: Correlaciona el %arcillas, IP y LC. 2. Método de Nayak y Christensen: Relaciones para estimar el% hinchamiento o expansión (Sp) y la presión de expansión (Pp) Sp=(2.29*10-2)*IP1.45*(C/Wi)+6.38 Pp=(3.5817*10-2)*IP1.12*(C2/Wi2)+1.7912 3. Método de Komornik y David: (La masa unitaria seca (Ád) y el contenido de humedad natural (Wi)) (P en kg/cm2 y Ád en kg/cm3) log P = 2.132 + 0.0208 LL + 0.000665 Ád*0.269 Wi Metodos directos 1. Prueba de expansión libre (sin norma INV): la muestra se satura y se permite el libre acceso de agua, el ensayo de CBR sumergido (subrasantes) Potencial de expansion(%)= (hf-hi)/hi *100 2. Potencial expansivo según Seed (sin norma INV): Se realiza al pasa No 10.Se agrega/extrae agua para obtener la humedad óptima del ensayo Proctor estándar, Se pesa el anillo del ensayo y se compacta la muestra en él, hasta obtener la densidad máxima del ensayo Próctor estándar. Se coloca el anillo con la muestra entre dos piedras porosas y se fija al consolidómetro. Luego, se ajusta el deformímetro y se aplica una carga inicial de 0,07 kg/cm². Se satura la muestra y se registran lecturas de deformación en intervalos específicos hasta que la deformación sea asintótica. Finalmente, se pesa el anillo con la muestra saturada, se seca en el horno hasta masa c
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