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Suelos Problematicos, Apuntes de Mecánica de suelos

Mecánica de suelos sobre suelos problemáticos

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 22/05/2020

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ANEXO B. SUELOS PROBLEMÁTICOS
Durante los estudios geotécnicos es necesario tener la capacidad de reconocer suelos
problemáticos, con el fin de tener en cuenta su comportamiento durante el diseño y
construcción de cualquier estructura y evitar así inestabilidad o falla. Entre los más
comunes se encuentran:
Suelos expansivos
Un suelo expansivo es todo aquel que en contacto con el agua experimenta cambios
volumétricos significativos, los cuales se traducen generalmente en movimientos del
suelo de cimentación que se transmiten a la estructura afectando su funcionamiento,
ya sea a través de grietas o fisuras, o de roturas en instalaciones que llegan a la
construcción.
Dichos suelos pueden dividirse en dos categorías:
1. Depósitos arcillosos no saturados de origen eólico, cuyos grumos alcanzan el
tamaño de los limos. Son susceptibles de expansión bajo humedecimiento y de
asentamientos bajo carga y saturación.
2. Depósitos arcillosos de origen residual, altamente reactivos a los cambios de
humedad; representan expansión bajo saturación y contracción en ambiente seco.
El cambio de volumen en presencia de agua se puede determinar tanto en campo
como en laboratorio. En laboratorio, se pueden utilizar pruebas como expansión libre,
expansión-carga; o bien, mediante análisis mineralógicos por medio de difracción de
rayos X, análisis térmico diferencial, análisis químicos y estudios con microscopio
electrónico. En campo pueden ser identificados cuando se observa una trayectoria
poligonal mientras se seca el suelo. Estos suelos tienen una gran resistencia al corte
en estado seco y son muy pegajosos cerca de su estado límite plástico. También
pueden ser identificados mediante los resultados de la clasificación de suelos, es
decir, con los valores de los límites de consistencia y contenido de finos. En Gamboa
(1967) y Holtz & Gibbs (1956) se explica con más detalle cada una de estas pruebas
de identificación. También la norma ASTM D4546 explica el modo de obtención del
potencial de expansión y compresión de suelos cohesivos.
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ANEXO B. SUELOS PROBLEMÁTICOS

Durante los estudios geotécnicos es necesario tener la capacidad de reconocer suelos problemáticos, con el fin de tener en cuenta su comportamiento durante el diseño y construcción de cualquier estructura y evitar así inestabilidad o falla. Entre los más comunes se encuentran: Suelos expansivos Un suelo expansivo es todo aquel que en contacto con el agua experimenta cambios volumétricos significativos, los cuales se traducen generalmente en movimientos del suelo de cimentación que se transmiten a la estructura afectando su funcionamiento, ya sea a través de grietas o fisuras, o de roturas en instalaciones que llegan a la construcción. Dichos suelos pueden dividirse en dos categorías:

1. Depósitos arcillosos no saturados de origen eólico , cuyos grumos alcanzan el tamaño de los limos. Son susceptibles de expansión bajo humedecimiento y de asentamientos bajo carga y saturación. 2. Depósitos arcillosos de origen residual, altamente reactivos a los cambios de humedad; representan expansión bajo saturación y contracción en ambiente seco. El cambio de volumen en presencia de agua se puede determinar tanto en campo como en laboratorio. En laboratorio, se pueden utilizar pruebas como expansión libre, expansión-carga; o bien, mediante análisis mineralógicos por medio de difracción de rayos X, análisis térmico diferencial, análisis químicos y estudios con microscopio electrónico. En campo pueden ser identificados cuando se observa una trayectoria poligonal mientras se seca el suelo. Estos suelos tienen una gran resistencia al corte en estado seco y son muy pegajosos cerca de su estado límite plástico. También pueden ser identificados mediante los resultados de la clasificación de suelos, es decir, con los valores de los límites de consistencia y contenido de finos. En Gamboa (1967) y Holtz & Gibbs (1956) se explica con más detalle cada una de estas pruebas de identificación. También la norma ASTM D4546 explica el modo de obtención del potencial de expansión y compresión de suelos cohesivos.

Suelos dispersivos Cierto tipo de suelos de grano fino son fácilmente erosionables y se les conoce como suelos dispersivos. Estos suelos, a diferencia de los demás, tienen un mayor contenido de sodio disuelto en el agua de poro. El proceso de erosión ocurre cuando las partículas coloidales de la arcilla son removidas por el agua dentro del suelo que esta casi estancada, mientras que en otros tipos de suelos este proceso requiere una velocidad considerable en el agua para que pueda ocurrir la erosión. Los suelos de arcillas dispersivas son identificados por la prueba de perforación (pinhole), la prueba del “terrón” y la de “dispersión” (doble hidrómetro). También se utilizan pruebas químicas con el propósito de determinar el intercambio del porcentaje de sodio, la relación de absorción de sodio y el total de sales disueltas. El procedimiento de estas pruebas se puede encontrar en Sherard (1976) y la norma ASTM D4647 para la prueba de pinhole. Suelos colapsables Un suelo colapsable es aquel que bajo carga y/o saturación sufren asentamientos bruscos. Pueden dividirse según su origen en las siguientes categorías:

  1. Suelos residuales, arenosos no saturados, de alta relación de vacíos y cohesión residual baja; pueden sufrir colapso bajo humedecimiento y carga si se presentan filtraciones intensas a través del suelo seguidas de desecación del material.
  2. Suelos de origen eólico, con alta relación de vacíos, no saturados, ligeramente cementados por deposiciones superficiales entre las partículas.
  3. Los suelos eólicos de tipo loess pobremente cementados y no saturados, así como los suelos arcillosos de origen eólico con grumos de partículas del tamaño de los limos que sean no saturados.
  4. Suelos arcillosos de origen eólico con grumos de partículas del tamaño de los limos no saturados El colapso de la estructura de estos suelos se produce por saturación o disolución del cementante y por efecto de las cargas aplicadas. Cuando la cohesión es aparente y producida por la tensión superficial de los meniscos del agua, el colapso es inmediato por la saturación y el peso propio del material.

Algunas recomendaciones para suelos problemáticos Existen diferentes soluciones para los suelos problemáticos cuando no es posible evitarlos o removerlos. En el caso de suelos expansivos, su estabilización es posible usando cal o cenizas volátiles de carbón; la cantidad de estabilizante que debe ser mezclado con el suelo depende de cada caso (deben hacerse pruebas de laboratorio para determinarla), pero es alrededor del 5% al 10%. El uso de algunos aditivos químicos es también una técnica efectiva para mejorar el comportamiento de esos suelos. Para suelos colapsables, una solución práctica consiste en presaturar y precargar para disminuir o evitar asentamientos repentinos. Las sustancias químicas, como la cal o el cemento, pueden usarse solos o combinados para reducir la expansión y dispersión potencial del suelo. Los suelos altamente compresibles son tratados usualmente con precarga o precompresión usando drenes verticales. Las arenas y los sedimentos susceptibles a licuación pueden mejorarse aumentado su densidad relativa a través de vibroflotación, compactación dinámica, vibrocompactación, etc. Otra bibliografía útil a consultar sobre suelos problemáticos es Li et al. (2000), Mitchel (1986), O’Neill & Poormoayed (1980), Towsend (1985).