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GEOTÉ NI
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1. LOS PROCESOS MAGMÁTICOS1.1 Evolución de los magmas: El magma forma bolsas llamadascámaras magmáticas.
Tipos de rocas magmáticas(Según su localización)
1. Plutónicas o intrusivas
2. Volcánicas o extrusivas
3. Filonianas
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1.2 Causas de la Evolución magmática
Diferenciación magmática:• Cristalización fraccionada
Los minerales van solidificando enfunción de sus puntos de fusíón.
• Diferenciación gravitatoriaSi los minerales que cristalizan son
más densos, se irán al fondo de la
cámara magmática
• Transporte gaseosoLos gases pueden arrastrar iones
hacia la parte superior de la cámara
Asimilación:
El magma se contamina por fusiónde la roca encajante
Mezcla:
Cuando se ponen en contacto dostipos diferentes
Proceso muy complejo y lento, que termina en la formación dediferentes rocas magmáticas, por diferentes mecanismos:
1. LOS PROCESOS MAGMÁTICOS
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Lopolito
1. LOS PROCESOS MAGMÁTICOS
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1. LOS PROCESOS MAGMÁTICOS
• 1. 3 La actividad magmática plutónica:
La consolidación de los magmas bajo la
superficie terrestre da lugar a plutones. En
relación con la roca encajante pueden ser:
- Plutones concordantes: lacolitos, lopolitos,
facolitos, sills
- Plutones discordantes: batolitos, diques,
filones y venas.
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Consolidación de los magmas
Lopolito
1. LOS PROCESOS MAGMÁTICOS
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1. LOS PROCESOS MAGMÁTICOS
• 1. 4 El vulcanismo
Proceso por el cual un magma formado en el interior de la Tierra es
expulsado al exterior.
Tipos de erupciones y edificios volcánicos:
- Erupciones fisurales. Plataformas basálticas.- Erupciones hawaianas. Volcanes en escudo.
- Erupciones estrombolianas y vulcanianas. Edificios cónicos y
estratovolcanes.
- Erupciones peleanas. Conos, domos, pitones y chimeneas
exhumadas
- Erupciones freáticas. Calderas de explosión.
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1.5: Rocas Magmáticas
Rocas plutónicas o intrusivas
Cristalizan en profundidad, lentamente
texturas cristalinas(granudas o pegmatíticas)
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1.5: Rocas Magmáticas
Rocas volcánicas o extrusivas
Solidifican en superficie, rápidamente
texturas vítreas omicrocristalínas. A veces también porfídicas y vacuolares
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Rocas volcánicas o extrusivas
Solidifican en superficie, rápidamente
texturas vítreas omicrocristalínas. A veces también porfídicas y vacuolares
1.5: Rocas Magmáticas
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Rocas filonianas
Cristalizan a profundidad intermedia, en diques o filones
texturasaplíticas y porfídicas
1.5: Rocas Magmáticas
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Rocas Magmáticas
Usos de las rocas magmáticasSobre todo en la construcción: áridos, sillares, ornamentos…
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• Cualquier roca se
puede transformar en
roca metamórfica
Ciclo de las rocas
• Cada mineral es estable en un intervalo de P y T
• Si se superan esas condiciones, el mineral se transforma• Metamorfismo: Cambios en la composición mineralógica y enla textura de las rocas, que ocurren en estado sólido, por
incrementos de Presión y/o Temperatura
2. LOS PROCESOS DEL METAMORFISMO
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CICLO DE LAS ROCAS
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2.1 Factores del metamorfismo
Temperatura• Su efecto se ve favorecido por la
pérdida de agua y la intervención
de fluidos.• El intervalo de temperaturas
oscila entre unos 150º y más de
700º
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2.1 Factores del metamorfismo
Presión• Presión litostática,
presión tectónica
(presiones dirigidas) y
presión de fluídos.• Suele producir la
reorientación de los
cristales: foliación
Presencia de fluidos• Agua con iones, que
facilitan las reacciones
químicas y los cambios
mineralógicos
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SUELO
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SUELO
Se le define como un agregado de minerales,
unidos por fuerzas débiles de contacto,separables por medios mecánicos de poca
energía o por agitación en agua.
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El suelo es una mezcla compleja de organismos vivos,
materia orgánica, minerales, agua y aire. Tome un puñado
de tierra y obsérvelo detenidamente. Verá que es una
mezcla de pequeñas partículas de muchos tipos.
OTRA DEFINICIÓN
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El suelo se compone de:
Partículas orgánicas, de materias vegetales y animales,
descompuestas que provienen de plantas y animales vivos;
Partículas minerales tales como arena, arciIla, clasto o
grava que, alguna vez, fueron parte de rocas mayores.
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Origen y formación del suelo
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TIPOS DE SUELO
Para estudiar un material como el suelo (con diferente
tamaño de partículas y composición química) es necesario
seguir una metodología con definiciones y sistemas de
evaluación de propiedades, de forma que se constituya un
lenguaje fácilmente comprensible por los técnicos de
diferentes especialidades y países. Así, se han clasificado
los suelos en tres grandes grupos en función de su
granulometría (Normas D.I.N., AS.T.M, A.E.N.O.R, etc.):
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GRAVAS
Con tamaño de grano entre unos 8 -10 cm. y. 2 mm.; secaracterizan porque los granos son observables
directamente. No retienen el agua, por la inactividad de su
superficie y los grandes huecos existentes entre partículas.
Con partículas comprendidas entre 2 mm y 0,060 mm.,
todavía son observables a simple vista. Cuando semezclan con el agua no se forman agregados continuos,
sino que se separan de ella con facilidad.
ARENAS
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Con partículas comprendidas entre 0,060 y 0,002 mm (algunas
normativas indican que este último valor debe de ser 0,005 mm,
pero no hay apenas consecuencias prácticas entre ambas
distinciones). Retienen el agua mejor que los tamaños superiores.
Si se forma una pasta agua-limo y se coloca sobre la mano, al
golpear con la mano se ve cómo el agua se exhuda con facilidad
LIMOS
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Formadas por partículas con tamaño inferiores a los limos (0,002
mm). Se trata ya de partículas tamaño gel y se necesita que haya
habido transformaciones químicas para llegar a estos tamaños. Estánformadas, principalmente, por minerales silicatados, constituidos
por cadenas de elementos tetraédricos y octaédricos, unidas por
enlaces covalentes débiles, pudiendo entrar las moléculas de agua
entre las cadenas produciendo, a veces, aumentos de volumen
(recuperables cuando el agua se evapora). Todo ello hace que la
capacidad de retención del agua sea muy grande (pequeños huecos
con una gran superficie de absorción en las partículas y una
estructura que permite retener el agua), por lo que son
generalmente los materiales más problemáticos (tiempos muyelevados de consolidación o de expulsión de agua bajo esfuerzos).
Arcillas
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RESUMEN DE LAS PROPIEDADES Y OCURRENCIA DE LAS ARCILLAS
PROPIEDADES U GRUPOS
OCURRENCIA LA CAOLINITA ILLITA CLORITA MONTMORILONITA
Tamaño de partículas
(en micrones) 4.0 - 0.3 0.3 - 0.1 0.3 - 0.1 0.2 - 0.02
Intercambio relativo
de iones ligero moderado moderado grande
Adsorción relativade agua ligera moderada moderada muy grande
Permeabilidad
Relativa grande moderada moderada pequeña
Plasticidad
Relativa ligera moderado moderado grandeOcurrencia Pedálferos Presentes en
en los suelos Laterita Pedocales algunos Pedocales
Ocurrencia en
sedimentos recientes común abundante común común
Ocurrencia en
sedimentos antiguos común abundante común común
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Cargas eléctricas en las arcillas y sus asociacioneselementales
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Cargas eléctricas en las arcillas y susasociaciones elementales
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Estructuras de fIoculación en arcillas. A) Formasde fIoculación. B) Estructura fIoculada en medio
acuoso
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Estructuras de dispersión en arcillas. A) Formas dedispersión. B) Estructura dispersa en medio acuoso
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Reordenamiento de partículas e índice de poros enfunción de la presión de consolidación
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Reordenamiento departículas e índice
de poros en funciónde la presión de
consolidación
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CLASIFICACIÓN DE SUELOS
Resolver un problema de geotecnia supone conocer y
determinar las propiedades del suelo; por ejemplo:
1) Para determinar la velocidad de circulación de un
acuífero, se mide la permeabilidad del suelo, se utiliza la
red de flujo y la ley de Darcy.2) Para calcular los asentamientos de un edificio, se mide
la compresibilidad del suelo, valor que se utiliza en las
ecuaciones basadas en la teoría de la consolidación de
Terzaghi.
3) Para calcular la estabilidad de un talud, se mide la
resistencia al corte del suelo y este valor se lleva a
expresiones de equilibrio estático.
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En otros problemas, como pavimentos, no se dispone de
expresiones racionales para llegar a soluciones
cuantificadas. Por esta razón, se requiere una taxonomía
(ordenamiento) de los suelos, en función de su
comportamiento, y eso es lo que se denomina clasificación
de suelos, desde la óptica geotécnica.
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Agrupar suelos por la semejanza en los comportamientos,
correlacionar propiedades con los grupos de un sistema de
clasificación, aunque sea un proceso empírico, permite
resolver multitud de problemas sencillos. Eso ofrece la
caracterización del suelo por la granulometría y la
plasticidad. Sin embargo, el ingeniero debe ser precavido alutilizar esta valiosa ayuda, ya que soluciones a problemas
de flujos, asentamientos o estabilidad, soportados sólo en
la clasificación, puede llevar a resultados desastrosos.
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Las relaciones de fases constituyen una base esencial de la
Mecánica de Suelos. El grado de compacidad relativa de
una arena es seguro indicador del comportamiento de ese
suelo. La curva granulométrica y los Límites de Atterberg,
de gran utilidad, implican la alteración del suelo y los
resultados no revelan el comportamiento del suelo in situ.
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Sistema Unificado de Clasificación de Suelos SUCS
Inicialmente se tienen suelos granulares o finos, según se distribuye
el material que pasa el tamiz de 3’’
= 75 mm; el suelo es fino cuandomás del 50% pasa el T#200, si no, es granular.
a. Los suelos granulares se designan con estos símbolos
Prefijos
PROPIEDADES FÍSICAS
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1. Textura
2. Estructura
3. Elasticidad
4. Consistencia
5. Plasticidad
6. Compactación
7. Compresibilidad
8. Coeficiente de dilatación -
Contracción de los suelos.
9. Resistencia al Esfuerzo
cortante.
10.Permeabilidad
PROPIEDADES FÍSICASDE LOS SUELOS
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1. TEXTURA DEL SUELO
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DEFINICIÓN DE LA TEXTURA DEL SUELO
La textura es el contenido relativo de partículas de
diferente tamaño, como la arena, el limo y la arcilla,
en el suelo. La textura tiene que ver con la facilidad
con que se puede trabajar el suelo, la cantidad de
agua y aire que retiene y la velocidad con que el
agua penetra en el suelo y lo atraviesa.
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TRIÁNGULO DEL DEPARTAMENTODE AGRICULTURA DE LOS EEUU
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Cl ifi ió d l l d dif t í
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Clasificación de los suelos usada en diferentes países
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Para conocer la textura de
una muestra del suelo,primero se separa todas las
partículas finas menores a 2
mm. que comprenden a las
arenas, limos y arcillas, conlas cuales se realizarán los
ensayos. Las partículas
mayores a 2 mm como la
grava etc. Se separan a uncostado.
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Ensayos de campo rápidos para determinar latextura del suelo
Cuando se construye con material del suelo, es mejor
emplear un suelo que posea una elevada proporción
de limo o arcilla, o ambos, que retenga bien el agua.
Para comprobar con rapidez la textura del suelo adiferentes profundidades, presentamos dos pruebas
muy sencillas que se puede realizar, son las
siguientes:
1. Prueba del lanzamiento de la bola
2. Prueba de compresión de la bola
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1. PRUEBA DEL LANZAMIENTO DE LA BOLA
1.1.Tome una muestra
de suelo humedo yoprímalo hastaformar una bola (A);
1.2. Lance la bola alaire (B) hastaunos 50 cm.aprox. y deje quecaiga de nuevo ensu mano.
1.3. Si la bola se desmorona
(C), el suelo es pobre ycontiene demasiadaarena;
1.4. Si la bola mantiene sucohesión (D),probablemente sea unsuelo bueno con
suficiente arcilla.
2 PRUEBA DE COMPRESIÓN DE LA BOLA
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2. PRUEBA DE COMPRESIÓN DE LA BOLA
A. Tome una muestra de suelo y
humedézcala un poco hasta que
comience a hacerse compacta sin que sepegue a la mano;
B. Oprímala con fuerza y
abra la mano.
C. Si el suelo mantiene la forma de sumano, probablemente contenga la arcillasuficiente para construir un estanque
piscícola
D. Si el suelo no mantiene laforma de la mano, es quecontiene demasiada arena.
Cómo determinar las proporciones aproximadas de arena, limo y
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Cómo determinar las proporciones aproximadas de arena, limo yarcilla?Esta es una prueba sencilla que dará una idea general de las
proporciones de arena, limo y arcilla presentes en el suelo.
Prueba de la botella A. Coloque 5 cm
de suelo en una
botella y llénela
de agua
B. Agítela bien y déjela reposar
durante una hora. Transcurrido
este tiempo, el agua estará
transparente y observará que las
partículas mayores se han
sedimentado (B);
C. En el fondo hay una capa de arena; luego
hay una capa de limo; En la parte
superior una capa de arcilla. Si el agua no
está transparente ello se debe a que
parte de la arcilla más fina está todavíamezclada con el agua; En la superficie del
agua pueden flotar fragmentos de
materia orgánica; Mida la profundidad de
la arena, el limo y la arcilla y calcule la
proporción aproximada de cada uno
PRUEBAS PRÁCTICAS PARA DETERMINAR LA
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PRUEBAS PRÁCTICAS PARA DETERMINAR LATEXTURA DEL SUELO
CLASIFICAR LA TEXTURA DEL SUELO DE FINA A
GRUESA
La textura del suelo puede clasificarse de fina a gruesa. La textura
fina indica una elevada proporción de partículas más finas como el
limo y la arcilla. La textura gruesa indica una elevada proporción de
arena. A continuación presentamos una prueba sencilla que le
ayudará a clasificar la textura del suelo de gruesa a fina.
Prueba de la bola de barro
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Prueba de la bola de barro
A. Se toma una muestra humedecida
del suelo y se la amásela hasta que
adquiera consistencia;
B. Se la sigue amasando entre el
pulgar y el índice y moldee una
bola de barro de unos 3 cm de
diámetro ;
La textura del suelo se puede determinar por la forma en
que actúa la bola al ser lanzada hacia una superficie sólida,
como una pared o un árbol...
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C. Si al lanzar la bola, mojada o seca, ésta sólo
produce salpicaduras, la textura es gruesa ;
D. Si al lanzar la bola seca ésta se comportacomo una perdigonada y al lanzarla mojada
hacia un blanco a mediana distancia mantiene
su forma, la textura es moderadamentegruesa ;
E. Si la bola se despedaza al chocar hacia el
blanco cuando está seca, y se mantiene
compacta cuando está húmeda pero no se
adhiere al blanco, la textura es media ;
F. Si al lanzar la bola mojada a gran distancia
ésta mantiene su forma y se adhiere al blanco,
pero puede despegarse con relativa facilidad,
su textura es moderadamente fina ;
G. Si la bola se adhiere al blanco cuando está
mojada y se convierte en un proyectil muy
duro cuando está seca, la textura es fina .
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2. ESTRUCTURA DEL SUELO
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La estructura del suelo se define por la forma en que
se agrupan las partículas individuales de arena, limo y
arcilla. Cuando las partículas individuales se agrupan,toman el aspecto de partículas mayores y se
denominan agregados.
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La agregación del suelo puede asumir diferentesmodalidades, lo que da por resultado distintas estructuras
de suelo. La circulación del agua en el suelo varía
notablemente de acuerdo con la estructura; por
consiguiente, es importante que conozca la estructura del
suelo donde se propone construir una granja piscícola.
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Aunque quizás no pueda recopilar toda está información
por cuenta propia, los técnicos especializados dellaboratorio de análisis de suelos podrán suministrársela
después de examinar las muestras de suelo no alteradas
que tome. Le podrán decir si la estructura del suelo es mala
o buena (poros/canales capilares, red, etc.). También
podrán ofrecerle información sobre el grado de circulacióndel agua o la permeabilidad.
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DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL SUELO
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La forma más provechosa de describir la estructura del
suelo es en función:
a) Del grado (grado de agregación),b) La clase (tamaño medio). yc) El tipo de agregados (forma).
La estructura característica de un suelo se puede reconocer
mejor cuando está seco o sólo ligeramente húmedo.
Cuando se estudia un perfil del suelo, no se le debe alterar
para determinar el grado de la estructura.
CLASES Y TIPOS DE ESTRUCTURA DEL SUELO
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Por definición, la clase de estructura describe el tamañomedio de los agregados individuales. En relación con eltipo de estructura de suelo de donde proceden losagregados, se pueden reconocer, en general, cinco clasesdistintas que son las siguientes:
a) Muy fina o muy delgada;b) Fina o delgada;c) Mediana;d) Gruesa o espesa;
e) Muy gruesa o muy espesa;Por definición, el tipo de estructura describela forma o configuración de los agregados individuales.
Existen cuatro tipos de suelo:
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Existen cuatro tipos de suelo:
1) ESTRUCTURAS GRANULARES Y MIGAJOSAS
Son partículas individuales de arena, limo y arcilla
agrupadas en granos pequeños casi esféricos. El agua
circula muy fácilmente a través de esos suelos. Por lo
general, se encuentran en el horizonte A de los perfiles
de suelos;
2) ESTRUCTURAS EN BLOQUES O BLOQUESSUBANGULARES
Son partículas de suelo que se agrupan en bloques casicuadrados o angulares con los bordes más o menos
pronunciados. Los bloques relativamente grandes indican
que el suelo resiste la penetración y el movimiento del
agua. Suelen encontrarse en el horizonte B cuando hay
acumulación de arcilla;
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3) ESTRUCTURAS PRISMATICAS Y COLUMNARES
Son partículas de suelo que han formado columnas o
pilares verticales separados por fisuras verticalesdiminutas, pero definidas. El agua circula con mayor
dificultad y el drenaje es deficiente. Normalmente se
encuentran en el horizonte B cuando hay acumulación de
arcilla
4) ESTRUCTURA LAMINAR
Se compone de partículas de suelo agregadas en láminas
o capas finas que se acumulan horizontalmente una sobre
otra. A menudo las láminas se traslapan, lo que dificultanotablemente la circulación del agua. Esta estructura se
encuentra casi siempre en los suelos boscosos, en parte
del horizonte A y en los suelos formados por capas dearcilla*
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3. ELASTICIDAD DELSUELO
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La elasticidad es aquella propiedad de un material por
virtud de la cual las deformaciones causadas por el
esfuerzo desaparecen al removérsele. Algunas sustancias,
tales como los gases poseen únicamente elasticidadvolumétrica, pero los sólidos pueden poseer, además,
elasticidad de forma. Un cuerpo perfectamente elástico
se concibe como uno que recobra completamente su
forma y sus dimensiones originales al retirarse elesfuerzo.
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4. CONSISTENCIA DEL SUELO
CONSISTENCIA DEL SUELO
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La consistencia del suelo es la firmeza con que se unen los
materiales que lo componen o la resistencia de los suelos a
la deformación y la ruptura. La consistencia del suelo semide por muestras de suelo mojado, húmedo y seco. En los
suelos mojados, se expresacomo adhesividad y plasticidad, tal como se define infra.La consistencia del suelo puede estimarse en el campo
mediante ensayos sencillos, o medirse con mayor exactitud
en el laboratorio.
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CONSISTENCIA DEL SUELO MOJADO
La prueba se realiza cuando el suelo está saturado de agua,
como por ejemplo, inmediatamente después de una
abundante lluvia. En primer lugar, determine
la adhesividad, que es la cualidad que tienen los materialesdel suelo de adherirse a otros objetos. Después, determinela plasticidad, que es la cualidad por la cual el materialedáfico cambia continuamente de forma, pero no de
volumen, bajo la acción de una presión constante, ymantiene dicha forma al desaparecer la presión.
ADHESIVIDAD DEL SUELO MOJADO
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ADHESIVIDAD DEL SUELO MOJADO
Presionar una pequeña cantidad de suelo mojado entre el
pulgar y el índice para comprobar si se adhiere a los dedos.Después, separe los dedos lentamente.
Clasificación de la adhesividad :
a) No adherente
b) Ligeramente adherente
c) Adherente
d) Muy adherente
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5. PLASTICIDAD
DETERMINAR LA PLASTICIDAD DEL SUELO MOJADO
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DETERMINAR LA PLASTICIDAD DEL SUELO MOJADO
Amasar una pequeña cantidad de suelo mojado entre las palmas de
las manos hasta formar una tira larga y redonda parecida a uncordón de unos 3 mm de espesor. Califique la plasticidad de la
manera siguiente:
Índice de plasticidad
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Partiendo del límite liquido y el límite plástico, el índice de
plasticidad (IP) puede definirse como la diferencianumérica entre ellos:
IP = LL – LP
El índice de plasticidad se expresa con el porcentaje del
peso en seco de la muestra de suelo, e indica el
tamaño del intervalo de variación del contenido dehumedad con el cual el suelo se mantiene plástico.
Índice de plasticidad
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En general, el índice de plasticidad depende sólo de la
cantidad de arcilla existente e indica la finura del suelo y su
capacidad para cambiar de configuración sin alterar su
volumen. Un IP elevado indica un exceso de arcilla o decoloides en el suelo. Siempre que el LP sea superior o igual
al LL, su valor será cero.El índice de plasticidad da una buena indicación de
la compresibilidad. Mientras mayor sea el IP, mayor será lacompresibilidad del suelo.
C i t i d l l tili d l lí it d Att b
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Consistencia del suelo utilizando los límites de Atterberg
La consistencia del suelo cambia según la cantidad de agua
presente (mojado, húmedo y seco). Estos cambios en la
consistencia del suelo se pueden medir con exactitud en el
laboratorio, utilizando las normas preestablecidas quedeterminan los Iímites de Atterberg, los cuales se pueden
utilizar para juzgar la aptitud del suelo en la construcción de
diques de estanque y pequeñas presas de tierra.
límites de Atterberg
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Un límite de Atterberg corresponde al contenido de
humedad con que una muestra de suelo cambia deuna consistencia a otra. Dos de los límites de Atterberg resultan de especial interés son, el límite
líquido y el límite plástico, cuya definición se basa en
tres consistencias del suelo:a) Consistencia Líquida: barro, fluido o líquidob) Consistencia Plástica: se puede amasar y
moldear
c) Consistencia Semisólida: ya no se puedemoldear y el volumen disminuye(contracción) a
medida que se seca la muestra
límites de Atterberg
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LÍMITE LÍQUIDO (LL)
Porcentaje de contenido de humedad con que un suelo cambia, al
disminuir su humedad, de la consistencia líquida a la plástica, o, al
aumentar su humedad, de la consistencia plástica a la líquida.
LÍMITE PLÁSTICO (LP)
Porcentaje de contenido de humedad con que un suelo cambia al
disminuir su humedad de la consistencia plástica a la semisólida, o, al
aumentar su humedad, de la consistencia semisólida a la plástica.El límite plástico es el límite inferior del estado plástico. Un pequeño
aumento en la humedad sobre el límite plástico destruye
la cohesión* del suelo.
límites de Atterberg
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Los límites líquido y plástico dependen de la cantidad y el
tipo de arcilla presentes en el suelo:a) Un suelo con un alto contenido de arcilla generalmente
posee altos LL y LP;
b) Las arcillas coloidales poseen un LL y un LP superiores a
los de las arcillas no coloidales;c) La arena, la grava y la turba no tienen plasticidad. Su LP
= 0;
d) Los limos presentan plasticidad sólo ocasionalmente, su
LP es igual o ligeramente superior a 0.
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í i d ió d l i di l
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Las características de compactación de un suelo indican la
reacción relativa de ese suelo al esfuerzo de
apisonamiento (consolidación). Los suelos con buenascaracterísticas de compactación se pueden apisonar
mucho con un mínimo de esfuerzo. El material edáfico con
un índice de plasticidad de aproximadamente 16%
presenta las mayores características de compactación.Todo suelo tiene un contenido de humedad óptimo quepermite compactarlo al máximo con el menor esfuerzo y
que hará que el suelo compactado alcance su
permeabilidad más baja.
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CURVA DE COMPACTACIÓNCuando se compacta un suelo bajo diferentes condiciones de humedad y
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p j y
siendo cualquiera el método empleado, se relaciona las densidades con
los porcentajes de humedad, lo que da como resultado una curva como
la que se muestra:
Cada suelo tiene su propia curva de compactación, que es característica del
material y distinta de otros suelos.
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a) Compactación por amasado: Se caracteriza por:- La compactación se realiza de abajo hacia arriba, originado una mayor
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La compactación se realiza de abajo hacia arriba, originado una mayor
presión en el lecho inferior.
- Se recomienda compactar en capas de 0,30 m de espesor, utilizando
una penetración del vástago del 20% al 50% de su longitud de acuerdo
a la plasticidad del suelo.- Se recomienda un número mínimo de 20 pasadas.
- Son apropiados para suelo finos (cohesivos).
b) Compactación por presión: rodillos lisos y neumáticos
Rodillo lisos: Presenta las siguientes características
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Rodillo lisos: Presenta las siguientes características:- En un rodillo liso la compactación se realiza de arriba hacia abajo disminuyendo con
la profundidad de la capa.
- Se recomienda compactar en capas sueltas de 20 cm.
- Se recomienda un número de 8 pasadas.
- Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos limpios así como para el
acabado de la superficie superior de las capas compactadas y en los concretos asfálticos.
Rodillos Neumáticos: Las características son:- La presión del aire en los neumáticos y el área de contacto entre el
á l
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neumático y el terreno.
- Se recomienda compactar en capas sueltas de 20 cm.
- Se recomienda un número de pasa de 16.
- Son aplicables principalmente a los suelos arenosos con finos pocoplásticos, tratamientos superficiales, etc.
c) Compactación por impacto: Constituidos por los pisones.- Son utilizados en áreas pequeñas
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- Son utilizados en áreas pequeñas.
- Se recomienda un número de pasadas de 4.
- Son utilizados en los suelos plásticos o suelos granulares de
granulometría apropiada.
d) Compactación por vibración: Tiene las siguientes características:- Producen una disminución o casi suprimen el rozamiento entre los granos,
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teniendo una acción notable en la profundidad mas no así en la superficie.
- Se pueden compactar capas hasta de 60 cm en el caso de GP y GW con
resultados positivos.
- Se recomienda compactar en capas de hasta 20 cm.- Se recomienda un número de pasadas mínimo de 8.
- Son recomendables para los suelos granulares y a las gravas con pocos
finos plásticos ( en un orden de 10%) así como en la compactación de
firmes modernos (gran angularidad) y arenas de granulometría cortada.
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e) Compactación por métodos mixtos: Losequipos mixtos están representados por los rodillos
lisos vibratorios.
Equipos de Laboratorio:
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7. COMPRESIBILIDAD
La compresibilidad es el grado en que una masa de suelo disminuye
l b j l f d E í i l l d
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su volumen bajo el efecto de una carga. Es mínima en los suelos detextura gruesa, que tienen las partículas en contacto. Aumenta a
medida que crece la proporción de partículas pequeñas y llega almáximo en los suelos de grano fino que contienen materia orgánica.
Ejemplos de compresibilidad para diversos suelos:
Las gravas y las arenas son prácticamente incompresibles. Si se
comprime una masa húmeda de estos materiales no se produceningún cambio significativo en su volumen;
Las arcillas son compresibles. Si se comprime una masa húmeda de
arcilla, la humedad y el aire pueden ser expelidos, lo que trae como
resultado una reducción de volumen que no se recuperainmediatamente cuando se elimina la carga.
Los s elos de grano fino ti l 50%
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Los suelos de grano fino que contienen por lo menos 50%de limo + arcilla, pueden clasificarse con arreglo a tres
clases de compresibilidad, sobre la base de su límiteLíquido. Estas clases son las siguientes:
Compresibilidad baja: LL inferior a 30;
Compresibilidad media: LL de 30 a 50;
Compresibilidad alta: LL superior a 50.
En general, la compresibilidad es aproximadamente
proporcional al índice de plasticidad.
Mientras mayor es el IP, mayor es la compresibilidad delsuelo.
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8. COEFICIENTE DE DILATACIÓN-CONTRACCIÓN
DE LOS SUELOS
La dilatación contracción de un suelo es la cualidad que
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La dilatación-contracción de un suelo es la cualidad que
determina su cambio de volumen cuando cambian
las condiciones de humedad. Algunos suelos se contraencuando están secos y se dilatan cuando están mojados. El
cambio de volumen de la masa de suelo depende de
la magnitud del cambio de la humedad y de la cantidad y
la clase de arcilla presente en el suelo.a) Coeficiente de dilatación-contracción bajo:
arenoso franco, arena y arcilla caolinita ;
b) Coeficiente de dilatación-contracción alto:arcilla montmorillonita.
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Conceptos Fundamentales:
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Los suelos, como cualquier material, bajo ciertas solicitaciones, se
comportarán como materiales elásticos, pero en muchas veces tendrá
deformaciones mayores de las normales, por lo que será un factor predominante el considerar la plasticidad del suelo.
La resistencia de un suelo al esfuerzo cortante indica la resistencia relativa
de éste a los corrimientos de tierra bajo carga. La resistencia máxima a loscorrimientos de tierra se da en los suelos compuestos de grava limpia con
menos de 5% de limo + arcilla.
La resistencia de los suelos al esfuerzo cortante disminuye a medida que
aumentan las partículas finas. Es mínima en los suelos orgánicos de grano
fino y, por ejemplo, al construir una presa, es importante eliminar todo el
suelo orgánico para disminuir la posibilidad de corrimientos.
Relación Tensión - Deformación
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Ensayo Triaxial Convencional
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PREUBA DE RESISTENCIA AL CORTE
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ENSAYO TRIAXIAL
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POROSIDAD TOTAL Y EFICAZ
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POROSIDAD TOTAL:
mt = Volumen de huecos/volumen total
Puede expresarse en % ó en tanto por 1 (en cualquiercaso es adimensional). Es decir que 28% es equivalente a0,28, pero dejando claro cómo se está expresando, porquetambién puede existir una porosidad extremadamente bajadel 0,28%
POROSIDAD TOTAL Y EFICAZ
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Porosidad eficaz:
me = Volumen de agua drenada por gravedad / volumentotal
Se expresa igual que la porosidad total (% o entanto por 1).
Retención específica:
Diferencia entre la Porosidad total y Porosidad
Efectiva.
P id d Efi
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Porosidad Eficaz:
“El
volumen de huecos disponible para el flujo respectodel volumen total".
Rendimiento especifico:
Indica el volumen de agua que podemos obtener de unmedio poroso saturado.
Porosidad efectiva:
Se refiere al volumen de huecos disponible para lacirculación del agua.
* En ambos casos respecto del volumen total
Ejemplo:Disponemos de 1 m3 de arena seca, le introducimos agua hasta que
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Con estos datos podemos calcular:
1 m3 = 1000 dm3 ~ 1000 litrosmt = 280 /1000 =0,28 ~ 28%
me =160 / 1000=0,16~ 16%
Retención específica = 0,28 - 0,16
= 0,12 ~ 12%
esté completamente saturado (todos los poros llenos de agua).Supongamos que para ello hemos necesitado 280 litros. Después
dejamos que el agua contenida escurra libremente; supongamos querecogiéramos 160 litros. Evidentemente los 120 litros que faltan sehan quedado mojando los granos.
Aproximadamente son equivalentes: el agua que quedaadherida a los granos y que no se mueve por gravedad
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g y q p gtampoco permite el flujo.En la figura se representa en rayado el agua adherida a losgranos; los huecos que quedan (en el dibujo en blanco)representan tanto el agua extraíble como la secciónutilizable por el flujo del agua subterránea
En un laboratorio sepuede medir el specificyield, pero no existe unmétodo experimental para
obtener el valor de laeffective porosity (lasección utilizada por elflujo).
POROSIDAD PRIMARIA Y SECUNDARIA
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Al hablar de porosidad, intuitivamente se piensa en los poros de un
material detrítico, pero las rocas compactas también pueden contenercierta proporción de agua en su interior en sus fisuras. Tras suformación, estas fisuras pueden ser ocluídas por los mineralesarcillosos resultantes de la alteración, o por el contrario la disoluciónhace aumentar la abertura, a veces hasta formar amplios conductos(especialmente en calizas).
Normalmente, estas fisurasson fracturas producidas poresfuerzos tectónicos, peropueden deberse a otras
causas: enfriamiento (rocasvolcánicas), planos dedescompresión odiscontinuidadessedimentarias, etc.
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PERMEABILIDAD DEL SUELO
Permeabilidad es la propiedad que tiene el
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Permeabilidad es la propiedad que tiene el
suelo de transmitir el agua y el aire y es una
de las cualidades más importantes que han
de considerarse para la piscicultura. Unestanque construido en suelo impermeable
perderá poca agua por filtración.
Mientras más permeable sea el suelo,
mayor será la filtración. Algunos suelos son
tan permeables y la filtración tan intensa
que para construir en ellos cualquier tipo deestanque es preciso aplicar técnicas de
construcción especiales.
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Cuando se construyen diques para represamiento se deben
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Cuando se construyen diques para represamiento se debenhacer con un tipo de suelo que garantice una buena
retención del agua. La calidad del suelo tendrá quecomprobarse, teniendo presente ese aspecto.
FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDAD DELSUELO
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Los factores son: Las fisuras y cárcavas. Es difícil hallar valores
representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales.
Un estudio serio de los perfiles del suelo proporcionará una
indispensable comprobación de dichas mediciones.
Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura,
consistencia, color y manchas de color, la disposición por capas, los
poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la
roca madre y la (s) capa (s) de arcilla, constituyen la base para decidir
si es probable que las mediciones de la permeabilidad sean
representativas.
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Como se sabe, suelo está constituido por varios horizontes,y que, generalmente, cada uno de ellos tiene propiedades
físicas y químicas diferentes.
Para determinar la permeabilidad del suelo en su totalidad,
se debe estudiar cada horizonte por separado.
LA PERMEABILIDAD DEL SUELO CON RELACION A SUTEXTURA Y ESTRUCTURA
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El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia
con respecto a la tasa de filtración (movimiento del agua
hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolación
(movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el
número de los poros guardan estrecha relación con la
textura y la estructura del suelo y también influyen en su
permeabilidad
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TRANSMISIVIDAD
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Si observamos el dibujo intuimos que los dos estratosacuíferos deben proporcionar el mismo caudal: uno tiene
la mitad de permeabilidad, pero el doble de espesor que
el Otro. Efectivamente, el parámetro que nos indica lafacilidad del agua para circular horizontalmente por una
formación geológica es una combinación de la
permeabilidad y del espesor:
Transmisividad = Permeabilidad x Espesor
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Como las unidades de la permeabilidad son L / T y
del espesor L, las unidades de la Transmisividad
serán L2 / T
Por ejemplo: m2/día, o cm2/seg.
En el ejemplo mostrado en la figura, la
transmisividad en ambos casos sería de 150 m2/dia
Transmisividad Permeabilidad x Espesor
a) VARIACIÓN DE LA PERMEABILIDAD SEGÚN LATEXTURA DEL SUELO
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Por regla general, mientras más fina sea la textura
del suelo, más lenta será la permeabilidad:Suelo Textura Permeabilidad
Suelos arcillosos Fina De muy
Suelos Moderadamente fina Lenta
limosos Moderadamente gruesa a muy
Suelos arenosos Gruesa rápida
Arenosos 5
Franco arenosos 2.5
Franco 1.3
Franco arcillosos 0.8
Arcilloso limosos 0.25
Arcilloso 0.05
Permeabilidad media para diferentes texturas
de suelo en cm/hora
Ejemplo
b) VARIACIÓN DE LA PERMEABILIDAD SEGÚN LAESTRUCTURA DEL SUELO
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La estructura puede modificar considerablemente las tasas de
permeabilidad mostradas anteriormente de la forma siguiente:
PERMEABILIDAD
Gran traslape De
Laminar Ligero traslape muy lenta
amuy rápida
En bloquePrismática
Laminar
TIPO DE ESTRUCTURA
Existe la práctica general de alterar la estructura del suelo
para reducir la permeabilidad mediantela compactación por medios mecánicos de las presas detierra, con miras a reducir la filtración de agua.
ENSAYOS DE CAMPO RÁPIDOS PARA DETERMINAR LAPERMEABILIDAD DEL SUELO
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1)Excavar un
hoyo hasta laaltura de la
cintura;
2) En las primeras
horas de lamañana llenar el
hoyo con agua
hasta el borde
3)Por la
noche, partedel agua se
habrá
filtrado en el
suelo
ENSAYOS DE CAMPO RÁPIDOS PARA DETERMINAR LAPERMEABILIDAD DEL SUELO
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4) Vuelva a llenar el
hoyo con agua hastael borde y cúbralo
con tablas o ramas
frondosas
5) Si a la mañana siguiente la
mayor parte del agua
permanece en el hoyo, lapermeabilidad del suelo es
apta para construir en ese
lugar;
ENSAYOS DE CAMPO RÁPIDOS PARA DETERMINAR LAPERMEABILIDAD DEL SUELO
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6) Repita este ensayo en diferentes lugares las
veces que sea necesario de acuerdo con la
calidad del suelo
ENSAYO MÁS PRECISO DE CAMPO PARA MEDIR LAS TASAS DEPERMEABILIDAD
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1) Examine cuidadosamente los dibujos que hizo al estudiar
los perfiles del suelo;2) Basándose en la textura y la estructura, determine los
horizontes del suelo que parezcan tener la permeabilidadmás lenta;
3) Marque con un lápiz de color en sus dibujos los horizontes
del suelo que parezcan tener la permeabilidad más lenta;
ENSAYO MÁS PRECISO DE CAMPO PARA MEDIRLAS TASAS DE PERMEABILIDAD
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4) Excave un hoyo de aproximadamente 30
cm de diámetro hasta alcanzar elhorizonte superior menos permeable;
5) Recubra completamente las
paredes del hoyo con arcilla
pesada mojada o revístalas con
una lámina de material plástico, si
dispone de ella, para
impermeabilizarlas;
ENSAYO MÁS PRECISO DE CAMPO PARA MEDIRLAS TASAS DE PERMEABILIDAD
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6) Vierta agua en el hoyo hasta que ésta alcance
unos 10 cm de profundidad.
ENSAYO MÁS PRECISO DE CAMPO PARA MEDIRLAS TASAS DE PERMEABILIDAD
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7) Al principio el agua se filtrare con bastante rapidez y tendrá que
reponerla a medida que desaparece. La filtración disminuirácuando los poros del suelo se saturen de agua. Entonces podrá
medir la permeabilidad del horizonte de suelo en el fondo del
hoyo;
8) C ió d l
ENSAYO MÁS PRECISO DE CAMPO PARA MEDIRLAS TASAS DE PERMEABILIDAD
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8) Cerciórese de que el agua
contenida en el hoyo tiene unos
10 cm de profundidad como
antes. Si no es así, añada agua
hasta alcanzar esa profundidad;
9) Introduzca en el agua una vara de
medir y anote la profundidad
exacta del agua en milímetros(mm);
10) Compruebe el nivel del agua en el hoyo cada hora durante
ENSAYO MÁS PRECISO DE CAMPO PARA MEDIRLAS TASAS DE PERMEABILIDAD
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10) Compruebe el nivel del agua en el hoyo cada hora, durante
varias horas. Anote la tasa de filtración por hora. Si el agua se
filtra con demasiada rapidez, añada agua hasta alcanzarnuevamente el nivel de 10 cm. Mida con sumo cuidado la
profundidad del agua;
ENSAYO MÁS PRECISO DE CAMPO PARA MEDIRLAS TASAS DE PERMEABILIDAD
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11)Cuando las mediciones por
hora sean casi iguales, la tasa depermeabilidad es constante y
puede dejar de medir;
12)Si hay grandes diferencias en la
filtración por hora, continúe
añadiendo agua en el hoyo para
mantener la profundidad de 10cm hasta que la tasa de filtración
se mantenga casi igual;
SI LA TASA DE PERMEABILIDAD ES SUPERIOR A 5 MM/H,
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Puede deberse a que la estructura del suelo se ha
desarrollado fuertemente. En esos casos, tratar de reducir
la tasa de permeabilidad destruyendo la estructura de la
manera siguiente:
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1) Escavar el suelo del fondo del
hoyo a la mayor profundidad
posible;
2) Repita el anterior ensayo de
permeabilidad hasta que pueda
medir un valor de filtración casi
constante (véanse las diapositivas
anteriores).
3) Si d bilid d b l 4 /h
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3) Si esta nueva tasa de permeabilidad no sobrepasa los 4 mm/h.
puede considerar que este horizonte de suelo es apto para el
fondo del estanque. Sin embargo, será preciso escavar el fondo
antes de llenarlo de agua;
4) Si esta nueva tasa de permeabilidad sobrepasa los 4 mm/h, ello
puede deberse a la presencia de un horizonte de suelo
permeable debajo del horizonte en que ha realizado el ensayo.
Con frecuencia se encuentran estas capas permeables entre
capas de suelo que son semipermeables o incluso impermeables.
5) Comprobar con el ensayo siguiente:
5 1) Excave un nuevo hoyo de 30 cm de diámetro desde la
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5.1) Excave un nuevo hoyo de 30 cm de diámetro desde la
capa superior menos permeable (A) hasta la próxima
capa menos permeable (B);
5.2) Repita el ensayo de permeabilidad hasta obtener un valor de
filtración casi constante
5.3) Si esa tasa de permeabilidad no sobrepasa los 3 m m/h, puede
considerar este horizonte de suelo apto para el fondo del
estanque. No obstante, recuerde que una permeabilidad tan lenta
debe encontrarse en una capa de no menos de 0,7 a 1 m de
espesor para asegurar que la filtración a través del fondo sea
limitada
DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DEPERMEABILIDAD
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Para obtener una medición más exacta de la permeabilidad
del suelo, puede realizar el siguiente ensayo de campo que
le dará un valor para el coeficiente de permeabilidad:
DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DEPERMEABILIDAD
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1) Utilizando una barrena de
sondeo, perfore en el suelo un
hoyo de aproximadamente 1 m
de profundidad (A), en el lugar
donde desea determinar el
coeficiente de permeabiiidad;
DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DEPERMEABILIDAD
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2) Llene el hoyo de agua
hasta el borde (B/C);
3) Durante por lo menos 20 minutos (B/C),
DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DEPERMEABILIDAD
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vuelva a llenar el hoyo hasta el borde
cada cinco minutos para asegurarse deque el suelo está completamente
saturado;
4) Añada agua basta el borde del hoyo y
empiece a medir la velocidad a que
baja la superficie del agua, utilizando
un reloj para medir el tiempo y una
regla graduada en centímetros para
medir la distancia (P) entre la superficiedel agua y el borde del hoyo (D). Deje
de medir cuando la velocidad sea casi
constante;
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Ejemplo
La velocidad se hace constante
Mida exactamente la profundidad total del hoyo (H) y su diámetro
(D) Exprese todas las mediciones en metros (m):
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(D). Exprese todas las mediciones en metros (m):
H = 1,15m y D=12cm o 0,12 mPara cada una de las dos mediciones anteriores consecutivas de
tiempo/distancia, calcule el coeficiente de permeabilidad K utilizandola fórmula siguiente:
K= (D÷2) x In (h1÷ h2) / 2 (t2- t1)
Donde:
(D ÷ 2) es el radio del hoyo o la mitad de su diámetro en metros;
In = se refiere al logaritmo natural;h1 y h2 = son las dos profundidades consecutivas del agua en metros, h1 alinicio y h2 al final del intervalo de tiempo;
(t2 - t1 ) = expresa el intervalo de tiempo entre dos mediciones consecutivas,en segundos.
Nota: los valores de h se pueden calcular fácilmente como las diferencias
entre la profundidad total del hoyo (H) y los valores de P sucesivos. Para
bt K / id d t d l di i t
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obtener K en m/s cuide de expresar todas las mediciones en metros y
segundos.
Ahora compare los valores de K (en m/s) con el cuadro siguiente:
Clasesde permeabilidad de los suelos
Coeficiente de permeabilidad(K en m/s)
Límite inferior Límite superior
Permeable 2 x 10-7 2 x 10-1
Semipermeable 1 x 10-11 1 x 10-5
Impermeable 1 x 10-11 5 x 10-7
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Ejemplo
Si (D ÷ 2) = 0.12 m ÷ 2 = 0.06 m y H = 1.15 m, los cálculos de los
diferentes valores de K se hacen progresivamente de acuerdo con la
fórmula.
Nota:para obtener el logaritmo natural de (h1 ÷ h2), tendrá que
utilizar una tabla de logaritmos o una calculadora de bolsillo.
Recuerde también que10 - 6 = 0.000001 y 6.8 x 10-6 = 0.000006.
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Nota: recordar que el exponente negativo de 10 refleja el lugardecimal que hay que darle al multiplicando:
K=2X 10-3 =0,002 m/sK = 5 X 10-7 = 0,0000005 m/s
Si desea comparar el valor de K (m/s) con las tasas de permeabilidad
(cm/día)
multiplique K por 8 640 000 u 864 x 104
K = 1 x 10-5 m/s = 86.4 cm/dia
Pasos sucesivos para el cálculo de los coeficientes depermeabilidad
sobre la base de mediciones de campo
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sobre la base de mediciones de campo(para la perforación de ensayo con H = 1.15 m y D = 0.12 m)
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PROPIEDADES HIDRAULICAS
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PERMEABILIDAD Y
CAPILARIDAD
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