D1...Fases Suelo Saturado y Sumergido

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

FASES DE UN SUELO SATURADO Y DE UN SUELO SUMERGIDO

Mecánica de suelos I

Cajamarca, setiembre del 2014


Suelo saturado Se encuentra sobre el nivel freático y todos sus vacíos están ocupados por agua, por lo tanto consta solo de dos fases, la sólida y la líquida.




Modelo de fases de la muestra



Pesos • Peso total Wt • Peso de sólidos Ws • Peso del agua Ww Wt = Ws + Ww




Modelo de fases de la muestra 

Volúmenes • Volumen total Vt • Volumen de sólidos Vs, • Volumen de agua Vw. • Volumen de vacíos Vv

( Vv = Vw ) Vt = Vs + Vw




Determinación del peso total y de las fases de la muestra de suelo saturado • Peso total de la muestra: Wm Se determina pesando la muestra inmediatamente después que se extrae del estrato en estudio • Peso de la fase sólida: Ws Se determina de dos maneras

- Forma directa Toda la muestra se seca a una temperatura de 105 °C durante 24 horas y se lo pesa. Mecánica de suelos I



- Forma indirecta Determinando el peso total de la muestra húmeda (Wm) y el contenido de humedad (w%), de una muestra representativa

Ws =

Wm

.

1 + w% / 100

•

Peso de la fase líquida: Ww Se determina por diferencias de pesos Ww = Wm – Ws Mecánica de suelos I



Determinación del volumen total y de las fases de una muestra de suelo saturado • Volumen total de la muestra: Vm

- Suelo fino Se utiliza el método volumétrico que

consiste

muestra

del

en

extraer

suelo

con

una un

muestreador cilíndrico. El volumen del cilindro es igual al volumen de la muestra.




- Suelo grueso Se utiliza el método de reemplazo de arena, el cual consiste en hacer un hoyo en el suelo y llenarlo con arena de densidad conocida, determinar el peso de arena que ingresa al hoyo y con estos datos se determinar el volumen Vm = War Da War: peso de la arena que ingresa al hoyo Da: densidad de la arena




• Volumen de la fase sólida: Vs

- En forma directa La muestra extraída con el muestreador cilíndrico se seca durante 24 horas a 105°C de temperatura, se coloca en un recipiente lleno de mercurio, el mercurio desplazado se pesa Vs = Peso del mercurio desplazado Peso especifico del mercurio El volumen del mercurio desplazado es igual al volumen de la muestra, Peso especifico del mercurio: 13.86 gr/cm3 Mecánica de suelos I



- En forma indirecta Determinando el peso de la fase sólida y el peso especifico de sólidos mediante la fiola para suelos finos y mediante la balanza hidrostática para suelos granulares de las muestras representativas Vs =

Ws

γ s Ws: peso de la fase sólida

γ s: peso específico de los sólidos Mecánica de suelos I



• Volumen de la fase líquida: Vw El volumen de la fase líquida es igual al peso de la fase líquida, debido a que la densidad del agua en el suelo se considera igual a 1 gr/cm3,

Vw = Ww




•

Volumen de vacíos: Vv El volumen de vacíos comprende solo el volumen de la fase líquida

Vv = Vw




Relaciones gravimétricas y volumétricas Relaciones gravimétricas



•

Contenido de humedad: W (%) W = Ww Ws

•

Peso específico de la masa del suelo (densidad natural): γ γm γ m = Wm Vm

• Peso específico seco: γ γd

γ m = Ws Vm •

Peso específico de sólidos: γ γs γ s= Ws Vs Mecánica de suelos I


Facultad de Ingeniería y Arquitectura 

Relaciones volumétricas • Relación de vacíos: e e = Vw Vs

* 100 (%)

• Grado de saturación: Gw Gw = Vw Vw

•

* 100 = 100%

Porosidad: h h=

Vw

*100

Vm Mecánica de suelos I



Otras fórmulas de relaciones gravimétricas y volumétricas en suelos saturados • Relación de vacíos e = w * Ss w : contenido de humedad Ss: peso específico relativo de sólidos

• Peso específico de la masa del suelo

γ m = [ n + (1 – n) * Ss] * γ w n : porosidad Ss : peso específico relativo de sólidos γ w : peso específico del agua = 1 gr/cm3 Mecánica de suelos I



Ejemplo De una muestra de suelo saturado, mediante ensayos de laboratorio se determinó los siguientes datos: - Peso total de la muestra: 1526 gr - Peso seco de la muestra: 1053 gr - Peso específico de sólidos: 2.70 gr/cm3 Determinar relación de vacios, porosidad, contenido de humedad y densidad natural




Suelo sumergido Se encuentra bajo el nivel freático por lo tanto todos sus vacíos están ocupados por agua. Estos suelos al igual que los suelos saturados solo presentan dos fases, la sólida y la líquida.

Los pesos y volúmenes se determinan igual que los suelos saturados Mecánica de suelos I



Relaciones gravimétricas de suelos sumergidos

• Peso específico de sólidos

g’s =

•

gs - 1

Peso específico de la masa del suelo

g’m = gm - 1 γ ’m = (Ss-1) γ d Ss




Ejemplo Una muestra de suelo sumergido, mediante ensayos de laboratorio e determinó los siguientes datos -Peso total de la muestra: 1530 gr - Volumen total de la muestra 870 cm3 -Peso específico de sólidos: 2.72 gr/cm3, sin considerar sumergido -Contenido de humedad: 46.42 % Determinar peso especifico de la masa del suelo y peso especifico de sólidos



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