geotecnia

CAPITULO 4
Relaciones volumétricas y gravimétricas en un suelo
4.1 fases de un suelo:
Fase solida esta constituida por materia mineral y organica.
Fase liquida está constituida por agua en general, aunque lgunas veces de aceite.
Fase gaseosa fundamentalmente aire.
En relación con el volumen total de la masa del suelo, que se separe en la mente, para operaciones matemáticas, en trespartes:
Volumen de los solidos
Volumen del agua
Volumen del aire
La porosidad, las densidades, el contenido del agua y el grado de saturación son unas propiedades de los suelos que deben tenerse en cuenta cuando se establecen relaciones numéricas entre los volúmenes y los pesos de las distintas fases.
Estas propiedades numéricas se llaman:
Relaciones volumétricas: volumen a volumen
Relacionesgravimétricas: peso a peso, peso a volumen.
4.2 Definiciones:
Porosidad: (n) relación en porcentaje del volumen de vacíos al volumen total.
n= Vv/V * 100
Vacíos: espacio no ocupado por sólidos, pueden estar llenos de agua.
Relación de vacíos o índice de poros: (e) relación del volumen de vacíos al volumen de los sólidos.
e= Vv/Vs
Contenido de humedad: relación en porcentaje, del peso delagua que contiene el suelo al peso de los sólidos.
Existen el agua en distintas formas en un suelo; una de ellas es la del agua gravitacional, que puede moverse libremente en el suelo por la acción de la gravedad; existe también el agua higroscópica que se debe a la humedad de la atmosfera; también está el agua adsorbida que es el agua ligada a las superficie de las partículas muy finas.
Gradode saturación: (S) es la relación en porcentaje, del volumen del agua al volumen de poros. Se dice que el suelo está saturado si el agua llega a llenar por completo los poros.
S= Vw/Vv *100
Contenido del aire: (ac) es la relación en porcentaje, del volumen de aire al volumen de vacíos o poros. El contenido del aire y el grado de saturación suman cien por ciento.
ac= Va/Vv*100
Gravedadespecífica: es la relación del peso unitario del material solido o liquido al peso unitario del agua destilada a 4ºC.
Densidad de los sólidos: (Ys) es la relación del peso de los sólidos al volumen de los mismos.
Ys: Ws/Vs
Gravedad especifica de los sólidos: (G) (Gs) es la relación de la densidad de los sólidos, Ys, a la densidad del agua, Yw.
G=Ys/Yw= Ws/Vs.YwDensidad del suelo: (Y) puede referirsetanto a la densidad humeda como a la densidad seca.
Densidad húmeda del suelo: (Yh o Ym) relación del peso total de la masa del suelo (sólidos más agua) a su volumen total (sólidos más poros)
Yh=Ws+Wm/V
Densidad seca del suelo: (Yd) relación del peso de los sólidos a volumen total de la masa del suelo.
Yd= Ws/V
Densidad saturada: (Ysat) se llama así a la densidad húmeda del suelo saturado.Densidad sumergida: (Y`) se obtiene después de restar del peso total de la masa del suelo la fuerza hacia arriba debido al empuje, y dividir luego por el volumen total.
(Ws+Ww)-VYw/V=Ws+Ww/V
Índice de densidad, densidad relativa, de arenas (o de cascajos): Id,Dr e es la relación de vacíos “actual”, es decir, la que tiene la arena en un momento dado.
Id=emax-e/emax-emin
emax: es la relación devacíos que corresponden al estado mas flojo posible de la arena.
emin: es el índice de poros que corresponden al estado mas denso de la arena.
4.3 Fórmulas que ligan relaciones volumétricas y gravimétricas de un suelo
Deducción de: n=e/1+-e; e=n/1-n
Deducción de: e=wG/S
w=Ww/Ws=Vw.Yw/Vs.G.Yw=Vv.S/Vs.G=eS/G por lo tanto e=wG/S
Deducción de: Yd=GYw/1+eYd=Ws/V=Vs.G.Yw/Vs+Vv=GYw/1+Vv/Vs=GYw/1+e por lo tanto e=GYw/Yd -1
Deducción de: Yh=Yd(1+w)
Yh=Ws+Ww/V=Ws+wWs/V=Ws/V(1+w)=Yd(1+w)
Deduccion de: Yh=GYw/1+e(1+w) por lo tanto
Yh=Yd(1+w)=(GYw/1+e)(1+w)
Deduccion de: Ysat: G+e/1+e*YwYh=GYw/1+e*(1+w); para el suelo saturado: e=wG/S se transforma a: e=wG por lo tanto Yh= GYw/1-e*(1+e/G)=(G+e)Yw/1+e
4.4 valores numéricos corrientes de las relaciones anteriores
De la porosidad n:...