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Semana 13:








I. CONTRACCIÓN DE SUELOS FINOS, FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO EN LOS SUELOS:
I.1. Contracción en suelos finos:
Un suelo saturado exhibe primeramente una superficie brillante, que cambia a opaco al formarse por evaporación, los meniscos cóncavos en cada poro. Al irse evaporando el agua, va disminuyendo el radio de curvatura de esos meniscos yaumentando, por lo tanto, la presión capilar sobre las partículas sólidas, que por este efecto, se comprimen. La evaporación seguirá disminuyendo el radio de curvatura de los meniscos y comprimiendo la estructura del suelo, hasta un punto en que la presión capilar ser incapaz de producir mayor deformación; en ese momento comenzará la retracción de los meniscos hacia el interior de la masa de suelo.Macrofísicamente ese momento está señalado por el cambio de tono del suelo, de oscuro a más claro.

Fig. 2.1.1
En el suelo los poros y canalículos ocupados por el agua no son de tamaño uniforme, sino que varían entre amplios límites, por lo que el agua no se retraerá al mismo tiempo hacia al interior de la masa, comenzando el proceso en los poros de mayor diámetro. Estadísticamente puede decirseque toda la gama de diámetros de los canalículos existentes se presentan a lo largo de un capilar, en una distancia relativamente pequeña a partir de la superficie. Esta distancia puede ser del orden de 2.5 cm, en arenas gruesas, pero en arcillas ordinarias, con diámetros de poro comprendidos entre 0.1 y 0.001 de micra, todos ellos se presentan a una distancia del exterior no mayor que una fracciónde milímetro.
Por lo tanto, aun cuando una de las aberturas de la superficie corresponda al mayor diámetro que pueda encontrarse en la muestra total de suelo, el menisco necesitará retraerse muy poco para llegar a una zona de pequeño diámetro, en la cual pueda desarrollar esfuerzos de tensión importantes. Finalmente, cada menisco se retirará al diámetro de poro más pequeño para el que un meniscototalmente desarrollado produzca en el suelo la máxima presión capilar que pueda deformar la estructura al máximo. En ese instante, con su máxima contracción alcanzada bajo esa máxima presión capilar que el agua ejerce, el suelo habrá llegado a su límite de contracción. Cualquier evaporación posterior hará que los meniscos se retraigan hacia el interior sin más incremento en la presión capilar,pues el diámetro de los poros ya no disminuye.
Nótese que en el límite de contracción el suelo sigue saturado si estaba saturado al comienzo del proceso de la evaporación, pues aunque dicha evaporación le ha hecho perder agua, esta pérdida está exactamente compensada por la pérdida de volumen de vacíos causada por la compresión capilar; un gramo de agua evaporada corresponde a un de contracciónvolumétrica.
Una manera sencilla de visualizar el proceso de secado de un suelo fino es la que se expone a continuación:
Supongamos una charca formada por agua de lluvia que tiene arcilla en suspensión y que por efecto del sol se va secando, la arcilla en suspensión, formará por la tanto la capa superior de la superficie expuesta del suelo una vez que el agua se ha evaporado completamente. Amedida que el sol sigue irradiando calor, más cantidad de agua se irá evaporando y ahora será a expensar del agua de los capilares del suelo, es este momento, veremos como la pequeña capa de arcilla, de solo algunos milímetros, que había estado en suspensión en el agua comienza a contraerse por acción de las presiones capilares.
Observamos además que la contracción no será igual en ambas caras yque será mayor en la cara superior donde el sol actúa en forma directa, lo que hace que los capilares de esta acara sufran un secado más importante que en la cara posterior y ejerza mayor esfuerzo de contracción sobre las partículas de arcilla con lo cual se produce una contracción diferencial, que se traduce en la curvatura de la capa, que a su vez hace que la misma se rompa en trozos muy...