Meca de suelos

Relaciones granulométricas y volumétricas de un suelo

Capítulo 2

2. RELACIONES GRANULOMÉTRICAS Y DE VOLUMEN EN UN SUELO
2.1. Introducción En un suelo se distinguen tres fases constituyentes: la sólida, la líquida y la gaseosa. La fase sólida está formada por las partículas minerales del suelo (incluyendo la capa sólida adsorbida); la líquida por el agua (libre, específicamente), aunque enel suelo pueden existir otros líquidos de menor significación; la fase gaseosa comprende sobre todo el aire, pero pueden estar presentes otros gases (vapores sulfurosos, anhídrido carbónico, etc). Las fases líquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacíos (Vv), mientras que la fase sólida constituye el volumen de sólidos (Vs ). Se dice que un suelo es totalmente saturadocuando todos sus vacíos están ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular de solo dos fases, la sólida y la líquida. Es importante considerar las características morfológicas de un conjunto de partículas sólidas, en un medio fluido. Eso es el suelo.
• • •

Aire Agua

Gaseosa Líquida

A W

Sólidos

Sólida S

Fase sólida: Fragmentos de roca, mineralesindividuales, materiales orgánicos. Fase líquida: Agua, sales, bases y ácidos disueltos, incluso hielo. Fase gaseosa: Aire, gases, vapor de agua.

Figura 2.1. Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus 3 fases.

Las relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo (fases sólida, líquida y gaseosa), permiten avanzar sobre el análisis de la distribución de las partículas portamaños y sobre el grado de plasticidad del conjunto. En los laboratorios de mecánica de suelos puede determinarse fácilmente el peso de las muestras húmedas, el peso de las muestras secadas al horno y la gravedad específica de las partículas que conforman el suelo, entre otras. Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicación en la Mecánica de Suelos para el cálculo deesfuerzos. La relación entre las fases, la granulometría y los límites de Atterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento. Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen. El suelo es un modelo discreto y eso entra en la modelación con dos parámetros, e y η (relación de vacíos y porosidad), y con las fases. El agua adherida a la superficie de las partículas, entra en la fasesólida. En la líquida, sólo el agua libre que podemos sacar a 105 °C cuando, después de 24 o 18 horas, el peso del suelo no baja más y permanece constante. 2.2. Fases, volúmenes y pesos En el modelo de fases, se separan volúmenes V y pesos W así: Volumen total VT, volumen de vacíos VV (espacio no ocupado por sólidos), volumen de sólidos VS, volumen de aire VA y volumen de agua VW . Luego VT = VV+VS (2.1)

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Relaciones granulométricas y volumétricas de un suelo

Capítulo 2

y VV = VA +VW . (2.2)
VA VV VT VS S WS VW A W WA WW WT

En pesos (que es diferente a masas), el del aire se desprecia, por lo que W A = 0. El peso total del espécimen o mu estra WT es igual a la suma del peso de los sólidos WS más el peso del agua WW; esto es W T = W S + W W. (2.3)

2.3. Relaciones devolumen: η, e, DR , S, CA 2.3.1. Porosidad η. Se define como la probabilidad de encontrar vacíos en el volumen total. Por eso 0 < η < 100% (se expresa en %). En un sólido perfecto η = 0; en el suelo η ≠ 0 y η ≠ 100%.

Volúmenes

Pesos

Figura 2.2 Esquema de una muestra de suelo, en tres fases o húmedo, con la indicación de los símbolos usados: En los costados, V volumen y W peso. Las letrassubínice y dell centro, son: A aire, W agua y S sólidos

η=

VV * 100 (%) VT

(2.4 )
VV VS

2.3.2. Relación de vacíos e. Es la relación entre el volumen de vacíos y el de los sólidos. Su valor puede ser e > 1 y alcanzar valores muy altos. En teoría 0 < e à ∞.

e=

(2.5)

El término compacidad se Estado más suelto. refiere al grado de acomodo η = 47,6%; e = 0,91 alcanzado por las...