Relacion de Fases Sivakugan SC

Relaciones de Fases
Por: Dr. N. Sivakugan
Traducción y Complemento:
Ing. Sandra X. Campagnoli M.
SIVA

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Relaciones de Fases

El suelo es un sistema discreto constituido
por – partículas sólidas (Minerales u
orgánicas) denominada Fase Sólida y
poros o vacíos entre partículas que bien
pueden
estar
ocupados
total
o
parcialmente por agua – Fase Líquida, o
por aire – Fase Gaseosa.Aire

Agua

Sólido
SIVA

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FASES EN EL SUELO

SIVA

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Relaciones de Fases
Aire

Partículas
Sólidas

Agua
Volumen
Total
Vacíos
Sólidos

Condición Real

SIVA

Condición Idealizada

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Relaciones de Fases

Water

Solid

Suelo Saturado
SIVA

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Relaciones de Fases

Air

Solid

Suelo Seco
SIVA

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Objetivos

Paracalcular las masas (o los pesos) y los
volúmenes de las tres fases del suelo.

Notación
M = masa o peso
V = volumen
s = sólidos
w = agua
a = aire
v = vacíos
t = total

SIVA

Va

aire

Vw

agua

Ma=0

Vv
Mw
Mt

Vt
Vs

sólidos

Ms

Diagrama de Fases

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Definiciones – Relaciones Gravimétricas
Contenido de Agua o Contenido de Humedad
(w) es una medida de la cantidad de agua
presente enel suelo.

MW
w
MS

X 100%

Expresada como porcentaje.
Rango Teórico = 0 – Infinito

Va

aire

Vw

agua

Ma=0

Vv
Mw
Mt

Vt
Vs

sólidos

Ms

Rango Típico = 0 – 100+%.

SIVA

Diagrama de Fases

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Definiciones – Relaciones Volumétricas
Relación de Vacíos (e) es una medida del volumen
de vacíos en el suelo. Ampliamente usado para
describir los cambios de volumen bajo carga –compresibilidad del suelo.

VV
e
VS
e : Puede tener valores > 1,0,

especialmente
en
suelos
finos. Para Arenas naturales
varia entre 0,5 – 0,8

SIVA

Va

aire

Vw

agua

Ma=0

Vv
Mw
Mt

Vt
Vs

sólidos

Ms

Diagrama de Fases 9

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Definiciones – Relaciones Volumétricas
Porosidad (n) es también una medida de la
cantidad de vacíos, expresada en porcentaje.

VV
n
VT

Rango Típico: 20% – 95%SIVA

aire

Vw

agua

Ma=0

Vv

X 100%

Rango Teórico: 0 – 100%

Va

Mw
Mt

Vt
Vs

sólidos

Ms

Diagrama de Fases10

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Definiciones – Relaciones Volumétricas
Grado de Saturación (S) es el porcentaje del
volumen de vacíos que se encuentran llenos de
agua.

VW
S
VV

X 100%

Va

air

Vw

water

Ma=0

Vv
Mw
Mt

Vt
Rango: 0 – 100%
Vs
Seco

SIVA

soil

Ms

Saturado
Diagrama de Fases11Copyright©2001

Un Ejemplo Simple

En esta ilustración, si se tiene a escala
e=1
n = 50%

aire

agua

S = 50%
sólidos

SIVA

Diagrama de Fases12

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Definiciones – Relaciones Masa -Volumen
Densidad (t) masa por unidad de volumen del
suelo en su condición

MT
m 
VT

Va

aire

Vw

agua

Ma=0

Vv
Mw

Unidades: t/m3, g/ml, kg/m3 Vt

Mt
Vs

SIVA

sólidos

Ms

Diagrama de Fases13Copyright©2001

Definiciones – Relaciones Masa -Volumen
Densidad Saturada (sat) es la densidad del
suelo cuando sus vacíos se encuentran
completamente llenos de agua.
Densidad Sumergida (’) es la densidad efectiva
cuando el suelo se encuentra sumergido en
agua.
El peso efectivo W´del suelo sumergido experimentando un empuje
U sera:

W ´ Ws  U  (Wt  Ww )   w gVs  Wt   w g (Vw  Vs )

’ =sat - w
SIVA

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Definiciones – Relaciones Masa -Volumen
Densidad Seca (d) es la densidad del suelo,
cuando este se encuentra en estado seco.

MS
d 
VT

Va

aire

Vw

agua

Ma=0

Vv
Mw

Unidades: t/m3, g/ml, kg/m3 Vt

Mt
Vs

SIVA

sólidos

Ms

Diagrama de Fases15

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Definiciones – Relaciones Peso -Volumen
Los Pesos Unitarios () Bulk, saturado, seco y
sumergido sedefinen de manera similar.
Se usan pesos - fuerzas (kN) en lugar de masas (kg).
 = g
N/m3

kg/m3

m/s2

Peso específico relativo de los sólidos (Gs)
típicamente varia entre 2,6 y 2,8.

SIVA

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SIVA

Typical Unit weights

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Specific Gravity

Specific Gravity 

Weight of a Subs tan ce
Weight of an Equal Volume of Water

SpecificGravity

Unit Weight of a...