Relaciones Volumetricas En Geotecnia

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura
Unidad Zacatenco

Relaciones Volumétricas y Gravimétricas
Propiedades Índice de suelos Geotecnia

Almno. José Luis García Salas Prof. Dr. Celestino Valle Molina Tarea No 1

1.- Objetivo
Analizar las relaciones volumétricas y gravimétricas de agregados de suelos, las cuales nos permitirán definircuantitativamente las propiedades de un suelo, sus condiciones en las que se encuentra y su comportamiento físico y mecánico; ya que son de gran importancia para el cálculo de los esfuerzos.

2.- Alcances.
Identificar el sistema de fases que componen al elemento suelo, así como las relaciones volumétricas y gravimétricas existentes entre ellas, planteadas con la ayuda de ecuaciones sencillas y practicas; afínde poder medir las magnitudes de estas fases y las relaciones entre estas.

3.- Introducción.
En el sentido general de la ingeniería, suelo se define como el agregado no cementado de granos minerales y materia orgánica descompuesta (partículas sólidas) junto con el líquido y gas que ocupan los espacios vacíos entre las partículas sólidas.

Fig. 1 Estados en los que se pueden encontrar lossuelos en condiciones naturales.

En la fig. 1 observamos que en condiciones naturales podemos encontrar al suelo en:    Estado Seco: En el cual los espacios entre las partículas solidas están vacios (ocupados por aire y/o gases). Estado Parcialmente Saturado: En el cual los espacios entre las partículas solidas están ocupados por agua y aire/gases. Estado Saturado: Los espacios están ocupadoscompletamente por agua.

4.- Marco Teórico.
4.1 Fases del suelo.
En los suelos se distinguen tres fases que conforman al suelo:  Solida.- Partículas minerales  Liquida.- Generalmente agua  Gaseosa.- Generalmente aire. Entre estas fases es preciso definir un conjunto de relaciones que se refieren a sus pesos y volúmenes, las cuales sirven para establecer la nomengratura y para contar conconceptos mensurables. Para desarrollar las relaciones peso-volumen de un suelo, las tres fases pueden separarse como se muestra en la fig. 2 acotando los pesos y volúmenes.

Fig. 2 (a) Elemento de suelo en condiciones naturales. (b) las tres fases del elemento suelo, por separado. Estado parcialmente saturado

El Volumen Total de la muestra de suelo queda expresada de la siguiente manera:

V=Va + Vw + Vs ó V= Vv + Vs
En donde: Vs= Volumen de los sólidos. Vv= Volumen de Vacios. Vw=Volumen de agua en los vacios. Va= Volumen de aire en los vacios. V= Volumen Total

Suponiendo que el peso del aire es despreciable, podemos dar el Peso Total de la muestra como:

W= Ws + Ww
En donde: Ws= Peso de los sólidos. Ww= Peso del agua. Siguiendo la mecánica de separar el suelo en sus fasesidealizaremos las condiciones teóricas del estado seco y saturado como sigue en la fig. 3 acotando las relaciones volumen-peso.

Fig. 3 (a) Fases del suelo, Estado Saturado (b) Fase del suelo, Estado Seco

4.2 Relaciones fundamentales
Las relaciones que se dan a continuación son importantísimas, las cuales permiten definir cuantitativamente las propiedades de un suelo, sus condiciones y sucomportamiento físico y mecánico; bases para los cálculos de los esfuerzos. Estas relaciones las podemos clasificar como:   Relaciones volumétricas. Relaciones gravimétricas.

4.2.1 Relaciones Volumétricas.
Representan conceptos cuya variación sirve para describir fenómenos importantes: a. Relación de vacios (Oquedad o Índice de poros)

La relación puede variar teóricamente de 0 ( cuando Vv=0)a ∞ (valor correspondiente a un espacio vacío) En la práctica no suelen hallarse valores menores de 0.25, ni mayores de 15. b. Porosidad

Esta relación puede variar de 0% a 100%. Los valores reales pueden oscilar entre 20% y 95% c. Grado de saturación

Varia de 0 (suelo seco) a 100% (suelo totalmente saturado)

4.2.2 Relaciones Gravimétricas
Representan conceptos cuya variación sirve...