suelos

EL SUELO COMO SISTEMA DE PARTÍCULAS

Si examinamos un puñado de arena de playa, se advierte a simple vista que el suelo se compone de granos independientes. Lo mismo puede decirse de todos los suelos, aunque muchas partículas de suelos son tan pequeñas que se requieren las técnicas microscópicas más refinadas para distinguirlas. Las partículas discretas que constituyen un suelo no estánunidas tan fuertemente como los cristales de un metal y por tanto pueden moverse con relativa libertad, unas respecto a otras. Las partículas de suelo son sólidas y no se pueden mover con la misma facilidad que los elementos de un fluido. Así pues el suelo es intrínsecamente un sistema de partículas. Esta es la propiedad básica que distingue la mecánica de suelos de la mecánica de sólidos y fluidos.De hecho, la ciencia que trata el comportamiento esfuerzo-deformación del suelo puede denominarse mecánica de sistemas de partículas, o sistemas discontinuos.

NATURALEZA DE LA DEFORMACIÓN DEL SUELO

La deformación general de una masa de suelo será, en parte, el resultado de las deformaciones individuales y, en parte, la consecuencia del deslizamiento relativo entre partículas. Lacontribución principal a la deformación general se debe al deslizamiento entre partículas, junto con la reorganización de las mismas. El esqueleto mineral del suelo por lo regular es bastante deformable, debido al deslizamiento y reorganización de las partículas, aun cuando las partículas individuales sean muy rígidas.
De allí, la primera consecuencia de la naturaleza discontinua del suelo: la deformaciónde una masa de suelo viene controlada por las interacciones entre partículas individuales, especialmente por el deslizamiento entre las mismas. Debido a que el deslizamiento es una deformación no lineal e irreversible, se puede esperar que el comportamiento esfuerzo-deformación del suelo también sea marcadamente no lineal e irreversible. Además, el estudio de los fenómenos producidos en lospuntos de contacto resulta fundamental para el estudio de los suelos e, inevitablemente tendremos que ocuparnos de conceptos tales como la fricción y adhesión entre partículas.
Por supuesto, en una masa de suelo existe un sinnúmero de puntos de contacto individuales. Por ejemplo, en 1 cm3 de arena fina el número de contactos será del orden de 5 millones. Por tanto, es imposible plantear una leyesfuerzo-deformación de un suelo, considerando el comportamiento en los contactos, aunque pudiéramos describir exactamente lo que sucede en cada uno de ellos. Por esta razón, es necesario basarse en medidas de experimentación directa sobre las propiedades de sistemas con gran número de partículas. De todos modos, el estudio del comportamiento en puntos de contacto típicos aún desempeña un papelimportante: sirve como guía para entender e interpretar las medidas experimentales directas. Esto puede relacionarse con el estudio de los metales: el conocimiento del comportamiento de un cristal individual y de las interacciones entre cristales, permiten entender el comportamiento de la masa metálica y la forma de mejorar las propiedades de la misma.


COMPORTAMIENTO DE LA FASEINTERSTICIAL: INTERACCIÓN QUÍMICA

Los espacios que quedan entre las partículas de suelo se denominan vacíos, huecos, poros o intersticios. Estos poros suelen estar ocupados por aire y/o agua (con o sin materiales disueltos). Así pues, el suelo es intrínsecamente un sistema de varias fases, formando una fase mineral denominada esqueleto mineral más una fase fluida o fluido intersticial.
La naturaleza delfluido intersticial tiene influencia sobre la magnitud de la resistencia al deslizamiento entre dos partículas, dada la naturaleza química de la superficie de contacto. De hecho, en el caso de partículas de suelo muy delgadas, el fluido intersticial puede penetrar completamente entre las partículas (Fig. 1). Aunque estas partículas ya no están en contacto en el sentido usual, aún permanecen...