MECÁNICA DE SUELOS 1

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GEOLOGIA APLICADA
SUELOS - ORIGEN
En la Ingeniería Civil se debe conocer el contexto
geológico del suelo, e incluso el climatológico y agrologico.
Sin ese conocimiento, se producirán incógnitas que
pueden traducirse en pérdidas de oportunidades y fallas
para el Diseño de un proyecto durante sus fases de inicio y
desarrollo, al desconocer propiedades inherentes y
sobretodo, que pudiesen incorporar elementos de riesgo
para el mismo, por omitir estas circunstancias
fundamentales intrínsecas y ambientales.
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SUELOS -ORIGEN
GENERALIDADES:
Suelo, en Ingeniería Civil, son los sedimentos no consolidados de partículas
sólidas, fruto de la alteración de las rocas, o suelos transportados por agentes
como el agua, hielo o viento con contribución de la gravedad como fuerza
direccional selectiva, y que pueden tener materia orgánica. El suelo es un
cuerpo natural heterogéneo.
La mecánica de suelos es la aplicación de la “mecánica” a los problemas
geotécnicos, y estudia las propiedades, comportamiento y utilización del suelo
como material estructural, de tal modo que las deformaciones y resistencia del
suelo ofrezcan seguridad, durabilidad y estabilidad de las estructuras
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SUELOS -ORIGEN
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¿QUÉ ES EL SUELO?
 El suelo es una mezcla de minerales, materia
orgánica, bacterias, agua y aire.
Se forma por la acción de la temperatura, el agua,
el viento, los animales y las plantas sobre las rocas.
Estos factores descomponen las rocas en partículas
muy finas y así forman el suelo
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SUELOS - ORIGEN
La estructura del suelo puede ser natural (la del suelo “in situ”), como un
talud, canal en tierra o artificial (suelo como material de construcción),
como un terraplén o un relleno.
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CONCEPTOS Y/O DEFINICIONES MANEJADOS EN SUELOS
Saprolito: Suelo que mantiene la estructura de la roca madre.
Regolito: Material suelto constituido por partículas de roca.
Suelo residual: El que se forma sobre la roca madre (autóctono).
Suelo transportado: El que se forma lejos de la roca madre (alóctono).
Lixiviación: Remoción de material soluble del suelo por agua
infiltrada.
Humus: Residuo de la descomposición de tejidos orgánicos, que da el
color al suelo.
Relictos: Estructuras heredadas por el suelo, de la roca madre
(diaclasas, etc.).
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SUELOS -ORIGEN
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CONCEPTOS Y/O DEFINICIONES MANEJADOS EN SUELOS
Eluvión: Depósito in situ (autóctono). Origina talus y coluviones.
Coluvión: Depósito de ladera; proviene de los movimientos masales
(del talus).
Aluvión: Depósito de corriente (alóctono).
Subsidencia: Hundimiento por presencia de cavernas kársticas o fallas
activas.
Fixible: Que se exfolia, es decir, se separa en láminas delgadas.
Abrasión: Efecto de lija sobre las rocas, producido por viento, olas,
glaciares, ríos.
Gelivación: Agrietamiento del suelo por acción del hielo.
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SUELOS – ETAPAS EN LA FORMACIÓN
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Etapas y Procesos en la Formación del Suelo
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SUELOS – ETAPAS EN LA FORMACIÓN
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LOS FACTORES DE FORMACION Y EVOLUCION DEL SUELO
SON:
 Material Parental: Permeabilidad y constituyentes minerales de la
roca madre.
 Tiempo: El clímax puede ser de decenas a miles de años. Por ejemplo
siglos.
 Topografía: Pendientes, drenaje; orientación de la ladera y barreras
topográficas.
 Formadores biológicos: Micro y macro fauna como fuente de humus.
 Clima: Temperatura, balance hídrico, intensidad de acción y velocidad
de procesos.
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SUELOS – ETAPAS EN LA FORMACIÓN
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Etapas y Procesos en la Formación de las Arcillas
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SUELOS – ETAPAS EN LA FORMACIÓN
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LOS FACTORES DE FORMACION Y EVOLUCION DE LAS ARCILLAS:
Dependiendo de los Factores de Formación y Evolución del Suelo- FFES-, estos
son los tres grupos de arcillas y otros materiales térreos, derivados de la
alteración de los Silicatos.
 Caolinita: Es estable y se da en clima tropicales drenados. Estas arcillas son
moderadamente plásticas, de mayor permeabilidad y mayor fricción interna.
 Illita: Se da en clima Seco y frio y esta entre poco y medianamente estable. El
coeficiente de fricción interno y la permeabilidad son menores que en la
caolinita y mayores que en la montmorillonita.
 Montmorillonita: Muy inestable y se da en climas secos o húmedos mal
drenados. Además de ser expansiva, la montmorillonita es muy plástica y se
contrae al secarse, mejorando su resistencia y haciéndose impermeable.
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SUELOS
Depósitos: El nombre de los depósitos depende del agente, el lugar y su
estructura. El geólogo debe reconocer y advertir las propiedades
ingenieriles de un depósito, como su densidad, resistencia,
permeabilidad, naturaleza, etc., recurriendo al análisis de su génesis y
a los materiales y procesos que lo explican:
 Por el agente: Coluvial (gravedad), eólico (viento), aluvial (agua),
glaciar (hielo).
 Por el lugar: Palustre (pantanos), marino (mar), lacustre (lagos),
terrígenos (continentes).
 Por la estructura: clástico (fragmentos), no clástico (masivo).. 12
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SUELOS – CONOS ALUVIALES
Un abanico aluvial o cono de deyección, es en geología una forma del
terreno o accidente geográfico formado cuando una corriente de agua que
fluye rápidamente entra en una zona más tendida y su velocidad
disminuye, extendiéndose su cauce en abanico, en general a la salida de
un cañón en una llanura plana. Su vista en planta presenta el aspecto de
un abanico y se origina a partir de la sedimentación de la carga sólida
transportada por una corriente fluvial, allí donde ésta pierde súbitamente
fuerza debido a la brusca disminución de la gradiente topográfica que se
produce cuando un río que corre por entre las montañas alcanza la
llanura del pie de monte o por otra causa parecida desde el punto de vista
hidrodinámico, como cuando una corriente tributaria alcanza un valle de
menor gradiente.
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SUELOS – CONOS ALUVIALES
En un abanico aluvial o cono de deyección, su perfil radial es cóncavo,
mientras que su perfil transversal es marcadamente convexo. En la descripción
de abanicos aluviales se utiliza la siguiente subdivisión: zonade cabecera,
correspondiente a la parte más cercana al ápice asociada normalmente a
conglomerados y clasto de tamaño, zona de cuerpo, presentando normalmente
alternancia de conglomerados con areniscas y la zona de pie del abanico
correspondiente a zonas distales que puede interdigitarse con otros ambientes
sedimentarios, que puede ser caracterizada a la alternancia de areniscas con
estratificación cruzada. La pendiente general varia entre 5° y 10° en la zona de
la cabecera y de 1° a 2° en el pie, existiendo una correlación positiva entre
pendiente del abanico y calibre del sedimento; y se diferencia con la de un rio
porque esta es siempre mayor.
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SUELOS – CONOS ALUVIALES
La siguiente es la clasificación comúnmente más
utilizada para describir abanicos aluviales:
 Abanicos húmedos. Con corrientes (semi) perenne
pueden cubrir miles de kilómetros cuadrados y cuentan
también con gradientes más bajos, normalmente
menores a 1º. En estos existe un predominio de flujos
fluidos.
 Abanicos secos o áridos. Con escurrimiento
esporádico, está dominado por flujo de detritos.
Normalmente se desarrollan a lo largo de los escarpes
de falla y en grabens, donde el tectonismo renovado,
lleva a repetirse la sedimentación. Pueden cubrir unas
pocas decenas de kilómetros cuadrados y puede mostrar
gradientes globales de más de 3º. 15
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SUELOS – COLUVIALES
Un coluvión es un aluvión constituido por los granos más
finos del limo y de la arena, transportados a corta distancia,
arrastrados por una arroyada (escorrentía) difusa. La
formación de coluviones (o coluvionamiento) es característica
de los terrenos llanos de vegetación abierta, como las
sabanas y los campos de cultivo. Los coluviones van llenando
progresivamente las cavidades, allanando esos terrenos. Por
el contrario, la arroyada que baja de las vertientes excava al
pie de éstas una depresión característica, al arrastrar las
partículas finas del suelo para abandonarlas en otra parte.
El coluvionamiento antrópico (es decir, provocado por el
hombre) se debe sobre todo a las labores agrícolas. En
particular, tiende a nivelar los campos que forman
pendiente, ya que el agua, que discurre por gravedad, se
carga de las partículas en la zona superior y las abandona en
la inferior. 16
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SUELOS
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La Estructura del Suelo
Se refiere a la manera en que las partículas del
suelo se agrupan en fragmentos mayores y la
estructura influye en la proporción de agua que es
absorbida por el suelo, en la susceptibilidad del suelo
a la erosión y en la facilidad de cultivo.
 Las partículas irregulares de aristas y vértices agudos dan
lugar a una estructura en bloques con forma de nuez.
 Si las partículas son más o menos esféricas, la estructura
es granular.
 Algunos suelos tienen estructura prismática o en
columnas, formada por prismas o columnas verticales de
tamaño comprendido entre 0,5 y 10 centímetros.
 La estructura laminar consiste en trozos planos en posición
horizontal.
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SUELOS
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Textura Arenoso Franco
Franco 
limoso
Arcilloso Agente de agregación
Tacto Áspero Áspero Suave
Terronoso o 
plástico
Tensión superficial
Drenaje interno Excesivo Bueno Suave Suave o pobre Materia orgánica
Agua disponible para 
las plantas
Baja Media Alta Alta Alta concentración de electrolitos
Agua transportable Baja Media Alta Alta Bajo potencial electro cinético
Labranza Fácil Fácil Media Difícil Bajo potencial electro cinético
Erosión eólica Alta Media Baja Baja Bajo potencial electro cinético
Esquema de Clasificación de Textura de los Suelos
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SUELOS
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SUELOS - PROPIEDADES
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Entre las propiedades de los suelos se encuentran: el
color, distribución del tamaño de las partículas,
consistencia, textura, estructura, porosidad, atmósfera,
humedad, densidad, pH, materia orgánica, capacidad de
intercambio iónico, sales solubles y óxidos amorfos-sílice
alúmina y óxidos de fierro libres.
Las propiedades físicas permiten conocer mejor las
actividades agrícolas fundamentales como el laboreo, la
fertilización, el drenaje, la irrigación, la conservación de
suelos y agua, así como, el manejo adecuado de los
residuos cosechas. Tanto las propiedades físicas como las
químicas, biológicas y mineralógicas determinan, entre
otras, a la productividad de los suelos.
Hay una relación entre el tamaño de las partículas y su
superficie específica (área de las partículas por unidad
de masa de material).
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SUELOS - PROPIEDADES
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El tamaño del área superficial de un material puede
influir en las propiedades físicas y químicas. Los suelos
difieren en el área superficial como resultado de las
diferencias de textura, tipos de minerales arcillosos y
materia orgánica. Propiedades tan importantes como la
retención del agua y la capacidad de intercambio iónico
dependen de la superficie específica de los suelos.
La densidad aparente varía de acuerdo al estado de
agregación del suelo, al contenido de agua y la proporción
del volumen ocupado por los espacios intersticiales, que
existen incluso en suelos compactos. La densidad
aparente es afectada por la porosidad e influye en la
elasticidad, conductividad eléctrica, conductividad
térmica, en la capacidad calorífica a volumen constante y
en la dureza.
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SUELOS - PROPIEDADES
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La textura de un suelo es la proporción de los
tamaños de los grupos de partículas que lo
constituyen y está relacionada con el tamaño de las
partículas de los minerales que lo forman y se
refiere a la proporción relativa de los tamaños de
varios grupos de partículas de un suelo.
Para el estudio de la textura del suelo, éste se
considera formado por tres fases: sólida, líquida y
gaseosa. La fase sólida constituye cerca del 50 % del
volumen de la mayor parte de los suelos
superficiales y consta de una mezcla de partículas
inorgánicas y orgánicas cuyo tamaño y forma varían
considerablemente.
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SUELOS - PROPIEDADES
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La distribución proporcional de los
diferentes tamaños de partículas
minerales determina la textura de un
determinado suelo. La textura del suelo
se considera una propiedad básica porque
los tamaños de las partículas minerales y
la proporción relativa de los grupos por
tamaños varían considerablemente entre
los suelos, pero no se alteran fácilmente
en un determinado suelo.
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SUELOS - PROPIEDADES
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El procedimiento analítico mediante el que se
separan las partículas de una muestra de suelo se le
llama análisis mecánico o granulométrico y consiste
en determinar la distribución de los tamaños de las
partículas. Este análisis proporciona datos de la
clasificación, morfología del suelo, así como, de las
propiedades físicas del suelo como la permeabilidad,
retención del agua, plasticidad, cantidad de aire,
capacidad de cambio de bases, etc. Todos los suelos
constan de una mezcla de partículas o agrupaciones
de partículas de tamaños similares por lo que se usa
su clasificación con base en los límites de diámetro
en milímetros.
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SUELOS - PROPIEDADES
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Clasificación de las partículas del suelo según el 
United States Departament of Agriculture. 
Nombre de la partícula límites del diámetro en milímetros TAMAÑO 
Arena 0.05 a 2.0 Muy gruesa 
1.0 a 2.0 Gruesa 
0.5 a 1.0 Mediana
0.25 a 0.5 Fina
0.10 a 0.25 Muy fina
0.05 a 0.10 Limo
0.002 a 0.05 
Arcilla menor de 0.002ING. WILLIAM LOPEZ
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SUELOS - PROPIEDADES
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Los nombres de las clases de textura se utilizan
para identificar grupos de suelos con mezclas
parecidas de partículas minerales. Los suelos
minerales pueden agruparse de manera general en
tres clases texturales que son: las arenas, las
margas y las arcillas, y se utiliza una combinación
de estos nombres para indicar los grados
intermedios. Por ejemplo, los suelos arenosos
contienen un 70 % o más de partículas de arena,
los areno-margosos contiene de 15 a 30 % de limo y
arcilla. Los suelos arcillosos contienen más del 40
% de partículas de arcilla y pueden contener hasta
45 % de arena y hasta 40 % de limo, y se clasifican
como arcillo-arenosos o arcillo-limosos.
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SUELOS - PROPIEDADES
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Los suelos que contienen suficiente material coloidal
para clasificarse como arcillosos, son por lo general
compactos cuando están secos y pegajosos y plásticos
cuando están húmedos. Las texturas margas constan de
diversos grupos de partículas de arena, limo y arcilla y
varían desde margo-arenoso hasta los margo-arcillosos.
Sin embargo, aparentan tener proporciones
aproximadamente iguales de cada fracción.
Para determinar el tipo de suelo de acuerdo al porcentaje
de sus componentes minerales, es decir, para hacer la
clasificación de las texturas se utiliza el denominado
Triángulo de textura de suelos, una vez que se ha
determinado experimentalmente la proporción de las
partículas constitutivas de un suelo.
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BIBLIOGRAFÍA
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 http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/casado/GEORED/Endogenas/igneas.
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