Estructura de los Suelos

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ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS
“Es la propiedad que produce una respuesta a los cambios exteriores 
ambientales, tales como cargas, agua, temperatura y otros”
DIFERENCIAR LOS ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA 
ESTRUCTURA DEL SUELO.
CARACTERIZAR LOS DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS 
GRANULARES.
OBJETIVOS:OBJETIVOS:
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
CARACTERIZAR LOS DIFERENTES TIPOS DE MINERALES ARCILLOSOS.
ESTABLECER DIFERENCIAS ENTRE LA ESTRUCTURA DE LOS SUELOS 
GRANULARES Y SUELOS COHESIVOS.
CARACTERIZAR LOS DIFERENTES TIPOS DE ESTRUCTURAS DE LOS SUELOS 
COHESIVOS.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOSESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ELEMENTO DEL 
SUELO
Constituyentes:
Fase Sólida: Minerales, Productos de Meteorización, Productos Orgánicos.
Fase Liquida: Agua Libre, Capilar y Absorbida.
Fase Gaseosa: Aire, Metano, Etc.
DIVISION EN 
FASES
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ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
La estructura de los suelos en general depende de:La estructura de los suelos en general depende de:
� Tamaño de los granos del suelo.
� Forma de los granos del suelo.
� Distribución de los granos del suelo. 
� Composición mineralogica. 
Estructura de los Suelos GranularesEstructura de los Suelos Granulares
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS 
Estructura de los Suelos CohesivosEstructura de los Suelos Cohesivos
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELOTAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO
� La variedad de tamaño es limitada, va desde fragmentos de 3¨ hasta 
partículas mayores a 0.074 mm (Bien gradado y Mal gradado)
� Disposición influenciada por el peso de los granos.
� Los suelos no cohesivos mayormente pueden ser encontrados en depósitos 
transportados en los que el viento y el agua ha removido los coloides y las 
arcillas
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELOFORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO
�Prevalece la forma equidimensional 
Las tres dimensiones de las partículas son de magnitud
comparable. 
� Proviene de la meteorización mecánica.(Acción de los agentes mecánicos
desintegradores)
� Forma desde angulosa hasta redondeada. 
-Forma Angulosa: Típica de arena y gravas residuales y arenas marinas
- Forma Redondeada: Frecuente en las arenas y gravas de río y arenas 
eolicas 
� Baja compresibilidad en condiciones estáticas y alta en condiciones dinámicas.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
Arreglo (packing en Ingles)Arreglo (packing en Ingles)
� Ejemplo de Arreglo
Arreglo cúbico Simple
e= 0,91
Arreglo Rombico
e= 0,65
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
Relación de Vacíos:Relación de Vacíos:
s
v
V
V
e =
Densidad:Densidad:
Grado de acomodo alcanzado por las partículas del suelo, dejando espacios 
vacíos entre ellos en mayor o menor cantidad.
Se tienen:
Suelos Densos: Con mayor grado de acomodo entre sus partículas, menor 
relación de vacíos y mayor gama de tamaños.
Suelos Sueltos: Con menor grado de acomodo entre sus partículas, mayor 
relación de vacíos y mayor uniformidad de tamaños.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
� Dr tiende a 0% en suelos sueltos
� Dr tiende a 100% en suelos densos
Se mide usando la Densidad Relativa (Dr):
100*
min
(%)
max
max
�
�
�
�
�
�
−
−=
ee
ee
Dr
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
Requiere de explosivos o de 
equipos pesados para aflojar.
0.90 – 1.00Muy compacta
Requiere aflojamiento con pico 
para paleo a mano.
0.70 – 0.90Compacta
Paleada con dificultad0.40 – 0.70Mediana
Menor facilidad para remover con 
el puño, fácilmente paleada.
0.20 – 0.40Suelta
Fácilmente removida con el dedo 
pulgar o el puño
0 - 0.20 Muy Suelta 
Identificación del TerrenoDrCondición del Suelo
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
a) Arreglo ideal con partículas 
que varían de grandes a 
pequeños (distribución 
granulométrica bien gradada)
b) Misma estructura de a) pero 
los tamaños pequeños han sido 
removidos (pobremente 
gradada)
Suelos densos y SueltosSuelos densos y Sueltos
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELODISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Estructuras simples 
Condicionada por el tamaño y forma de los suelos
� Estructuras en Panal
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELODISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Estructuras simples (Suelta y Densa o bien arreglada).
-Las fuerzas de gravedad se imponen sobre las fuerzas 
interparticulares
-El peso influye en la distribución
-Su comportamiento bajo cargas estáticas es bueno y ante cargas dinámicas
Depende de la densidad del suelo.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELODISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Estructuras en Panal:
-Granos redondeados muy pequeños depositados en aguas 
tranquilas que forman arcos imperfectos, con pocos puntos de 
contacto
- Fuerza de gravedad e interparticulares en el mismo orden
- Gran cantidad de vacíos
- Soportan bajas cargas estáticas y fallan violentamente bajo dinámicas.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
ESTRUCTURA SIMPLE ESTRUCTURA EN PANAL
Ejemplo de Estructura de suelos Granulares:Ejemplo de Estructura de suelos Granulares:
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� Minerales predominantes: Silicatos, principalmente feldespatos 
de potasio, sodio o calcio, olivino serpentina, óxidos (magnetita, 
corindon), carbonatos (calcita, dolomita) y sulfatos (anhidrita y yeso).
La composición mineralógica no es determinante 
Estructura de los Suelos GranularesEstructura de los Suelos Granulares
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS 
Estructura de los Suelos CohesivosEstructura de los Suelos Cohesivos
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
La estructura de los suelos en general depende de:La estructura de los suelos en general depende de:
� Tamaño de los granos del suelo.
� Forma de los granos del suelo.
� Distribución de los granos del suelo. 
� Composición mineralogica. 
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
TAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELOTAMAÑO DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Partículas menores de 0,002 milímetros.
� Son muy livianos y dominan las fuerzas superficiales
La macroestructura (estratigrafía) de los depósitos de 
suelo fino tiene gran influencia en la ingeniería práctica; la 
microestructura es más importante para comprender el 
comportamiento del suelo.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLSOS
FORMA DE LOS GRANOS DEL SUELOFORMA DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Prevalece la forma laminar y tubular.
� En estos materiales la influencia de la forma es muy importante.
� La relación área volumen es grande. 
� Alta actividad superficial (Adhesión de agua y la atracción entre las 
partículas)
� Alta compresibilidad bajo cargas estáticas y baja en cargas dinámicas
� Son Hidrófilos atraen al agua. 
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELODISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Estructuras Dispersas
Determinada por los minerales arcillosos y las fuerzas 
interparticulares
� Estructuras Floculadas
� Estructuras Panaloide
Enlaces de los minerales Arcillosos:
- Enlaces de Hidrogeno
- Enlaces Iónicos
- Enlaces de Van Der Waals
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELODISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Estructuras Dispersas:
-Las partículas tienen igual carga y se repelen
-Forman estructuras densas (e bajo) e impermeables
- Pueden haber granos redondeados produciendo alteraciones locales
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELODISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Estructuras Panaloides:
- Típica de grano fino por sedimentación en un medio continuo. 
Normalmente agua.
- Las partículas se adhieren unas a otras formando un conjunto a modo
de panal
- Gran cantidad de vacíos 
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELODISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS DEL SUELO
� Estructuras Floculadas:
- Un electrolito altera las cargas de las partículas y se formanflóculos
- Fuerte adherencia en los puntos de unión.
- Alta porosidad y relación de vacíos
- Muy compresibles bajo cargas estáticas y resistentes a cargas 
dinámicas.
- Es una estructura panaloide compuesta.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
ESTRUCTURA DISPERSA ESTRUCTURA PANALOIDE
Ejemplo de Estructura de suelos Cohesivos:Ejemplo de Estructura de suelos Cohesivos:
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS GRANULARES
ESTRUCTURA FLOCULADA
Ejemplo de Estructura de suelos Granulares:Ejemplo de Estructura de suelos Granulares:
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� Los agentes de descomposición actúan sobre las rocas para 
producir arcilla, que están constituidas básicamente por silicatos de 
Aluminio hidratados, y en menor proporción silicatos de magnesio y 
hierro
La constitución mineralogica es determinante 
en su comportamiento 
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� Minerales Arcillosos: Son el producto de la descomposición 
química de las rocas por hidratación de sus componentes menos 
estables. Su tamaño es menor a 2 micras, llegando hasta partículas 
Coloidales. Su masa se vuelve plástica al mezclarse con el agua.
Su estructura es cristalina y complicada, sus átomos se disponen en 
forma laminar
�Tipo de láminas presentes en los Minerales Arcillosos: 
-Silícicas
- Aluminicas
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� LAMINAS SILICICAS:
Formadas por 1 átomo de silicio y 4 de oxígeno, arregladas en forma de
tretaedro. Los tetraedros se unen indefinidamente compartiendo un átomo 
de oxígeno constituyendo una retícula laminar.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� LAMINAS ALUMINICAS
Formadas por 1 átomo de aluminio y 6 de oxígeno y/o hidroxilos, arregladas
en forma de octaedro. Estos se agrupan indefinidamente compartiendo
un átomo de oxígeno y constituyen así una retícula laminar
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� GRUPO DE MINERALES ARCILLOSOS
De acuerdo al arreglo reticular se clasifica en: 
-Caolinitas
-Montmorilonitas
- Ilitas
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� CAOLINITAS
Formadas por una lámina silícica y una aluminica superpuestas 
indefinidamente. La unión es firme y no permite la penetración de 
moléculas de agua usadas en la fabricación de porcelana 
La caolinita es el mineral arcilloso menos activo de los hasta ahora
observado.
La unión es firme, siendo la actividad superficial pequeña en lo referente al
agua
La superficie especifica es de aprox. 15 m2/gr.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� CAOLINITAS
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� ILITAS
Formadas por 1 lámina aluminica entre 2 silícicas que se superponen 
indefinidamente y que tienden a formas grupos por la presencia de iones 
de potasio, reduciéndose así el área expuesta al agua. Usadas en la 
confección de agregados livianos.
Su expansibilidad en mayor que las Caolinitas y menor que las Montmorilonitas
Sup. Especifica 
aprox. 80 m2/gr.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS ARCILLOSOS
COMPOSICION MINERALOGICACOMPOSICION MINERALOGICA
� MONTMORILONITA
Formadas por 1 lámina aluminica entre 2 silícicas indefinidamente. La 
unión entre retículas es muy débil y las moléculas de agua se introducen 
a la estructura con facilidad. Usadas en la estabilización de 
excavaciones. Ejemplo: Lodo Bentonítico.
Son un grupo muy activo que por su afinidad con el agua tienen poderes
de hinchamiento o expansión grande
Sup. Especifica 
aprox. 800 m2/gr.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ESTRUCTURAS COMPUESTASESTRUCTURAS COMPUESTAS
Armazón de granos redondeados sin cohesión que se 
mantienen unidos por un agente cementante
Agentes Cementantes:
-Arcilla.
-Carbonatos
-Oxido de Calcio
-Sílice Coloidal.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTASTIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS
-Estructura Matriz
-Estructura de Unión de Puntos
-Estructura de Unión Total
Estructura Matriz:
- Volumen cementante mayor que el de granos
- Si el cementante es arcilla adquiere sus propiedades físicas
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTASTIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS
Estructura de Unión de Puntos:
- Material cementante concentrado en puntos de contacto.
- Son rígidas, incompresibles y resistentes a choque y vibración
- El cementante puede ser ablandado
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
TIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTASTIPOS DE ESTRUCTURAS COMPUESTAS
Estructura de Unión Total:
-Los granos redondeados se tocan unos con otros el material cementante
está dentro de los poros del suelo
- Se depositan primero los granos y después el cementante.
-Tiene baja relación de vacíos, son rígidos e incompresibles y no son 
ablandados por el agua.
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
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ESTRUCTURAS COMPUESTASESTRUCTURAS COMPUESTAS
Estructura Matriz
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Estructura Unión de Puntos
ESTRUCTURA DE LOS SUELOS
ESTRUCTURAS COMPUESTASESTRUCTURAS COMPUESTAS
Estructura Unión Total
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