MECANICA DE SUELOS

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
LABORATORIO No ___ 
TOMA DE MUESTRAS EN EL TERRENO 
Y HUMEDAD NATURAL 
1. OBJETIVOS 
1.1. OBTENCIÓN DE MUESTRAS 
 Alteradas 
 Inalteradas 
1.2. OBTENCIÓN DE UN PERFIL ESTRATIGRÁFICO Y 
POSICIÓN DEL N.F. 
1.3. CALCULAR LA VARIACIÓN DE LA HUMEDAD CON LA 
PROFUNDIDAD. 
2. EQUIPO 
 Barreno Manual (cuchara). 
 Tubos Shelby. 
 Recipientes para Humedad – Espátula. 
 Bolsas plásticas – Papel Aluminio – Parafina. 
 Cinta – Pala – Pica – Barra – Baldes – Machete. 
 Balanza de 0.1 gramos de sensibilidad. 
 Horno. 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 
3. PROCEDIMIENTO 
 Construir un apique o sondeo de unos 3 metros de profundidad. 
 Tomar muestras de aproximadamente 3 k cada 50 cm. o cada 
cambio visual del estrato de suelo. 
 Colocar muestras de suelo en las bolsas plásticas y en los recipientes 
para humedad de tal forma que se minimice la perdida de 
humedad. 
 Pesar los recipientes con suelo y luego colocarlos al horno para 
secar. 
 Para obtener el peso de sólidos se debe secar al horno a una 
temperatura de 110 ºC + o – 5ºC, hasta obtener peso constante (12 
a 18 horas). 
4. CÁLCULOS 
 P1 = Peso del recipiente + muestra del suelo húmedo. 
 P2 = Peso del recipiente + muestra del suelo seco. 
 P3 = Peso del recipiente. 
 
W = Contenido de la humedad en porcentaje. 
 
100*
32
21
PP
PP
W


 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
LABORATORIO No ___ 
GRAVEDAD ESPECÍFICA 
1. OBJETIVO 
 Determinar y Obtener la gravedad especifica de la masa de cualquier 
suelo compuesto por partículas pequeñas. 
 Aplicable especialmente a suelos y agregados finos como los 
utilizados en mezclas de concreto y asfaltos. 
2. EQUIPO 
 Picnómetro o frasco volumétrico. 
 Balanza de 0.1 gramos de sensibilidad. 
 Bomba de vació. 
 Termómetro. 
 Horno. 
 Agitador mecánico. 
 Cápsulas o recipientes de secado. 
 Pipetas. 
 Cápsulas o recipientes de secado 
 Trompa de vacío. 
 Tamiz No 40. 
3. PROCEDIMIENTO 
 Mezclar 100 a 120 gramos de suelo seco al aire con agua hasta 
formar una pasta cremosa. (Material pasante tamiz No 40). 
 Pesar el picnómetro vació, WF. 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 Llenar el frasco volumétrico hasta la marca con agua desaireada. 
 Pesar el frasco y registrar el peso, WFW. 
 Registrar la temperatura existente. 
 Trasladar el suelo saturado al frasco volumétrico. 
 Utilizar la bomba de vació conectándola esta al picnómetro, por lo 
menos durante 10 minutos. 
 Cuando el desaireamiento se hay completado, se añade agua hasta 
que la base del menisco se encuentre exactamente en la marca del 
frasco. 
 Pesar el picnómetro con la muestra de suelo y agua desairada, 
WFWS. 
4. CÁLCULOS 
GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS SÓLIDOS (Gs) 
w
s
W
W
: Volúmenes iguales 
 WF = pero del frasco volumétrico vacío (gr.) 
 WFW = peso del frasco con agua (destilada), hasta la marca 
 WFWS = Peso del frasco + agua + suelo 
Si el agua no fuera desplazada, tenemos: 
Agua desplazada por las partículas de suelo, WW 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 
WfwsWsWfwWfwsWtWw  
WfwsWsWfw
Ws
Ww
Ws
Gs

 
5. CORRECCIÓN POR TEMPERATURA 
tablaKTxGsKCGs .....);(*)20(  
6. VALORES DE GS 
 Normalmente varia entre 2.60 – 2.90. 
 Puede llegar a 3.0. 
 En la turba se ha llegado a medir valores de 1.50, debido a la 
presencia de materia orgánica. 
 En suelos volcánicos de Pasto, vería entre 2.20 – 2.60. 
7. APLICACIONES 
 Para calcular la relación de vacíos, (e). 
Sr
Gw
e S


 
 
 Para el cálculo de la granulometría por hidrómetro. 
 Para predecir el peso unitario. 
 
 
 
 
SUELO 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 
ANEXO 
 
GRAVEDAD ESPECÍFICA 
 
OBRA:__________________________ LOCALIZACIÓN :___________________ 
SONDEO O APIQUE:______________ PROFUNDIDAD:____________________ 
DESCRIPCIÓN:_______________________________________________________ 
 
Prueba No. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Picnómetro No. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tx, °C 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Wfw, gms 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Wfws, gms 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Ws, gms 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Gs(Tx) = Ws/(Wfw + Ws-Wfws) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 K 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Gs(20 C)-K*Gs(Tx) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Recipiente No. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
wf= Peso del frasco volumétrico lleno con agua a temperatura Tx, gr 
Wfws= Peso del frasco volumétrico lleno con agua y suelo a temperatura Tx, gr 
Tx== Temperatura del agua del frasco volumétrico en grados centígrados. 
Ws== Peso de la muestra seca 
Gs(Tx)=. Gravedad específica del suelo a temperatura. Tx 
K= Factor de corrección 
Gs(20°C)== Gravedad específica del suelo a 20 °C 
OBSERVACIONES____________________________________________________ 
LABORATORISTA____________________________________________________ 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
LABORATORIO No ___ 
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO 
1. OBJETIVO. 
 Clasificar y Diferenciar un suelo de acuerdo al tamaño y distribución 
de sus partículas. 
 Elaborara la curva granulométrica y obtener sus parámetros. 
2. EQUIPO 
 Juego de tamices. (de acuerdo al tipo de suelo) 
 Balanza de 0.1 gramos de sensibilidad. 
 Horno. 
 Tamizadora mecánica. 
 Recipientes para el manejo y secado de las muestras. 
3. PROCEDIMIENTO 
 Seleccionar una muestra representativa mediante cuarteo y ponerla 
a secar al horno. Se deja enfriar y se pesa la cantidad requerida. 
 Se desmoronan los grumos del material sin romper los granos. 
 Determinar el peso de la muestra seca. 
 Lavar la muestra a través del tamiz No200 y poner a secar en el 
horno el material retenido. (Esto en el caso de análisis con lavado, 
que se realiza cuando la muestra tiene apreciable cantidad de finos). 
 Obtener el peso de la muestra seca después de lavada. 
 Las mallas o tamices son colocados en orden progresivo. 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 Se vacía el material sobre el juego de tamices y agitando todo el 
conjunto en la tamizadora mecánica en un tiempo aproximado a 10 
minutos. 
 Obtener el peso del material que quedo retenido en cada tamiz. 
4. CÁLCULOS 
 Se calcula los porcentajes del material retenido en cada malla 
respecto del peso seco de la muestra original. 
 
100Re% 


totalPeso
pasaPesototalPeso
tenido
 
 Calcular el porcentaje que pasa cada tamiz restando de 100% el 
porcentaje retenido acumulado en dicha malla. 
Acomuladotenidopasa Re%100%  
 Con los datos obtenidos, se construye la curva granulométrica en 
papel semilogaritmico. 
 La forma de la curva representa la distribución granulométrica del 
suelo. 
 Una curva muy tendida indica gran variedad de tamaños, siendo 
este un suelo bien gradado y una curva muy parada indica una 
uniformidad en el tamaño de las partículas. 
5. PARÁMETROS QUE SE OBTIENEN DE LA CURVA 
GRANULOMÉTRICA. 
 Diámetro efectivo, D10: es la abertura del tamiz o tamaño de la 
partícula en mm que corresponde al 10% de pasante. 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 D60 es la abertura del tamiz o tamaño de la partícula en mm que 
corresponde al 60% de pasante. De igual forma el D30. 
 Coeficiente de Uniformidad (CU): 
10
60
D
D
CU  
 Coeficiente de Curvatura (CC): 
10*60302
DD
D
CC  
 Tipo de suelo de acuerdo al tamaño de las partículas: suelo grueso, 
suelo fino, gravas y arenas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
LABORATORIO No ___ 
MÉTODO DEL HIDRÓMETRO 
1. OBJETIVO 
 Realizar el análisis granulométrico de un suelo fino, pasante del 
tamiz No 200, basándose en la aplicación de la ley de Stokes, la que 
relaciona la velocidad de sedimentación de las partículas del suelo en 
un fluido y el tamaño de las mismas. 
2. EQUIPO 
 Hidrómetro. 
 Dos probetas de 1000 cm3. 
 Termómetro. 
 Cronómetro. 
 Balanza de 0.1 gramos de sensibilidad. 
 Agitador eléctrico. 
 Solución (defloculante) de hexametafosfato de sodio al 4%. 
 Agua destilada. 
3. PROCEDIMIENTO 
 Tomar unos 50 gramos de suelo secado al horno, pasante del tamiz 
No 200. 
 Se mezcla en una probeta el suelo con agua destilada hasta 
completar un litro. 
 Para lograr que la defloculación se lleve a cabo se agregan ciertas 
cantidades de líquidos dispersantes, (defloculante). 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 Se transfiere el conjunto al agitador eléctrico, para efectuar la 
dispersión de las partículas durante unos 5 a 10 minutos. 
 Una vez conseguida la suspensión, colocar las mezcla lograda en la 
probeta. Se agita por un minuto tapando con la palma de la mano e 
invirtiéndola repetidas veces, para obtener una mezcla homogénea. 
 Se coloca verticalmente la probeta, se introduce el hidrómetro muy 
lentamente y con ayuda de un cronómetro se toman lecturas a 
intervalos de ¼, ½, 1 y 2 minutos. 
 Se realizan correcciones en las lecturas por menisco y por ceros. 
4. CÁLCULOS 
4.1. TEORÍA 
 Para el análisis de granulometría por hidrómetros se hace uso de la 
ley de Stokes y está dada por la expresión: 
2*
18
DV ws


 
V=Velocidad de sedimentación de partículas esféricas en cm./seg. 
s Peso unitario de las partículas esféricas en gr/cm3. 
w Peso unitario del agua en gr/cm3. 
 Viscosidad del agua en gr*seg./cm2. 
D Diámetro de las partículas esféricas en cm. 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
4.2. ANÁLISIS DE LA CONCENTRACIÓN 
C Concentración 
s
Ws
ndienteVselcorrespo
lumenunidaddevo
Wsolidos
C

 
w
ws
Gs
c
VsGs


 
 
Como la unidad de volumen es: SÓLIDO + LIQUIDO 
 
VsVwV  
W
W
WW
W Gs
C
VwWw
Gs
C
Vw




 1
 
Gs
C
Ww
W 
 
 
El peso unitario de la suspensión será: 
WW
Gs
C
Gs
C
C  )
1
1( 
)(
1/)1(
W
W
Gs
Gs
GsGs
C 





 
)1(
1
)(*




Gs
Gs
C W 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
4.3. TEORÍA DEL DENSÍMETRO 
Ci
Cxt
N  
N=Relación entre Cxt y Ci. 
Cxt=Concentración a una profundidad x en un instante t 
Ci=Concentración inicial. 
 
cr  * 
 =Peso unitario a la profundidad x. 
r =Lectura del densímetro (peso específico relativo). 
cw rw  * 
rw=Peso especifico del agua relativo al agua destilada. 
w =Peso específico del agua destilada. 
 
En )1( : 
)(**
1
)**(*
1
rwr
Gs
Gs
rwr
Gs
Gs
Cxt ccc 



 
)(**
1
)(*
1
rwr
W
V
Gs
Gs
rwr
CiGs
Gs
N c 




 
V=Volumen del líquido. 
W=Masa de suelo en suspensión. 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
LABORATORIO No ___ 
PERMEABILIDAD 
1. OBJETIVOS 
Determinar la permeabilidad (conductibilidad hidráulica) de un suelo 
utilizando el método de permeámetro de cabeza constante y cabeza 
variable. 
1.1. MÉTODOS DIRECTOS: 
 Permeámetro de cabeza constante (gravas - arenas). 
 Permeámetro de cabeza variable (arenas finas-limos-arcillas). 
 Pruebas “in situ”: infiltración. 
1.2. MÉTODOS INDIRECTOS: 
 A partir de la curva granulométrica. 
 A partir de la prueba de consolidación. 
 Con la prueba horizontal de capilaridad. 
2. EQUIPO 
 Permeámetro de cabeza constante. 
 Permeámetro de cabeza variable. 
 Regla metálica graduada. 
 Cronómetro. 
 Probeta. 
 Balanza de 0.1 gramos de sensibilidad. 
 Termómetro. 
 Tubo piezometrito.  Equipo de compactación. 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
3. PERMEABILIDAD CON CABEZA CONSTANTE 
3.1. PROCEDIMIENTO 
 Preparar la muestra (granular). 
 Colocar el suelo en el aparato de permeabilidad. 
 Colocar una malla filtro en la parte inferior del Permeámetro y 
depositar la muestra de suelo teniendo en cuenta los pasos de 
compactación. 
 Saturar la muestra por capilaridad sumergiéndola en un recipiente 
con agua. 
 Medir la diferencia de niveles ΔH. 
 El agua fluye a través de la muestra y se recoge en una probeta. 
 Se mide el volumen de agua en un tiempo t. 
3.2. CÁLCULOS 
Calcular la permeabilidad aplicando la siguiente relación (ley de 
Darcy): 
t
V
iAKQ  ** 
iAt
V
K
**
 ; 
L
H
i

 
tHA
LV
K
**
*

 
Donde: 
K=Permeabilidad del suelo a 20 grados. 
V=Volumen de agua medido. 
L=Longitud de la muestra. 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
A=Área sección transversal de la muestra. 
∆H=Carga bajo la cual se produce la filtración. 
t=Tiempo que dura la prueba. 
4. PERMEABILIDAD CON CABEZA VARIABLE 
4.1. PROCEDIMIENTO 
 Preparar la muestra en forma análoga al anterior ensayo. 
 Llenar la tubería de entrada midiendo la cabeza hidráulica a través 
de la muestra denominada h1. 
 Iniciar el flujo de agua. Tomando el tiempo en el cual el agua pasa a 
través de la muestra has una nueva cabeza h2. 
 Registrar la temperatura. 
4.2. CÁLCULOS 
LEY DE DARCY 
iAKQ ** 
tiAKviAK
t
v



***** 
hav  * (Descenso del agua) 
t
L
h
AKha 





 **** 
 















 12
1 0
***** kh
h
t
L
A
K
h
h
at
L
A
K
h
h
a 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
El valor de K se lo obtiene como: 
2
1
ln*
*
*
h
h
tA
aL
K  
2
1
log*
1*
*
*3.2
h
h
tA
aL
K  
Donde: 
K = Permeabilidad a una temperatura t. 
a = Área del tubo vertical. 
A = Área de la muestra en el sentido del flujo. 
L = Longitud de la muestra. 
h1 = Carga correspondiente a un tiempo to. 
h2 = Carga correspondiente a un tiempo t1. 
 
5. APLICACIONES 
 Presas. 
 Embalses. 
 Filtros. 
 Taludes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
LABORATORIO No ___ 
ENSAYO DE CORTE DIRECTO 
1. INTRODUCCIÓN 
 El aparato consta de dos marcos, uno fijo y otro móvil, que 
contienen la muestra del suelo. Dos piedras porosas, una superior y 
otra inferior, proporcionan drenaje a la muestra. 
 El ensayo consiste en aplicar una carga rasante, que provoca la falla 
del espécimen a lo largo de un plano definido. 
 Sobre la cara superior del conjunto se aplican cargas que 
proporcionan una presión normal en el plano de falla, graduable a 
voluntad. 
 La deformación de la muestra es medida con deformimetros tanto 
en dirección horizontal como vertical. 
2. OBJETIVO 
Determinar los parámetros de resistencia al corte de un suelo a saber; 
ángulo de fricción interna Φ y la cohesión del suelo, c; mediante 
condiciones idealizadas que permiten la ocurrencia de una falla a través de 
un plano de localización predeterminada. 
 
Utilizando la ecuación de Coulomb, encontrar la máxima resistencia al 
corte, τf; cuyo plano de falla esta dado por: 
 
τ = c + σn tan Φ 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
donde : 
 σn: es el esfuerzo normal total en el plano defalla. 
 Φ: es el ángulo de fricción del suelo. 
 C: cohesión del suelo. 
3. EQUIPO 
 Aparato de corte directo 
 Calibrador (Nonio) 
 Balanza de precisión 
Los tipos de ensayos que se pueden realizar en este ensayo son: 
4. TIPOS DE ENSAYOS 
4.1. ENSAYOS NO CONSOLIDADO- NO DRENADOS O 
ENSAYOS U 
 El corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo una carga 
normal PV. Si el suelo es cohesivo, y saturado, se desarrollará exceso 
de presión de poros. Este ensayo es análogo al ensayo triaxial no 
consolidado-drenado. 
4.2. ENSAYO CONSOLIDADO- NO DRENADO 
 Se aplica la fuerza normal, y se observa el movimiento vertical del 
deformímetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la 
fuerza cortante, este ensayo puede situarse entre los ensayos 
triaxiales consolidado-no drenado y consolidado-drenado. 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
4.3. ENSAYO CONSOLIDADO-DRENADO 
 La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicación del corte 
hasta que se haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a 
continuación la fuerza cortante tan lento como sea posible para 
evitar el desarrollo de presiones de poros de la muestra. Este 
ensayo es análogo al ensayo triaxial consolidado-drenado. 
5. PROCEDIMIENTO 
 Moldear cuidadosamente 3 ó 4 muestras del mismo tamaño tomadas 
de una muestra de bloque grande, o de cualquier otro tipo de 
fuente. 
 Retroceder la separación y el agarre de los tornillos guía superior de 
la caja de corte y ensamblar las dos partes. Asegurarse que las 
piedras porosas están saturadas a menos que se vaya a ensayar en 
suelo seco. 
 Colocar cuidadosamente la muestra dentro de la caja de corte. 
Colocar el bloque o pistón de carga en su sitio sobre el suelo, la 
carga normal PV y ajustar el deformímetro de carátula vertical. 
 Comenzar la carga horizontal bajo una carga pre-establecida y tomar 
lecturas del deformímetro de carga, desplazamiento de corte y 
desplazamientos verticales. 
 Remover el suelo y tomar una muestra para el contenido de 
humedad. 
 Dibujar las curvas: 
 Esfuerzo cortante vs. desplazamiento horizontal 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 Esfuerzo cortante vs. esfuerzo normal. Con la ayuda del circulo de 
Mohr trazar una envolvente de falla, que nos permita obtener el 
valor de cohesión c , y el ángulo de fricción interna Φ. 
 
 ENSAYO DE CORTE DIRECTO 
 
PROYECTO: NUEVO COLEGIO SAN FRANCISCO JAVIER 
SOLICITADO: COMPAÑÍA DE JESÚS 
LOCALIZACIÓN: APIQUE A - 6 PROF. 1,50m. 
DESCRIPCIÓN: 
TIPO DE ENSAYO: SIN CONSOLIDAR SIN DRENAR FEB-04-05 
 
DATOS MUESTRA CARGA No. 1 CARGA No. 2 CARGA No. 3 
CARGA (k) 15.98 31.45 52.33 
ESF NORMAL(k/cm2) 0.81 1.60 2.67 
DIÁMETRO (cm) 5.00 5.00 5.00 
ALTURA(cm) 2.49 2.43 2.47 
VOLUMEN (cm3) 48.89 47.71 48.50 
PESO HÚMEDO (g) 83.80 82.20 83.00 
PESO SECO (g) 61.60 59.60 60.60 
PESO SATURADO (g) 
SATURACIÓN (%) 
HUMEDAD (%) 36.04 37.92 36.96 
P.UNIT.HÚMEDO(t/m3) 1.71 1.72 1.71 
P.UNITARIO.SECO(t/m3) 1.26 1.25 1.25 
P.UNIT.SAT.(t/m3) 
 
CONSOLIDACIÓN 
DEF. INICIAL (cm) 
DEF. FINAL (cm) 
DECREMENTO(cm) 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
NUEVO COLEGIO
SAN FRANCISCO JAVIER
SAN JUAN DE PASTO
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.00 0.20 0.40 0.60
DEFORMACIÓN (cm)
E
sf
u
er
zo
 c
o
rt
a
n
te
 (
k/
c
m2
)
CARGA 1 (K)
CARGA2 (K)
CARGA3 (K)
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
NUEVO COLEGIO 
SAN FRANCISCO JAVIER
SAN JUAN DE PASTO
y = 0.4432x + 1.2256
R
2
 = 0.9499
y = 0.5016x + 0.817
R
2
 = 0.9907
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
ESFUERZO NORMAL (k/cm2)
E
SF
U
E
R
ZO
 C
O
R
TA
N
TE
 (k
/c
m
2)
pico:
f = 23,96°
c = 1,2256k/cm2
Residual:
f = 26,6°
c = 0,817k/cm2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
LABORATORIO No ___ 
ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADA 
(RESISITENCIA SIN DRENAR) 
1. DEFINICIÓN 
 La compresión uniaxial de una muestra de suelo o roca que no esta 
sometida a una presión lateral. 
“ Ensayo triaxial donde σ 2 = σ 3 = 0 ”. 
 
2. OBJETIVO 
 Determinar rápidamente la resistencia al corte sin drenar de una 
muestra “inalterada” o remoldeada de suelo. 
3. EQUIPO 
 Máquina de compresión simple. 
 Balanza de precisión 0.1 g. 
 Tubo Shelby o cilindro de toma – muestras. 
 Aparato extractor de muestras. 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 Calibrador para cada lectura de sus dimensiones. 
 Horno. 
 
4. PROCEDIMIENTO 
 Se toma muestras con el tubo Shelby en el estrato de interés, con 
una relación de esbeltez entre 2 y3. 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 Llevar la muestra al aparato extractor y retirarla. 
 Enrasar las caras de la muestra de tal forma que queden paralelas. 
 Medir las dimensiones iniciales como altura y diámetro o lado. 
 Colocar la muestra en la máquina de compresión . 
 Se establece los ceros en el deformímetro del anillo de carga y el 
deformímetro. Aplicar una carga muy pequeña sobre la muestra, con 
el fin de poner a punto el sistema. 
 Aplica a velocidad constante controlando deformaciones o cargas y 
hacer las correspondientes lecturas, hasta llevar la muestra a la falla. 
Para el caso se llevara la falla controlando las deformaciones. 
5. CALCULOS 
5.1. DEFORMACIÓN UNITARIA (Ε) 
)/( mmmm
o

 
 ΔΗ: deformación total de la muestra (axial) en mm. 
 Ηo: altura inicial de la muestra (mm). 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
5.2. ESFUERZO INSTANTÁNEO (Σ) 
Á
p
 (kg/cm2, kpa) 
P: C* lectura de deformímetro (o carga). 
C: Constante del anillo. 
p: carga instantánea sobre la muestra (K, KN). 
K: constante del anillo de carga. 
A′: Área corregida de la sección transversal de la muestra correspondiente 
a p (cm2, m2) . 
5.3. ÁREA CORREGIDA (A´) 
El Área inicial Ao se corrige considerando que el volumen total (Vt) del 
suelo permanece constante durante el ensayo. 
El volumen total inicial de la muestra es: 
Ho
H
Ho
Ho
Ao
HHo
HoAo
A
HHoAHoAo
HHoAVt
HoAoVt








)(
*
´
)´(*
)´(
*
 
 Como: 


o
, entonces: 


1
' o
A
A 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
6. APLICACIONES 
Calculo de la resistencia sin drenar, C = qumax/2 
 
 
 calculo de la capacidad portante para los diferentes tipos de 
cimentaciones (superficiales, semiprofundas y profundas). 
 
POSIBLES FALLAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
CONSISTENCIA DE LAS ARCILLAS (PECK –1982) 
 
CONSISTENCIA RESISTENCIA SIN DRENAR 
 qu(Kg/cm2) 
 
Muy blanda < de 0.25 
Blanda 0.25 - 0.50 
Media 0.50 – 1.00 
Firme 1.00 – 2.00 
Muy firme 2.00 – 4.00 
Dura > de 4.00 
 
St = sensibilidad 
 
ada¨qu¨remolde
ada¨qu¨inalter
St  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
ANALISIS DE ENSAYOS DE INFILTRACIÓN 
1. INTRODUCCIÓN 
 En la práctica de la Ingeniería Civil es común encontrar situaciones 
en las cuales es necesario investigar la permeabilidad de los 
materiales que se encuentran por encima del nivel de saturación. 
 Para estos casos y en especial cuando no se conoce la profundidad 
al nivel piezométrico no es posible aplicar fácilmente las ecuacionesde flujo en pozos u otros modelos similares. 
 En esta no se presenta un método que, aunque aproximado, 
puede ser útil en estos casos. Se aprovecha la ecuación de 
infiltración de Green-Ampt, usada en riesgos, y por medio de ajustes 
numéricos es posible hallar valores aproximados de permeabilidad. 
2. ECUACIÓN DE GREEN-AMPT 
2.1. EXPRESIÓN GENERAL 
La ecuación de Green- Ampt esta normalmente expresada como: (ref. 1) 








I
luntkI 1* (1) 
 En donde: 
I = infiltración total al tiempo t (cm) 
k = permeabilidad en la zona mojada ( cm / seg) 
t = tiempo considerado (seg) 
Ω = potencial hidráulico considerado (cm) 
por ejemplo se puede adoptar ( ref. 1) 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
Derivando (1) respecto al tiempo se tiene: 
dt
dI
I
k
dt
dI














1
1
1
 
dt
dI
k
1

 
k
dt
dI









1
1 
k
I
I
dt
dI








 ; 
dt
dI
I
I
k

 





 





 

I
k
I
I
k
dt
dI
1 
Iav
BA
t
I 1



; kA  ;  kB 
 
Ω = ( hc + ho ) ( sw – sa ) n (2) 
 
en donde: 
hc= presión capilar de succión en el frente de humedecimiento. 
ho= potencial hidráulico en la fuente. 
sw= saturación del suelo luego de que pasa el frente de humedecimiento. 
sa= saturación del suelo antes de pasar el frente de humedecimiento. 
n= porosidad del suelo. 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
2.2. TASA DE INFILTRACIÓN Y PERMEABILIDAD 
Derivando la expresión (1) con respecto al tiempo se tiene: 
 




 

I
ki
dt
dI
1* (3) 
en donde i = tasa de infiltración (cm/seg) 
de la expresión (3) se deduce que: 
 
i = k si Ω → 0 
 ó I → ∞ (4) 
 
Como I tiene un valor finito esto solo puede suceder cuando Ω = 0 (sw = 
sa ) que solo es posible para valores de S ≈ 100% y en este caso i = ksat 
En los otros casos k < i. 
2.3. AJUSTE NUMÉRICO 
Como la expresión (3) tiene una forma lineal para las variables dI / dt y 
VI, con valores de estas variables en un ensayo y mediante un ajuste por 
mínimos cuadrados es posible obtener una expresión: 







I
BA
dt
dI 1
* (5) 
En donde: 
k = A 
Ω = B /A 
Entonces se pueden deducir k y Ω del ensayo. 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
3. ENSAYOS DE INFILTRACIÓN 
3.1. PROCESO DE ENSAYO 
Los ensayos de infiltración mas comunes y sencillos se efectúan haciendo 
un agujero prismático en el suelo hasta una profundidad dada, el cual se 
llena con agua y se observa la variación del nivel de esta con el tiempo. Es 
decir, sise encuentra una expresión de la cual se obtenga la infiltración I 
a partir de los niveles de agua en el agujero, será posible aplicar el método 
numérico descrito y hallar el valor de la permeabilidad “in-situ”. 
3.2. TIPOS DE ENSAYO 
Los ensayos más comunes se realizan en apiques , barrenos manuales o 
sondeos. En los dos primeros normalmente no hay revestimiento mientras 
que en los sondeos puede haber revestimiento parcial o total. 
4. INFILTRACIÓN Y NIVEL DEL AGUA 
Para cada uno de los casos anteriores es posible encontrar las expresiones 
que ligan cambios de profundidad del nivel de agua con la infiltración por 
medio de la expresión general: 
 
Vi (t) = I(t) Ai (t) (6) 
Y la condición I = 0 para t = 0 (6.a ) 
En donde: 
Vi = volumen infiltrado (cm³) 
Ai = área de infiltración (cm²) 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 
En todos los casos 
Vi ( t ) = Ao ( h – ho) (7) 
En donde: 
ho = lectura inicial de profundidad del nivel de agua 
h = lectura al tiempo t de profundidad del nivel de agua 
Ao = área de la sección de ensayo 
 
 Y de las expresiones ( 6 ) y ( 7) 
 
 
dt
dI
Ai
dt
AiId
dt
dh
Ao
dt
dVi
**  (8) 
en los cuales es posibles expresar Ai = Ai(h) 
4.1. ENSAYOS SIN REVESTIMIENTO 
Para estos casos Ai = Ao + ( f – h )* P (9) 
En donde: 
P = perímetro de la sección de ensayo 
f = profundidad del agujero 
 
dt
dh
P
dt
dAi
 (10) 
 
Reemplazando (9) y (10) en (8) se tiene 
   
dt
dI
PhfA
dt
dh
IP
dt
dh
A oo * (11) 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 
dividiendo la ecuación por P y sabiendo que 
 
ulicoradiohidrar
P
A
h
o  (11a) 
Se tiene 
  
dt
dI
hfr
dt
dh
I
dt
dh
r hh  (11) 
 
Resolviendo esta ecuación con la condición: 
I = 0 por h = ho,t =0 
Se tiene: 














1
1
*
h
frh
h
ho
rhI (12) 
4.2. ENSAYOS CON REVESTIMIENTO 
a. Para h <= R 
en estos casos 
  PRfAAi o * (13) 
 
0
dt
dAi
 (14) 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
 
 
Reemplazando (13), (14) y (11a) en (8) 
Se tiene: 
 
dt
dI
r
PRf
dt
dh
h





 

*
1 (15a) 
 
Resolviendo con la ecuación: 
 I = 0 para h =ho, t = 0 se tiene: 






















h
R
h
fr
h
h
rI
h
o
h
1
 (16) 
Ó 
h
o
r
Rf
hh
I




1
 (16a) 
 
Y si f = R (revestimiento total) 
ohhI  (17) 
b. Para h > R 
se resuelve (11) con la condición: 
Para h = R 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 



















 



h
o
o
r
Rf
hR
II
1
 (18) 
Lo que resulta nuevamente en: 
 






















1
1
h
frh
h
ho
rhI
 (19) 
4.3. ALGUNAS PARTICULARIDADES Y
 LIMITACIONES 
a) Si h= f 
ohfI  (ec. 12) ó (ec. 17) 
b) Si rh >> f rh + f – h ≈ rh 
ohhI  (ec. 12) 
c) El procedimiento es valido para ensayos en los cuales la 
perforación o apique esta por encima del nivel freático si R < Zw 
< f ya no es posible aplicar correctamente el método. 
d) Se asume un material homogéneo a todo lo largo del área de 
infiltración, si la variación del materiales es muy fuerte habrá 
saltos en las curvas h Vs t, en especial para ensayos no 
 
 
UNIVERSIDAD DE NARIÑO 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
GEOTECNIA I 
 
 
ING. HUGO CORAL 
 
revestidos, por lo cual se aconseja siempre dibujar estas curvas 
antes de hacer el ajuste numérico. 
e) El ensayo no puede realizarse en laderas. 
4.4. EJEMPLO 
En la figura 1 se presenta un ejemplo de ensayo, realizado sobre una 
ladera de suelo residual es esquistos, y en donde se aprecia una 
concordancia aceptable entre los datos de campo y la curva ajustada 
mediante la ecuación presentada anteriormente. 
4.5. ENSAYO PERMEABILIDAD-LADERA EN ESQUISTOS 
CLORITICOS 
 
DATOS: D=14cm F = 164cm ho= 12cm 
SIN REVESTIR, RESULTADOS Ω =0.18cm