Exploración y caracterización de suelos en laboratorio de la UNMSM - Prof. Shupingahua Gom, Diapositivas de Suelos y recursos naturales

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I. INTRODUCCIÓN

El presente documento contiene información sobre algunos ensayos en los cuales obtendremos datos necesarios para saber las distintas características y propiedades de los suelos como la exploración de suelos, determinación del contenido humedad, peso volumétrico y granulometría. Las exploraciones del suelo se llevan a cabo con el propósito de la investigación del sitio para obtener información clara sobre las propiedades y las condiciones hidrológicas más que todo, en dicho suelo. El reconocimiento del sitio es la inspección del mismo, y el estudio de la topografía es para obtener una información adecuada sobre la condición del suelo y las aguas subterráneas. El propósito de la exploración del sitio es obtener información detallada acerca del orden de ocurrencias y extensión del sitio de los estratos de suelo y roca, las características de la naturaleza y de la ingeniería de la formación del suelo y la roca, la ubicación de las aguas subterráneas y su variación. En el cual la planificación de la exploración del suelo depende de la naturaleza de subsuelo, el tipo e importancia de la estructura. La determinación del contenido de humedad, es un método de ensayo realizado que cubre la determinación en laboratorio del contenido de humedad por masa de suelo, y materiales similares donde la reducción en masa por secado se debe a la perdida de agua. Este método de prueba requiere varias horas de secado para obtener el contenido de agua del espécimen. Generalmente el tiempo de secado es de 24 horas, repartidas en 3 muestras del espécimen para finalmente promediar los resultados y tener un dato final más efectivo, eficaz y exacto. Para una gran variedad de materiales, en su mayoría, el contenido de humedad es una de las propiedades más importante ya que ésta nos indicara las correlaciones establecidas entre el comportamiento del suelo y sus propiedades índice. El contenido de humedad de agua es utilizado para expresar la relación entre las fases de aire, agua y sólidos en un volumen de material dado. En suelos de grano fino (cohesivos) la consistencia de un determinado tipo de suelo depende de su contenido de agua. El ensayo de peso volumétrico en estado natural del suelo o peso específico de la masa de suelo, es la relación entre el peso del mismo y el volumen que ocupa. Éste trata de simular las condiciones a las que el material está sometido en la vida real, bajo una carga estática y el desarrollo de estos cálculos provee información valiosa para que el ingeniero disponga cuales son las condiciones ideales de compactación del material. El peso volumétrico de campo se fija en base a una prueba de laboratorio; la obtención del peso volumétrico seco máximo. A partir

del peso volumétrico de la masa del suelo y su correspondiente contenido de agua, se puede determinar el peso volumétrico seco El ensayo o análisis granulométrico consiste en la medición y gradación de los granos o partículas constitutivas de una muestra de suelo o formación sedimentaria con el fin de determinar sus propiedades mecánicas, cálculos de abundancia, y la separación de los componentes del sustrato. El ensayo consiste en dividir y separar el material mediante una serie de tamices en varias fracciones granulométricas de tamaño decreciente. El método consiste en un lavado del árido y su posterior tamizado vía seca. La masa de las partículas retenidas en los diferentes tamices se expresa respecto a la masa inicial del material.

2.2.2. Ubicación en coordenadas 6°29'58.8"S 76°20'47.0"W En la imagen se muestra la ubicación exacta mediante el empleo de coordenadas En la imagen se muestra el recorrido desde la plaza de San Juan hasta la calicata 2.3. Materiales y equipos MACHETE: Un machete es una herramienta de corte, Arma blanca, más corta que la espada, ancha, pesada y de un solo

filo. Comúnmente mide menos de

60 cm y tiene un solo filo y se utilizó para limpiar el lugar que se realizó nuestra calicata.

ZAPAPICO:

PALANA:

BOLSA PLÁSTICA:

COSTAL DE POLIETILENO:

El zapapico es una herramienta parecida a un pico, pero con dos bocas, una puntiaguda y la otra estrecha y con el corte muy afilado; tiene una de las puntas en forma de martillo, y la otra con una pequeña

pala. Sirve para picar y cavar y se

hizo uso para hacer la excavación de la calicata. Herramienta para cavar, recoger y trasladar materiales, en especial blandos o pastosos como arena o tierra, que consiste en una pieza plana de metal, madera o plástico, rectangular o trapezoidal, con los cantos más o menos redondeados, y normalmente algo cóncava, que está sujeta a un mango largo. Se utilizo para extraer la tierra donde se realizaba la calicata. Es un material cotidiano utilizado para transportar las cantidades necesarias de mercancía, esto también depende de la calidad y tamaño, en esta oportunidad se utilizó una bolsa plástica resistente y limpia con el cuidado para no mezclar ni contaminar las muestras obtenidas de la calicata, ya que no le debe dar la luz ni hacer contacto con la humedad. En cuanto al sustantivo es bolsa grande, normalmente de arpillera, aunque también puede ser de papel, poliamida, polietileno o polipropileno, que lo utilizamos para el transporte de nuestra muestra de 40 kilogramos, debido a su resistencia y durabilidad.

2.4. Procedimiento de campo ← Comenzamos con la observación del terreno, de esa manera vamos a poder realizar un análisis intensivo del campo y así definir el área a estudiar. Luego de definir el área de estudio y de realizar las mediciones de 1.5 metro de ancho por 1.5 metros de largo, iniciaremos a hacer la limpieza del trabajo para procurar la excavación → ← Se comienza con la excavación de 50 cm de profundidad para poder obtener el primer peldaño de la escalera

Después de haber llegado a 1 m de profundidad, conseguimos los dos peldaños de la escalera, de esta manera nos facilita al momento de realizar la excavación → ← Proseguimos con la excavación hasta lograr la profundidad máxima de 1.5 m de la calicata, tal como se muestra en la imagen. Siendo esto el resultado final.

Después de haber finalizado con la excavación, el ingeniero Martínez nos da una breve y concisa explicación sobre el estudio de suelos que se determinará a partir de las muestras que serán llevadas al laboratorio → ← Comenzamos a hacer los límites de degradación del suelo, donde a 80 cm de profundidad se ve un notorio cambio de las características del suelo, ya que se logra visualizar materia orgánica y con la presencia de ciertas raíces Características que se deben describir para los suelos: Angulosidad, forma, estado (humedad), reacción con el ácido clorhídrico (HCl), consistencia, cementación, estructura, rango de los tamaños de las partículas, tamaño máximo de las partículas, dureza. Tabla 2: Criterios para identificar la angulosidad de las partículas gruesas Descripción Criterios Angulosa Partículas con bordes agudos y caras relativamente planas o pulidas. Sub Angulosa Partículas similares a las angulosas, pero con bordes algo redondeados. Sub Redondeada Partículas con casi todas las caras planas, pero con esquinas y bordes redondeados. Redondeada Partículas con lados suavemente curvos, sin bordes.

En dichas imágenes presentamos las partículas gruesas que se registraron en nuestra excavación, entre ellos están piedras angulosas, sub angulosas, sub redondeada y redondeada → → Iniciamos a recolectar un poco de las muestras del suelo de la pared de la caleta, previniendo que no debe contener raíces, y lo colocamos en una bolsa hermética (teniendo en cuenta que no le debe entrar aire ya que puede alterar la muestra), para luego llevarlo al laboratorio y estudiar el contenido de humedad que tiene el suelo.

Tabla 4: Observaciones de condiciones de humedad del suelo Descripción Criterios Seca Ausencia de humedad, polvorienta, seca al tacto. Húmeda Húmeda, pero sin agua visible. Saturada Generalmente cuando el suelo está bajo el nivel freático, agua visible. Resultado: Ambas muestras (M-1 y M-2) presentan un suelo con condición húmeda Posteriormente llevamos a cabo un método experimental, con el cual sabremos la cantidad de arena que contiene dicho suelo → Tabla 5: Criterios que indican la reacción del suelo con el ácido clorhídrico Descripción Criterios Ninguna Sin reacción visible. Débil Reacción ligera, se forman burbujas lentamente. Fuerte Reacción violenta, se forman burbujas de inmediato Resultado:

• M-1: La reacción del suelo es ninguna
• M-2: La reacción del suelo es débil

← Realizamos el experimento con ácido clorhídrico (HCl) para poder saber que reacción se produce al momento que toque la tierra. Después empezamos a retirar tierra en el material mostrado para que sea llevado al laboratorio y hacer el estudio del peso volumétrico. → Tabla 6: Criterios que sirven para describir la consistencia de los suelos Descripción Criterios Muy blanda El dedo pulgar penetra en el suelo más de 25 mm. Blanda El dedo pulgar penetra en el suelo aproximadamente 25 mm. Firme El dedo pulgar penetra 6 mm. Dura El dedo pulgar no penetra en el suelo, pero penetra rápidamente la humedad. Muy Dura La uña del pulgar no hace raya en el suelo. Resultado:

• M-1: La reacción del suelo es firme
• M-2: La reacción del suelo es blanda

Tabla 8: Criterios que sirven para describir la estructura de los suelos Descripción Criterios Estratificada Capas alternadas variables de material o color con espesor de por lo menos 6 mm. Laminada Capas alternadas variables de material o color en espesores menores de 6 mm. Fisurada Rompimiento según planos definidos de fractura con poca resistencia a esta. Lisa Planos de fractura lisos o lustrosos, algunas veces estirados. En bloques Suelo cohesivo que puede romperse en pequeños terrones angulosos resistentes a un rompimiento adicional. En lentes Inclusión de pequeñas bolsas de diferentes suelos: tales como pequeños cristales de arena esparcidos en una masa de arcilla, se debe anotar el espesor. Homogénea Apariencia y color uniforme. Resultado: La estructura del suelo es estratificada Seguidamente, llevamos 40 kg de tierra para hacer posteriores estudios de suelo → Tabla 9: Criterios que sirven para describir la resistencia en seco de los suelos Resultado:

• La M-1 y M-2: La resistencia en seco del suelo es mediana Descripción Criterios Ninguna La muestra seca se desmenuza a la simple manipulación. Baja La muestra seca se desmenuza hasta pulverizarse con ligera presión de los dedos. Mediana La muestra seca se rompe en fragmentos o se desmenuza con presión considerable de los dedos. Alta No podrá romperse la muestra seca con la presión de los dedos, pero se romperá en fragmentos al aprisionarla con el pulgar sobre una superficie dura. Muy alta No podrá romperse la muestra seca al aprisionarla con el pulgar sobre una superficie dura

←Al retirar la tierra, nos ponemos a desmenuzarla para que al momento de realizar su estudio no nos cause dificultad Como identificar suelos de grano fino: Escójase una muestra representativa del material que se va a examinar. Remuévanse las partículas mayores que el tamiza de 0.425 mm (N°40) (arena mediana y más gruesa), hasta disponer de una muestra equivalente a una porción aproximadamente igual a la capacidad de una mano de material. Úsese esta muestra para determinar la resistencia seca, así como la dilatancia y el ensayo de tenacidad o dureza, plasticidad. Tabla 10: Criterios que sirven para describir la dilatancia de los suelos Descripción Criterios Nula No existe cambio visible en la muestra. Lenta Aparece lentamente agua sobre la superficie de la muestra mientras se sacude y no desaparece lentamente al estrujarla. Rápida Aparece rápidamente agua sobre la superficie de la muestra mientras se sacude y desaparece rápidamente al estrujarla. Resultado:

• La M- 1 y M-2: La dilatación del suelo es nula