Mecanica de Suelos I (GUIA)

INST INSTITU ITUTO POL PO LITÉ ITÉC NIC O NA C IO NAL NA L ESC UEL UELA SUPERIO PERIOR R DE INGENIER ING ENIERÍA ÍA Y ARQUIT ARQUITECT ECTURA UNIDAD UNIDAD ZACAT AC ATENC ENCO O ACADÉ AC ADÉMIA MIA DE GE GEOTE OTEC NIA GUIA DE ESTUDIOS ESTUDIOS PARA MECANICA DE SUELOS I

Los exámenes departamentales tienen por objeto garantizar que se cumpla el programa de estudios de la asignatura. Es recomendable contestar esta guía de estudios a fin de asegurar los mínimos conocimientos que el profesor debe enseñar, para que el alumno cuente con los conocimientos requeridos en los siguientes cursos de geotecnia e indispensable en la comprensión de otras asignaturas de ingeniería civil. I.- INTRODUCCION

1. Citar cuatro ejemplos de fallas por no considerar el tipo de suelo y su calidad mecánica cuando el suelo es empleado como material de soporte o de construcción. 2. ¿Qué influencia puede tener el tipo de suelo y sus propiedades mecánicas en las siguientes acciones? a) La selección del tipo del cimiento en la estructura. b) La selección del procedimiento constructivo de la cimentación. c) La determinación de la inclinación o pendiente pendiente de cortes en la construcción. 3. Definir según el Dr. Karl von Terzaghi : suelo; fases del suelo y mecánica de suelos. 4. ¿Cuáles son los objetivos de la mecánica de suelos? 5. Definir las principales caracteristicas de cada fase del suelo. Y citar los elementos fundamentales que la constituyen. 6. Definir las estructuras de la fase sólida del suelo: simple; celular y floculenta. Citar sus principales carácterísticas o propiedades físicas y mecánicas. II.- ORIGEN Y FORMACION DE SUELOS

7. Definir suelos transportados y residuales. Citar sus caracteristicas caracteristi cas y las diferencias más importantes de los tipos de suelo antes mencionados. 8. Dar tres ejemplos de suelos residuales, asímismo mencionar propiedades más significativas? significativas ? 9. ¿Cuáles son los agentes de transporte? ¿Qué tipo de suelos se generan? 10. Proporcionar las principales características físicas y mecánicas de los siguientes depositos y citar tres ejemplos de cada uno de ellos. a) Eólicos c )Volcánicos e ) Lacustres g)Glacial b) Aluviales d ) Marinos f ) Piemonte 11. De los suelos anteriores, dados como ejemplo, ¿Cuál presenta mayor dificultades para el buen comportamiento de las cimentaciones?¿Por qué? III.- ESTRUCTURAS DEL SUELO Y SUS PROPIEDADES

12. ¿Qué es el área especifica?, ¿Qué partícula tendrá mayor superficie específica una arena ó una arcilla y de que orden son sus respectivas magnitudes? 13. ¿Por que razón en cada partícula de arcilla las moleculas molec ulas de agua están ligadas a la estructura de aquella? 14. ¿Qué presiones existen entre el agua adsorbida y las partículas de arcilla? ¿Por qué el agua adsorbida se llama capa sólida? 15. Dibuje las estructuras simbólicas de: a) Ilitas b) Caolinitas c) Motmorilonitas IV.- RELACIONES VOLUMÉTRICAS Y GRA VIMÉTRICAS VIMÉTRICAS

16. Encontrar las expresiones para calcular el contenido de agua y el peso volumétrico de un suelo en términos de su porosidad y densidad de sólidos, si su grado de saturación es del 100%. 17. En función de los datos proporcionados en la primera columna de la siguiente tabla, determinar las expresiones que se solicitan en las columnas subsecuentes. Considerar el suelo esta saturado. 

La guía de estudios es una propuesta del colegio de profesores de la asignatura.



Cualquier duda favor de aclararla con su profesor

1


DATOS

d,Ss Ss,sat Ss,  Ss,  Ss, e d, sat

Ss --

d --

sat

--

e

---

--

---

---

d,  d,  d, e sat,  sat,  ,e 

------

---

---

---

---

---

---

-----

---

----

-------

-----

Nota: Ss.- Densidad de sólidos o peso especifico relativo de los sólidos. e - Relación de vacíos - Porosidad

sat.- Peso especifico de la muestra saturada ó peso volumétrico d.- Peso especifico seco ó peso volumétrico seco .- Contenido de agua

18. Determinar la expresión en la que el contenido de agua se expresa en función de la relación de vacíos, grado de saturación y de la densidad de sólidos. 19. Comprobar las siguientes expresiones: a)

 d

b)





 m

1  

1 1         

w

d

s

w

20. El espesor de una pastilla de suelos que se utiliza en una prueba de consolidación es de 1.92 cm., antes de cargar. Después de la prueba su espesor fue de 1.74 cm. Si al inicio de la prueba la relación de vacíos era de 0.85, ¿Cuál será la relación de vacíos final? 21. Una muestra de arena seca con un peso volumétrico de 1.20 t/m 3 y una densidad de sólidos de 2.68, es expuesta a la lluvia por dos días consecutivos. El volumen del material permanece constante, pero su grado de saturación tienen un incremento del 24 %. Determinar el peso volumétrico y el contenido de agua del suelo después de la lluvia. 22. Una muestra de arena húmeda de 50 cm 3 pesan 95 gr. después de su secado el peso fue de 75 g. Si la densidad de sólidos es de 2.67, determinar lo siguiente: a) Relación de vacíos c) Grado de saturación b) Porosidad d) Peso volumétrico seco 23. Una muestra de arcilla saturada pesa 1526 gr. en su estado natural y 1053 gr. después de secada. Determinar el contenido natural de agua, relación de vacíos, porosidad y peso volumétrico natural. El peso específico de los sólidos es de 2.70 gr/cm 3.







2


24. Se desea construir el corazón impermeable de una presa flexible. Para compactar el material es necesario incrementar su contenido de agua del 8% al 18%. Se requiere conocer la cantidad de agua en m 3 que se deberán agregar por cada metro cúbico de material impermeable, si su peso volumétrico natural es de 1.7 Ton/m 3. 25. La pista de un aeropuerto necesita 459,650 m 3 de limo arenoso compactado, con una relación de vacíos de 0.75. El estudio de mecánica de suelos ha reportado dos posibles bancos de préstamo, la relación de vacíos de cada uno de ellos, así como el costo estimado de transporte del banco a la pista se tabula a continuación. BANCO DE PRÉST PRÉSTAMO AMO RELACIÓ RELACIÓN N DE VACÍOS VACÍOS



COST CO STO O DE TRANSP TRANSPOR ORTE TE 3 $/m Burros blancos 0.65 8.20 Lobos plateados 0.83 5.70 Determinar ¿Cuál banco banco es el más económico para ejecutar este trabajo?

IV.1.- LAB ORATORIO: ORATORIO:

26. Determinar el contenido natural de agua del siguiente material. Cápsula Wc Wc+Wm Wc + Ws Ww Ws No gr. gr. gr. gr. gr. % 172 9.08 24.87 21.39 126 8.95 42.01 34.81 27. Determinar el peso volumétrico ó peso específico de la muestra con los siguientes datos. Wm Wmp Wmps Vmp gr. gr. gr. cm 3 17.63 18.87 8.03 15.77 16.82 6.92 28. ¿Cuál es el objetivo de calibrar un matraz?

Wp Wp gr.

Vp cm3

Vm cm3.

Wm gr

m

m

gr./cm3

KN/m3

29. Determinar la densidad de gravas aparente ( Sga ) y la real ( Sg) del siguiente material. Cáp su su la la

Wc

Wc + Wg s at at

Wc + Wg

Vo lu lu me men i ni ni ci ci al al

Vo lu lu me men f in in al al

Wg

No 129

gr. 58

gr. 108.07

ggrr. 106.2

ml 300

ml 322

gr.

Sga

Sg

30. En matraces separados se determinó la densidad de sólidos a un mismo suelo. Con los siguientes datos calcular la densidad de sólidos, y definir si estuvo realizada bien o mal el ensaye y ¿Por qué? Matraz Wmw Wmws Wfw Wfws t Ws Ss 0 No gr. gr. gr. gr. C gr. 81 387.33 428.68 711.50 737.81 34 143 458.50 493.09 718.00 740.03 32 Wmw : Peso del matraz con agua. Wmws : Peso del matraz con agua y sólidos Wfw : Peso del matraz aforado con agua. Wfws :Peso del matraz aforado con agua y sólidos







t :Temperatura de la mezcla. Ss : Peso específico relativo de sólidos o densidad de sólidos

3

INST INSTITU ITUTO PO LITÉ ITÉC NIC O NAC NA C IO NAL NA L ESC UEL UELA SUPERIO PERIOR R DE INGENIER ING ENIERÍA ÍA Y ARQUIT ARQUITECT ECTURA ACADÉM AC ADÉMIA IA DE GEOTECNIA GUÍA DE EST ESTUDIO DE MECAN MEC ANIC ICA A DE SUELOS I

V.- EXPLORACION Y MUESTREO

31. ¿Cuáles son los datos requeridos en una exploración? 32. ¿En qué consiste un programa de exploración? 33. Describir el procedimiento para definir el número y la profundidad de los sondeos de exploración geotécnica. 34. Consideraciones para elaborar un programa de exploración, según las Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Cimentaciones, y el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal. 35. Define tipos de muestra y usos de las mismas 36. ¿Qué propiedades índice se obtienen de muestras alteradas? 37. ¿Cuáles son los métodos indirectos y directos de exploración? 38. ¿En qué consisten los Métodos geofísicos? a) Refracción sísmica. b) Explicar el fundamento de la exploración por medio de refracción sísmica. c) Resistividad eléctrica 39. ¿En qué consisten los métodos indirectos? a) Cono eléctrico b) Cono mecánico 40. ¿Qué cuidados se deben tener en la ejecución de un sondeo con cono eléctrico? 41. ¿En qué consisten los métodos directos? a) Pozo a cielo abierto y c) Pared delgada (tubo shelby y e) Sondeo mixto barrenas manuales. shelby dentado) f) Sondeo combinado b) Penetración estándar d) Barril Denison 42. Explique cómo se obtiene la muestra inalterada en un sondeo profundo para suelos blandos. 43. ¿Qué información de campo se obtiene en un sondeo de penetración estándar? 44. Proponga el programa de exploración en la zona I, II y III; para el centro administrativo siguiente: 20

15 10

50 3 niveles

10 5

Niveles

2 Niveles 60

25

40 Estacionamiento y áreas verdes Tanque elevado de 50 m 3

45. Grafique los resultados de los registros de campo anexos y construya las columnas estratigráficas 46. ¿Cómo se deben presentar los resultados de los sondeos?

 

La guía de estudios es una propuesta del colegio de profesores de la asignatura. Cualquier duda favor de aclararla con su profesor

INST INSTITU ITUTO PO LITÉ ITÉC NIC O NAC NA C IO NAL NA L ESC UEL UELA SUPERIO PERIOR R DE INGENIER ING ENIERÍA ÍA Y ARQUIT ARQUITECT ECTURA ACADÉMIA DE GEOTECNIA GUÍA DE ESTUDIO UDIO DE MEC MEC ANIC ANICA A DE SUELOS I

REGISTRO DE SONDEO Obra: Estacionamiento Xola Método empleado : Sondeo de cono eléctrico Prof.

qc

Prof. Prof.

qc

Prof.

qc

Prof.

qc

Prof. Prof.

qc

Prof.

qc

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2

0 0 0 0 0 0 0 0 6.125 4.5 4 4.3125 4.5625 4.5625 3.75 3.6875 4 4.0625 3.0625 1.625 0.5625 0.375 0.375 0.1875 0.375 0.5 2.125 18.125 18.125 18.125 18.125 18.125 5.1875 6.125 6.125 13 7 10.625 3.875 3.9375 4.5 3.125 3.5625 2.4375 2.4375 1.875 1.875

4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.9 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

5 5.5625 7.4375 7.4375 11.1875 3.6875 4.0625 3.625 3.25 3.125 2.3125 2.1875 2.25 2.5 3.25 3.0625 3.0625 2.9375 2.625 2.5 2.9375 2.75 2.6875 2.5625 2.4375 2.625 2.5625 2.375 2.3125 2.4375 1.8125 2.125 2.4375 2.5625 2.5625 2.25 2.5625 2.5625 2.375 2.5 2.875 2.5625 2.6875 2.625 2.75 2.875 2.9375

8.9 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13 13.1

3.0625 3.125 5.8125 4.625 2.625 2.9375 3.0625 2.6875 2.5625 2.5625 2.5625 2.6875 2.4375 2.5 2.25 2.25 2.5625 9.0625 4.75 2.8125 2.4375 2.375 2.75 2.6875 3 2.5 2.5 2.625 2.5 2.875 2.8125 2.9375 3 3.0625 2.75 2.875 17.625 8.75 3 2.75 2.6875 2.25 3.0625 2.75

13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 14 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 15 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8 15.9 16 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 16.7 16.8 16.9 17 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 17.7

9.5 3.3125 4.375 3.6875 3.875 2.5625 2.75 2.9375 3.0625 3.375 2.9375 3.0625 3 2.9375 3 2.8125 3.25 3.5 3.25 3.3125 3.25 3.4375 3.25 2.875 3.1875 2.9375 3 3.3125 3.4375 3.375 3.75 3.5625 3.4375 3.0625 2.5625 2.4375 3.0625 8.25 7.625 3.4375 2.5625 5.5625 2.9375

17.8 17.9 18 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8 18.9 19 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 19.6 19.7 19.8 19.9 20 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6 20.7 20.7 20.8 20.9 21 21 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 21.7 21.8 21.9 22 22

2.8125 3.0625 2.875 28.5 29.0625 7.75 6.5 3.4375 3.5625 3.3125 3.25 3.3125 3.0625 3.3125 3.5 3.4375 3.4375 3.6875 3.875 3.8125 3.5 16.125 14.625 14.625 2.5625 4 4.5 5.3125 5.4375 7 7.1875 5.4375 5.4375 4.375 4.1875 3.8125 3.375 3.375 4.375 4.25 3.9375 3.5 3.5 4.3125 3.75 3.625 3.6875

22.1 22.2 22.3 22.4 22.5 22.6 22.7 22.8 22.9 23 23.1 23.2 23.3 23.4 23.5 23.6 23.7 23.8 23.9 24

3.75 4.8125 20.25 27.25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Cap. Del Cono: 22 ton

 

Ubicación: Av. Xola Esq. Gabriel Mancera Profundidad: 24:00 24:00 m

Área del cono: cono : 10.46 10.46 cm 2 Cte. Cono: 10 = 2.5 kg.


5


REGISTRO DE SONDEO SM-3

DISEÑO DE TALUDES

OBRA :

SONDEO :

3 DE SEPTIEMBRE DEL 2004 FECHA :

N.A.F. : NO LOCALIZADO

PROCEDIMIENTO :

SONDEO MIXTO

LOCALIZACION: Puerto escondi do, Oaxaca CLASIFICACIÓN

MUESTRA

N

DE 0.00

A 0.60

0-15

15 - 45

45 - 60

LONGITUD RECUPERADA

15

42

6

38

2

1.20

1.80

5

13

5

25

3

1.80

2.40 14

18

5

21

3

14

5

26

5

7

4

S/R

6

7

4

S/R

5

2.40

3.00

3.00

3.60

3.60

4.20

4.20

4.80 6

10

5

39

11

5

34

5.40

6

7

5.40

6.00

TUBO SHELBY DENTADO

6.00

6.60

9

6.60

7.20

10

7.20

7.80

11

7.80

12

ARENA GRUESA CON GRAVAS ARENA GRUESA CON GRAVILLAS LIMOSA DE COLOR CAFÉ

SIN RECUPERACION ARENA GRUESA CON GRAVAS LIMOSA DE COLOR CAFÉ

4.80

8

MATERIAL

SIN RECUPERACION

6

ARENA GRUESA LIMOSA COLOR CAFÉ 31

3

11

5

18

11

40

23

45

20

50/25

8.40

44

46

16

43

ARENA GRUESA GRIS CON GRAVAS

8.40

9.00

16

34

20

30

ARENA GRUESA POCO LIMOSDA DE COLOR GRIS

13

9.00

9.60

13

23

10

50

ARENA GRUESA CON GRAVAS GRIS

14

9.60

10.20

TUBO SHELBY DENTADO

32

15

10.20

10.65

16

43

10.65

10.80

10.80

11.20

11.20

11.40

11.40

11.80

11.80

12.00

12.00

12.15

12.15

15.00

16 17



(m)

No. 1

4



PROF.

39

50

AVANCE CON BROCA TRICONICA

AVANCE 20

50/25

22 AVANCE CON BROCA TRICONICA

AVANCE 26

50/25

20 AVANCE CON BROCA TRICONICA

AVANCE 50/15

ARENA MEDIA A GRUESA COLOR GRIS POCO LIMOSA ARENA GRUESA GRIS CON ALGUNAS GRAVILLAS

S/R AVANCE

AVANCE CON BROCA TRICONICA


6


VI.- CLASIFICACION DE LOS SUELOS VI.1.VI.1.- CLA SIFICACION SIFICACION DE LOS SUEL OS EN LA BORATORIO VI.1.1. GRANULOMETRIA 2

47. Medición directa, análisis por mallas o tamices e hidrómetro. 48. Defina coeficientes de uniformidad y curvatura. 49. Dibuje la curva granulométrica del suelo y determine: porcentajes de material, coeficiente de curvatura ( Cc ) y coeficiente de uniformidad ( Cu ), de una muestra seca de 3800 gr., la cual se sometió al análisis granulométrico, obteniéndose la siguiente información: De la fracción que pasó la malla # 4 se tomaron 500 gr., para continuar Mallas Peso retenido con el siguiente juego de mallas. ( gr.) 1 1/2 0 Mallas Peso retenido (gr.) 1" 19 # 10 193.18 3/4" 19 # 20 144.89 1/2" 114 # 40 68.18 3/8" 76 # 60 31.25 #4 228 # 100 17.05 charola 3344 # 200 5.68 Charola 39.77 50. Los resultados en un análisis granulométrico por mallas se muestra en los siguientes registros, determinar: La curva granulométrica del suelo. Coeficientes de uniformidad y curvatura. Diámetro efectivo. Determinar sí esta bien o mal graduado y ¿Por qué?









Mallas

Peso retenido en gr.

1“ 3/4" 3/8" #4 Pasa # 4 SUMA

1818.1 1212.1 3030.2 2272.7 6818.1 15151.2

De los 6818.1 gr. que pasaron la malla # 4, se tomaron 200 gr. y se lavaron en donde se obtuvieron los siguientes resultados. Mallas Peso retenido en gr. # 10 31.5 # 20 27.6 # 40 29.1 # 60 22.0 # 100 24.0 # 200 19.8 Pasa la No 200 46.0

51. Dibuje en forma esquemática la curva granulométrica de los siguientes suelos. Arena gruesa Arena fina Suelo con gran variedad de tamaño Material uniforme Suelo conformado únicamente por arena de 2 mm.     

VI.1.2 VI.1.2.-.- Diseño de filtr fi ltros os 52. ¿Qué criterios se deben respetar en el diseño de un filtro? 53. ¿Qué debe cumplir un material para usarse como filtro en un muro de contención?

2

Juárez Badillo E.- Fundamentos de Mecánica de Suelos Tomo I.- Editorial Limusa.- CAPITULO 5

 


7


54. Del problema 3 de granulometría, considere que es el suelo el cual se proporcionará protección, diseñe un filtro para ese material. VI.1.3. VI.1.3. PL ASTICIDAD

55. ¿Qué es plasticidad? 56. ¿Qué son los estados de consistencia? 57. ¿Qué representan los estados de consistencia? 58. ¿Cuál es el objetivo de determinar las consistencias, y cómo podemos relacionar con el contenido natural de agua? 59. Defina los siguiente Límites: líquido, plástico y de contracción. 60. ¿Cómo obtiene los límites en el laboratorio? 61. ¿Cómo varía el límite líquido si se incrementa la altura de caída de la copa de Casagrande? 62. ¿Cómo varía el límite líquido si disminuye la altura de caída de la copa de Casagrande? 63. ¿Cómo varía el límite líquido sí es más rígida la base de la copa de Casagrande? 64. ¿Cómo varía el límite líquido sí es más suave la base de la copa de Casagrande? 65. ¿Cómo varía el límite líquido si disminuye la cadencia en la copa de Casagrande? 66. ¿Cómo varía el límite líquido si es menor la altura del material dentro de la copa de Casagrande? 67. ¿Cómo se clasifica el material según la carta de plasticidad? 68. ¿Cómo se determina el Indice de tenacidad? 69. El límite líquido de una arcilla es de 65 %, su índice de plasticidad es del 25% y su contenido natural de agua es del 45 %. ¿Cuál es el valor de la consistencia relativa de la arcilla en su estado original, y cuál es su índice de liquidez?



¿Cómo clasifica el material según la carta de plasticidad? 70. Encuentre el contenido de agua que corresponde al límite líquido por medio de la curva curv a de fluidez y el criterio propuesto por Lambe (20< N< 30) y compare resultados. 

N    L       25  L

L

N

0.121

No de golpes 36 30 21 17

Contenido de agua % 25.4 25.7 26.4 26.8

71. Dibuje de forma esquemática la curva de fluidez para los siguientes suelos: Suelo muy susceptible a cambiar su consistencia con pequeñas variaciones de humedad. humedad. Lo inverso al suelo anterior.  

VI.2.VI.2.- CLA SIFICACION SIFICACION DE L OS SUELOS EN CA MPO.

72. Enuncie 5 características que se pueden describir del suelo cuando se realiza un muestreo en campo. 73. ¿Que clasificación y que nombre le daría a un material que tiene un 35% de material de apariencia del azúcar y con las pruebas de campo a la muestra tiene: dilatancia rápida, tenacidad ligera y resistencia al estado seco media? VI.3.-CLASIFICACION DE LOS SUELOS POR MEDIO DEL SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS ( S.U.C.S.)

74. Dada la siguiente información de laboratorio, clasificar al suelo según los lineamientos del S.U.C.S., además determine el Indice de Fluidez, Indice de Tenacidad e indicar en que estado físico se encuentra el material.

 


8




Granulometría

En la cápsula No 33, cuyo peso es de 20.24 gr. El peso del material húmedo más el peso de la cápsula (Wc+Wsh) es de 978.57 gr. el contenido de agua es del 18.6 %. Malla 3" 2" 1.5" 1" 0.75" 0.50" 0.375 No 4 Charola

Peso retenido 0 24.26 16.17 40.44 24.39 8.1 88.97 105.13 500.00

Malla No 4 No10 No 20 No 40 No 60 No 100 No 200 Charola

Nota: Se uso la misma cápsula, ( lavado por malla # 200) 

Límite líquido Cápsula # Wc 1 2 3 4 5

14 14.1 .15 5 14 14.8 .88 8 13.96 14.91 15.03

Peso retenido 0 77.25 77.42 50.08 27.3 9.15 8.8 250

Límites de consistencia

Límite plástico Wc +Wsh 42 42.1 .12 2 38 38.3 .31 1 30.26 28.82 27.11

Wc +WS 29.8 29.811 27.9 27.922 22.89 22.46 21.45

GOLPES 44 4 4 32 32 19 13 7

Cápsula # Wc 6 7

11.2 11.20 0 12.0 12.06 6

Límite de contracción lineal

Wc +Wsh 17 17.8 .87 7 18 18.8 .86 6

Wc +WS 16 16.0 .066 16 16.7 .722

Longitud Inicial :100 mm Longitud Final Final : 87.6 mm

Contenido natural d e agua : 80 %

75. Proporcione valores para llegar a la siguiente nomenclatura y con ellos dibuja la gráfica que represente los valores propuestos. SC

L L = _______% L P = _______%

D60=_______mm D30=_______mm D10=_______mm

G :_____% S :______% F :______%

Cu =______ =______

IP = _______% Cc =______

SM - SC

G:______% S :______% F :______%

Cu =______ =______  

L L = _______% L P = _______%

D60=_______mm D30=_______mm D10=_______mm

IP = _______% Cc =______


9


76. Proporcione valores para llegar a la siguiente nomenclatura y con ellos dibuja la gráfica que represente los valores propuestos.

L L = _______% L P = _______%

SW - SC

G:______% S :______% =______ F :______% Cu =______

D60=_______mm D30=_______mm D10=_______mm

IP = _______% Cc =______

100 90 80 a s a p e u q l a i r e t a m e d %

70 60 50 40 30 20 10 0

100

10

1

0,1

0,01

Diametros en mm

77. Proporcione Proporc ione la nomenclatura al siguiente material. G : 46 % S:

46 %

Cu =___4___ Cc =___3___

L L = 120 % L P = 40 % IP = 80%

NOMENCLATURA _________________

F :___8 % 100 %

78. Que clasificación y que nombre le daría a un material que tiene un 35% de material con apariencia de azúcar y las pruebas de campo se evaluó como una dilatancia rápida, tenacidad ligera y resistencia al estado seco media.

 


10


IX.- CAPILARIDAD Y PERMEABILIDAD PERMEABIL IDAD EN SUELOS. 78. Define: capilaridad y ¿Cuál es el efecto de la temperatura en la tensión superficial del agua? 79. Explique: ¿Por qué se presenta la capilaridad en los suelos, en qué tipo de suelos es más significativa su presencia, y cuáles son sus efectos en el comportamiento de los suelos? 80. Calcule y dibuje la variación de la altura capilar como función de los siguientes diámetros de tubos capilares, si la temperatura del agua es de 20º C y si el ángulo del menisco es nulo. DIÁMETRO DEL TUBO CAPILAR mm 100 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.000001

ALTURA CAPILAR ( hc) cm.

81. Completar la siguiente tabla, calcule las alturas capilares que el agua puede alcanzar en tubos capilares de diferentes diámetros. Para el tubo #, de diámetro “d”, la altura capilar “ h” . TUBO DIÁMETRO d (mm) Altura capilar h (cm.)

1 1.0 d

2 0.5d

3 1.5d

4 2.0d

5 2.5d

6 3.0d

82. Calcule para los siguientes suelos la altura y tensión capilar del agua. SUELO TIPO

TAMAÑO mm

ARENA ARENA ARENA ARENA LIMO ARCILLA ARCILLA

2a1 1 a 0.5 0.5 a 0.25 0.25 a 0.074 0.05 a 0.005 0.005 a 0.0005 0.00005

ALTURA CAPILAR cm

TENSIÓN CAPILAR Kg/cm2

83. ¿Cuál es la ley de Darcy para flujo de agua en arenas limpias? 84. ¿Cómo se calcula la velocidad de filtración en los suelos? 85. Define: permeabilidad, coeficiente de permeabilidad y mencione ¿Qué influye en la permeabilidad de los suelos? 86. Proporcione los diferentes rangos de valores del coeficiente de permeabilidad para los siguientes suelos: TIPO DE SUELO K (cm/s) GRAVA LIMPIA ARENA GRUESA ARENA FINA ARENA LIMOSA  


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ARENA ARCILLOSA LIMO ARCILLA 87. Explique los siguientes métodos directos e indirectos para evaluar el coeficiente de permeabilidad: i. Granulometría v. Permeámetro de carga Capilaridad variable ii. ii. Consolidación iii. Permeámetro de carga constante 88. Determine el coeficiente de permeabilidad a partir de la curva de granulometría siguiente: ABERTURA DE LA MALLA , mm PORCIENTO QUE PASA,

%

50

25

0. 0.88

0. 0.43 43

0.15 0.15

0.07 0.075 5

100 100

100 100

80

61

23

16

0.04 0.04 0.02 0.02 0.01 0.01 0.00 0.0055 0.00 0.0022 10 10

6

4

2

1

89. Una arena uniforme de granos redondeados tiene un diámetro efectivo de 0.3 mm, Calcular el coeficiente de permeabilidad para una temperatura de 24º C. 

90. Deduzca la ecuación para calcular el coeficiente de permeabilidad en un suelo, por medio de un permeámetro de carga constante y mencione para que tipo de suelos se recomienda su empleo. 91. Deduzca la ecuación para calcular el coeficiente de permeabilidad en un suelo, por medio de un permeámetro de carga variable y mencione para que tipo de suelos se recomienda su empleo. 92. En un permeámetro de carga variable se ensayo una arcilla con arena de granulometría fina. De la prueba se determinó la magnitud del coeficiente de permeabilidad en 3.45x 10 –5 cm./min., la altura final de la prueba resulto ser de 76.4 cm, el diámetro de la bureta de 0.14 cm, el diámetro de la muestra de 78 mm, longitud de la muestra 90mm, tiempo de duración de la prueba 3 minutos con 23 segundos, la temperatura de la prueba fue de 17.3º C. Calcular la altura inicial de la superficie del agua dentro de la bureta. 

93. Una muestra de arena de 5 cm de diámetro y de 10 cm de altura, fue sujeta a una prueba pr ueba de permeabilidad en un permeámetro de carga constante. La prueba duró 10 segundos con una carga hidrostática de 100 cm a 24º C y se recolecto 120cm 3. Calcular el coeficiente de permeabilidad a 20 oC. 

94. En un permeámetro de carga variable se ensayo una arcilla con arena de granulometría fina. Coeficiente de permeabilidad 3.45X10 -5 m/min. Diámetro de la muestra 78 mm Altura final del agua dentro de la bureta 76.4 cm Longitud de la muestra 90 mm Diámetro de la bureta 0.14 cm Temperatura del agua durante la prueba 17.3º C Tiempo de duración de la prueba 3 min. con 23 seg. Con los datos citados calcular la altura inicial de la superficie del agua dentro de la bureta

   

95. En un permeámetro de carga hidráulica constante se ensayó una muestra de arena gruesa de 15 cm. de altura y 5.5 cm. de diámetro, bajo la carga hidráulica de 40 cm. durante 6 segundos. La cantidad de agua filtrada fue de 400 cm 3. Determine el coeficiente de permeabilidad 

96. Determine el coeficiente de permeabilidad de un suelo que fue sometido a una prueba de permeabilidad según el siguiente croquis.

 


12


Superficie libre del agua

De la prueba se obtuvieron los siguientes resultados: 





100 cm

Muestra cilíndrica de suelo, de 50 cm de diámetro. Volumen del agua captado durante la prueba 140 cm 3 Tiempo de duración de la prueba 35 min. 28 s

Superficie libre del agua

0.7 1.0 25 cm

63cm

51 cm

97. Deduzca las ecuaciones de permeabilidad horizontal y vertical. 98. Un estrato de arena consta de tres capas horizontales de igual espesor. El coeficiente de permeabilidad para la capa superior e inferior es de 1 X 10 –4cm/s y el de la capa intermedia1 X 10 –2cm/s. ¿Cuál es la relación entre el coeficiente de permeabilidad medio del estrato en sentido horizontal y en sentido vertical?

X.- ESFUERZOS TOTAL, EFECTIVO Y PRESIÓN DE PORO. 99. Define: esfuerzo total, presión de poro o neutral y esfuerzo efectivo. 100. En una arena fina situada debajo del nivel de aguas freáticas, ¿Cuál es el efecto de la presión neutra en la resistencia a la penetración estándar? 101. ¿Qué ecuaciones definen el esfuerzo efectivo en suelos saturados u suelos parcialmente saturados? 102. Calcular y dibujar los diagramas de esfuerzos totales, efectivos y presión de poro o neutras, para las profundidades de 0 a 20 m, en condiciones iniciales e inmediatamente después de haber abatido el nivel de aguas freáticas a 4.0 m., considere que el suelo en estos 4.0 m queda saturado por capilaridad.

Nivel Nivel or iginal d e aguas aguas freáticas 4.5 m

= 16.5 KN/m3

6.7 m

8.8 m

=17.6 KN/m3

103. Una muestra de arena tiene un peso de 150 Kg. para un volumen de 0.083m 3, si su densidad de sólidos o peso especifico relativo de los sólidos es de 2.72 y su contenido de agua del 27%, el nivel de aguas freáticas (N.A.F.) se localiza a 2.5 m de profundidad. Sobre éste nivel la arena está saturada por capilaridad 1.3 m. considere además que por debajo del N.A.F. la arena está sumergida Calcular y dibujar los diagramas de esfuerzos totales, efectivos y presión de poro a una profundidad de 6.0 m, 104. Un manto de arcilla de 3.70 m de espesor está situado debajo de un deposito de arena sumergida de 7.90 m de espesor. La superficie superior de la arena está situada a 3 m debajo de la superficie de un lago. El peso volumétrico saturado de la arena es de 2000 Kg/m 3 y el de la arcilla de 1875 kg/m 3. Calcule analítica y gráficamente los esfuerzos totales, presión de poro y esfuerzos efectivos a la mitad del manto de arcilla.  


13


105. La superficie de un depósito de arcilla saturada esta situada permanente debajo de una masa de agua. Las pruebas de laboratorio reportaron un contenido de agua natural del 47% y un peso especifico relativo de los sólidos de 2.74. ¿Cuál es el esfuerzo efectivo a una profundidad de 11.30 m? 106. Si el nivel del agua (del problema anterior) permanece invariable, y se hace una excavación por dragado, ¿Cuántos metros de arcilla deben quitarse para reducir el esfuerzo efectivo a 11.30 m de profundidad a un valor de 4,882 Kg/m 2. 107. En un deposito de limo se redujo el nivel de aguas freáticas de una profundidad de 3 m a una profundidad de 6.10 m. El limo permaneció saturado aun después de que se hizo descender el nivel del agua freática. Su contenido de agua es del 26% y peso especifico relativo de los sólidos de 2.55. Estime el aumento en el esfuerzo efectivo a una profundidad de 10.40 m por haber descendido el nivel del agua freática. 108.

Calcule el gradiente hidráulico crítico para los siguientes materiales. i) ii)

Grava gruesa Limo arenoso

k =10 cm/seg k =10-6 cm/seg

Ss = 2.67 Ss = 2.67

e = 0.65 e = 0.80

109. Calcular y dibujar de 0 a 10 m de profundidad profundidad contados a partir de la superficie del agua, los diagramas de esfuerzos totales, efectivos y presión de poro en condiciones iniciales e inmediatamente después de haber sido abatido el nivel del agua 3 m debajo del fondo del lago. Considerar que el suelo en esos 3 m queda saturado por capilaridad.

Superficie libre del agua Fondo del lago

Fondo del lago 5.5 m

fondo de

Zona de ascensión ar

3.0 m 6.0 m

Superficie del agua después

3.0 m Zona de ascensión

6.0 m

Capilar

110. ¿Qué es un piezómetro?, ¿Qué diferencias existen entre los piezómetros abiertos y los cerrados?, ¿Qué ventajas y desventajas existen entre ellos? 111. Calcular y dibujar los diagramas de esfuerzos totales, efectivos y presión de poro a partir de la estratigrafía que se describe a continuación. 00.0 – 03.5 03.5 – 06.5 06.5 – 12.6 12.6 – 23.9 23.9 – 33.9  

 

Arena mal graduada, peso volumétrico de 14.3 KN/m 3 Arena limosa, peso volumétrico de 15.6 KN/m 3 Arena mal graduada, peso volumétrico de 17.3 KN/m 3 Arena bien graduada, peso volumétrico de 21.0 KN/m 3 Arena mal graduada, peso volumétrico de 18.4 KN/m 3

El nivel de aguas freáticas se localiza a 3.5 m de profundi dad. Se instalaron tres piezómetros a las siguientes profundidades: 10.1, 22.1 22.1 y 30.4m. Los Los niveles piezométricos que se alcanzaron en cada uno de ellos a partir de la superficie del terreno son 3.5, 8.0 y 16.8 m


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112.

Calcular y dibujar los diagramas de esfuerzos totales, efectivos y presión de poro a partir de la siguiente estratigrafía. N.A.F. Colgado Arena limosa

=17.0 KN/m2

2.0 m 1.5 m 4.0 m 0.5 m 3.7 m

113. 114. 115. 116.

Limo arenosa = 15.5 KN/m3 Arcilla impermeable.

N.A.F.

= 13.2 KN/m3 Arena saturada, de granulometría gruesa = 18.5 KN/m3

¿Qué es un piezómetro y cuantos tipos de piezómetro existen? ¿Cuál es el objetivo de instrumentar un piezómetro en las obras ? Define carga de presión, carga de altura y carga total. Mencione algunas causas que ocasionen errores en las mediciones de un piezómetro.

BIBLIOGRAFIA           

 

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Mecanica de Suelos I (GUIA)

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