-1- TEMA 3. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. Partículas gruesas Foto gruesos Gravas Bolos (mm) 75 Gruesas 19 Finas Gruesas 4’75 2 Arenas Medias 0’425 Finas Partículas finas Foto finos Limos y arcillas 0’075 (mm) Suelos cohesivos Gravas Bolos (mm) 60 Gru. 20 Medias 6 Finas 2 Gru. Arenas Med. 0’6 Finas 0’2 Gru. Limos Med. Finas Arcillas (mm) 0’060 0’020 0’006 0’002 Suelos granulares Partículas gruesas Partículas finas U.P.V. E.H.U. Suelos Granulares Gruesos Fig. 2. Distintos tipos de arenas Suelos Finos Fig. 3. Partículas de suelo fino a) Caolinita b) Ilita Secos reducida resistencia.H.P. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. Limos: No pueden moldearse. U. Diferencias entre las partículas (I): Gravas y arenas: en presencia de humedad. Arcillas (< 0. Prácticamente impermeables. Relativamente impermeables. Expansiones y contracciones con agua. .V. E.002 mm): Moldeables con facilidad con agua.U.-2- TEMA 3. Secas elevada resistencia. U. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.H.P. E. .-3- TEMA 3.V. Diferencias entre las partículas (II): U. V. Granulometría de suelos (I): U. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.P. .H.-4- TEMA 3. E.U. E. Granulometría de suelos (II): Objetivo: Determinar la proporción en que se encuentra cada grupo de partículas (de distintos tamaños). Análisis granulométrico por sedimentación.H. U. Vía seca o vía húmeda. . UNE 103101:1995 y ASTM D422-63(2007).-5- TEMA 3. UNE 103102:1995. Tamaños inferiores a 0’060 – 0’075 – 0’080 mm.P.U. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.V. Hasta 0’060 – 0’075 – 0’080 mm. Se realiza en muy contadas ocasiones. Tipos: Análisis granulométrico por tamizado. V. Evett.H. J. 2009 Masa mínima (kg) 50 35 15 5 2 1 0.U. Procedimiento para realizar un análisis granulométrico Tamaño material (mm) 63 50 40 28 20 14 10 6 5 3 <3 Fuente: BS 812. E.B. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.5 0.2 0. . Liu.P.2 0. Fuente: Soil and Foundations C.-6- TEMA 3.2 0.1 U. .-7- TEMA 3.P.V.H. Tamices para análisis granulométrico: Tamiz Diámetro ASTM (mm) 4" 100 3'5” 90 3” 75 2'5" 63 2'12” 53 2" 50 1'75” 45 1'5" 37'5 1'25" 31'5 1'06” 26'5 1" 25'0 7/8” 22'4 3/4" 19'0 5/8" 16'0 0'530” 13'2 1/2" 12'5 7/16” 11'2 Tamiz Diámetro ASTM (mm) 3/8" 9'5 5/16" 8'0 6'7 0'265” 1/4" 6'3 Nº 3½ 5'6 Nº 4 4'75 Nº 5 4'00 Nº 6 3'35 Nº 7 2'80 Nº 8 2'36 Nº 10 2'00 Nº 12 1'70 Nº 14 1'40 Nº 16 1'18 Nº 18 1'00 Nº 20 0'850 Nº 25 0'710 Tamiz Diámetro ASTM (mm) 0'600 Nº 30 Nº 35 0'500 Nº 40 0'425 Nº 45 0'355 Nº 50 0'300 Nº 60 0'250 Nº 70 0'212 Nº 80 0'180 Nº 100 0'150 Nº 120 0'125 Nº 140 0'106 Nº 170 0'090 Nº 200 0'075 Nº 230 0'063 Nº 270 0'053 Nº 325 0'045 Nº 400 0'038 Las normas europeas recogen algunos otros tamices de distintos tamaños U. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.U. E. E. .48 Nº 40 0.75 82.0 Humedad = 18.07% 826.H.40 Pasa (g) % que pasa 1642.25 Nº 4 4.90% 1559.87 91.58% 76.46 Nº 200 0.0 70.8 Tamiz ASTM Diámetro (mm) Retenido (g) 3/4" 19.13 Fondo 76.P.40 4.68 Nº 10 2. Tabla obtenida en un análisis granulométrico por tamizado Masa muestra = 2028.-8- TEMA 3.46% Conveniente Obligatorio Conveniente Conveniente Obligatorio A partir de esta tabla se obtiene la curva granulométrica del suelo U.47 48.25% 404.00 733.53 12.99 23.U.4% Masa seca = 1712.55 95.V. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.64% 215.075 139.850 421.4 Nº 20 0.425 189. P.V. E.H. Curva granulométrica de un suelo U.-9- TEMA 3. . CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.U. .P.U. E. Parámetros que se obtienen de la curva granulométrica: D10: diámetro eficaz o efectivo.10 - TEMA 3. D60 CU = D10 CU > 10 ⇒ Suelo no uniforme ⇒ Partículas tamaños variados.H. CU: coeficiente de uniformidad. CC: coeficiente de curvatura. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.V. Relacionado con la permeabilidad en arenas. CU < 2 ⇒ Suelo uniforme ⇒ Partículas tamaños parecidos. D2 30 CC = D60 ⋅ D10 U.. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.11 - TEMA 3. .. Suelos uniformes y no uniformes U.U. E.H.P.V. 12 - TEMA 3.. Barnes.U. 2000 U.H. E. Tamizado por vía húmeda Fuente: Soil Mechanics – Principles and Practice G. . CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.V.P. 13 - TEMA 3.P. . CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. E. Propiedades fisicoquímicas de las arcillas (I) Arcillas (< 0.002 mm): Minerales arcillosos – filosilicatos.V. U.U.. Presentan una estructura básica en forma de tetraedro u octaedro. que se unen formando láminas planas (3-4 A) que se combinan entre sí.H. Es decir.H.V. son materiales moldeables o plásticos .P. U.14 - TEMA 3. .. lo que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras al aplicar fuerzas.U. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. E. La “doble capa” ejerce un efecto lubricante. Propiedades fisicoquímicas de las arcillas (II) Las capas están cargadas eléctricamente (-) Se atraen compuestos polares como el agua. y también cationes. E. Propiedades fisicoquímicas de las arcillas: microfábrica (III) Se denomina “microfábrica” de un suelo al ordenamiento o disposición espacial de sus partículas y huecos. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. . Situación 1: pH alto Borde (+) Estructura floculada borde-cara. Situación 2: borde (-) Estructura dispersa No contacto..V. En las arcillas. COH ESION U.15 - TEMA 3.P. la microfábrica depende del grado de interacción entre los cristales de arcilla.H.U. 16 - TEMA 3.. Límites de Atterberg Consistencia SOLIDA Símil Límites Designación Chocolate wS SEMISOLIDA PLASTICA FLUIDA (frágil) (moldeable) (semilíquida o viscosa) Queso wP Mantequilla Plástico Líquido wL Humedad creciente Papilla Retracción Límites de Atterberg Los límites de Atterberg son valores característicos de la humedad de un suelo.V. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. Se determinan mediante ensayos normalizados sencillos y rápidos.H.U. Caracterizan la fracción fina del suelo ⇒ Limo o arcilla U.P. . Se han fijado arbitrariamente. E. E.17 - TEMA 3..V. También se puede definir como la humedad de un suelo cuando está saturado con volumen mínimo. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. Prácticamente no se calcula porque no es necesario para identificación y clasificación.U.H. UNE 103108:1996 y ASTM D427-04. la humedad exacta que se requiere para llenar los huecos de una muestra que ha sido desecada.P. Límites de Atterberg: límite de retracción (wS) Se define como aquella humedad en la que una mayor pérdida de agua no provoca disminución alguna del volumen del suelo. U. es decir. . U.P.. en el momento en el que se va a producir el cambio del estado plástico a un estado semisólido desmenuzable. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. UNE 103104:1993 y ASTM D4318-00.18 - TEMA 3. E.V.U.H. es decir. . Límites de Atterberg: límite plástico (wP) Es el mínimo contenido en agua con el que el suelo permanece en estado plástico. H. .P.U. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.V.19 - TEMA 3. es decir. E. comienza a comportarse como un lodo viscoso y a fluir bajo su propio peso. UNE 103104:1993 y ASTM D4318-05. U.. Límites de Atterberg: límite líquido (wL) Es la humedad a la que el suelo pasa del estado plástico al líquido. U.H.20 - TEMA 3. .V.. E. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. Límites de Atterberg: límite líquido (wL) N wL = w ⋅ 25 0'121 ASTM D4318-05 U.P. P.. E.21 - TEMA 3. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. IP = wL − wP Indices de consistencia (IC) y de fluidez (IF) Indica la cercanía de la humedad del suelo al límite plástico/líquido. .U. y es tanto más alto cuanto más plástico es el suelo.H. Indice de plasticidad (IP) Representa el intervalo de humedad en el que el suelo se mantiene plástico.V. wL − w IC = wL − wP w − wP IF = wL − wP Para suelos cohesivos representa la expresión equivalente del índice de densidad. I D IC U. Carta de plasticidad de Casagrande (I) IP No M (Limos) O (Orgánicos) CL-ML wL Ecuación de la línea A: I P = 0'73 ⋅ (w L − 20) Ecuación de la línea U: I P = 0'9 ⋅ (w L − 8) U.P. E.V..U. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. .22 - TEMA 3.H. U.H. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. Carta de plasticidad de Casagrande (II) Ecuación de la línea A: I P = 0'73 ⋅ (w L − 20) Ecuación de la línea U: I P = 0'9 ⋅ (w L − 8) U.V. E. ..23 - TEMA 3.P. S.V. U. Para los suelos con partículas de tamaño superior a la abertura del tamiz nº 200 (0. son las características de plasticidad la que determinan su comportamiento.H. a partir de la denominación del suelo ya se pueden saber de forma cualitativa sus principales propiedades y las obras en las que se pueden utilizar. El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (S. Para clasificar un suelo se puede seguir el Anexo incluido entre los materiales de estudio. y en consecuencia definen su clasificación.075 mm).24 - TEMA 3. como se puede observar en las dos páginas siguientes. E. el criterio básico de clasificación es el granulométrico. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.P.U. Para el otro tipo de suelos.C.U. SUCS Como este sistema se lleva utilizando de forma generalizada en muchos países y durante muchos años..S. . Clasificación de suelos según el S.U. Está normalizado según la norma ASTM D2487-06E01.C.) es el sistema de clasificación más utilizado a nivel mundial. H. . CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. E.P.U.V.25 - TEMA 3. Principales propiedades y utilización de los grupos de suelos (I) Símbolo GW GP GM GC SW SP SM SC Permeabilidad Permeable Muy permeable Semipermeable a impermeable Impermeable Permeable Permeable Semipermeable a impermeable Impermeable Resistencia Excelente Buena Buena Buena a regular Excelente Buena Buena Buena a regular Compresibilidad Despreciable Despreciable Despreciable Muy baja Despreciable Muy baja Baja Baja Facilidad Excelente Buena Buena Buena Excelente Regular Regular Buena Símbolo ML CL OL MH CH OH Permeabilidad Semipermeable a impermeable Impermeable Semipermeable a impermeable Semipermeable a impermeable Impermeable Impermeable Resistencia Regular Regular Deficiente Regular a deficiente Deficiente Deficiente Compresibilidad Media Media Media Elevada Elevada Elevada Facilidad Regular Buena a regular Regular Deficiente Deficiente Deficiente U.. . CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.H.V.26 - TEMA 3.U. E. . Principales propiedades y utilización de los grupos de suelos (II) Presas de tierra Homogéneas Núcleo 2 4 1 1 4 5 3 2 6 6 5 3 8 8 9 9 7 7 10 10 Cimentaciones Con flujo Sin flujo 1 3 1 4 6 2 2 5 3 7 4 8 6 9 5 10 7 11 8 12 9 13 10 14 Carreteras Terraplenes Capas 1 3 3 4 5 5 1 2 4 6 8 6 7 2 10 9 7 11 12 13 14 - Símbolo GW GP GM GC SW SP SM SC ML CL OL MH CH OH U.P. E.V. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. E.27 - TEMA 3..P. U. Clasificación de suelos según el C.T.U. .H. Clasificación de suelos (terraplenes para carreteras) según el PG-3 Según el artículo 330 del PG-3.U.. Estos suelos se clasifican en: seleccionados. E. . marginales (se pueden utilizar en algunas ocasiones) e inadecuados. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. contenido en sales solubles. tolerables.P.V.H. Esta clasificación depende de diferentes factores: contenido en materia orgánica. adecuados. % que pasa tamiz 0. los rellenos tipo terraplén estarán constituidos por materiales que cumplan alguna de las dos condiciones siguientes: % que pasa tamiz 20 UNE > 70 %.28 - TEMA 3. límite líquido.080 UNE ≥ 35 %. índice de plasticidad … (Artículo 330 completo) U. 29 - TEMA 3.P.U. ígneas y metamórficas. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. . CTE.. Clasificación de rocas y macizos rocosos (I) Clasificación de las rocas con fines geotécnicos Geológica: sedimentarias. En función de su resistencia a compresión simple: desde muy blanda hasta extremadamente dura. Según su grado de meteorización. DB-SE-Cimientos U. E.H.V. estado de tensiones in situ. grado de meteorización. ASTM D6032-08.U. presencia de agua.V. CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS. Clasificación según el RQD (Rock Quality Designation). frecuencia y tipo de las discontinuidades. etc. .P. Clasificación de rocas y macizos rocosos (II) Clasificación de macizos rocosos (I) Intervienen muchos factores: propiedades de la roca matriz.H.30 - TEMA 3. E. Fotos testigos U.. 30 a 12.RQD Caja Nº1: Carreras 0m a 5m Caja Nº2: Carreras 5 a 8.80m .30m Caja Nº3: Carreras 8. V. tipo de relleno (Tabla D..31 - TEMA 3. y Q de Barton para túneles. para caracterización de macizos rocosos y aplicación en túneles.DB-SE-C) Resistencia de la matriz rocosa (Tabla D. Corrección por la orientación de las discontinuidades. Espaciamiento de las discontinuidades (Tabla D. RQD (Tabla D.U. Presencia de agua en las discontinuidades (Tabla D.14). CLASIFICACION DE SUELOS Y ROCAS.10).9).17 CTE.13).11). .12) y alteración o fracturación (Tabla D.9 a D. rugosidad (Tabla D.17). RMR: parámetros de clasificación (Tablas D.P.15).16). Condiciones de las discontinuidades: longitud o persistencia (Tabla D. E. Clasificación de rocas y macizos rocosos (III) Clasificación de macizos rocosos (II) Clasificaciones geomecánicas: RMR de Bienawski. U. apertura (Tabla D.H. en longitudes del orden del metro.1 a 0.9. Tabla D. en longitudes del orden de centímetros se aplicará alguno de los siguientes calificativos: Rugosa. A menor escala. ondulada o plana. Clasificación de la roca matriz Ensayo de resistencia aproximado Se puede rayar con la uña Se rompe con golpes de martillo moderados Se puede rayar con la navaja Se raya difícilmente con la navaja No puede rayarse con la navaja Se puede romper con un golpe de martillo Se requieren varios golpes de martillo para romperla Difícil de romper con el martillo de geólogo Con el martillo de geólogo sólo se pueden producir algunas esquirlas (1) Calificación de la Resistencia a compresión simple(1) Especialmente débil Muy baja Baja Media Alta Muy alta Extremadamente alta Valor estimado qu (MPa) <1 1a5 5 a 25 25 a 50 50 a 100 100 a 250 > 250 Alternativamente. para obtener una indicación rápida de la resistencia a la compresión simple.Documento Básico SE-C Cimientos Tabla D. se recomienda la utilización del Martillo Schmidt (Esclerómetro de mano). Rugosidad de las discontinuidades A gran escala.12.11.5 a 10 mm > 1 cm 1 a 10 cm 10 a 100 cm >1m Macizo rocoso agrietado Juntas abiertas SE-C-117 . Tabla D.50 mm 0. se calificará la junta de alguno de los modos siguientes: Escalonada. suave o especular.1 mm 0.25 mm 0. Relleno de las discontinuidades Clase 1: Relleno seco y de baja permeabilidad Clase 2: Relleno húmedo sin presencia de agua libre Clase 3: Relleno muy húmedo con aporte de agua libre Clase 4: Relleno lavado con flujo continuo de agua Clase 5: Relleno socavado con importantes vías de agua Apertura < 0.25 a 0.50 a 2.5 mm 2.10. Apertura de las discontinuidades Calificativo General Juntas cerradas De detalle Muy cerradas Cerradas Parcialmente abiertas Abiertas Bastante abiertas Apertura amplia Apertura muy amplia Apertura especialmente amplia Estructura hueca Tabla D. D.Q. Clasificación por el R. Persistencia de las discontinuidades Calificativo Muy pequeña Escasa Media Alta Muy alta Tabla D.Q. (%) < 25 25-50 50-75 75-90 90-100 Tabla D.D.Documento Básico SE-C Cimientos Tabla D. Clasificación Muy mala calidad Mala calidad Mediana calidad Buena calidad Excelente Valor del R. Espaciamiento de las discontinuidades Calificativo Especialmente pequeño Muy pequeño Pequeño Moderado Amplio Muy amplio Especialmente amplio Tabla D.13.16. Presencia de agua en las discontinuidades Clase 1: No hay posibilidad de flujos de agua Clase 2: No hay signos de agua Clase 3: Signos de haber flujos de agua (manchas de óxido) Clase 4: Humectaciones Clase 5: Filtraciones Clase 6: Flujo continuo de agua Persistencia (m) <1 1a3 3 a 10 10 a 20 > 20 3 Espaciamiento (cm) <2 2a6 6 a 20 20 a 60 60 a 200 200 a 600 > 600 SE-C-118 .15.14.17. Índice de fracturación If Calificativo Masivo Poco diaclasado Medianamente diaclasado Bastante diaclasado Muy diaclasado Triturado Nº de Diaclasas por m <1 1a3 3 a 10 10 a 30 30 a 60 > 60 Tabla D.