CLASE 2da DE MECANICA DE SUELOS

7/24/2019 CLASE 2da DE MECANICA DE SUELOS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANCRISTOBAL DE HUAMANGA

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El terreno en mayor o menor grado siempre est hmedo. El agua proviene de

dos fuentes:

1.- El agua de sedimentacin: Es la que ha quedado incluida en los suelos

sedimentarios al producirse el depsito de sus partculas.

.- agua e n trac n: rov ene e as uv as, e corr entes e agua o e o,

de lagos o del mar.

terrestre.

Se denomina nivel fretico al lu ar eomtrico de los untos en los ue la

presin del agua es atmosfrica. Con frecuencia se miden las presiones a partir

de la atmsfera, en cuyo caso sta se toma igual a 0.

El nivel fretico corresponde al lugar geomtrico de los niveles que alcanza la

superficie del agua en pozos de observacin en comunicacin libre con loshuecos del suelo.


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Por debajo del nivel fretico la presin del agua es positiva. El agua situada por

fretica.

Se define a la altura que alcanza el agua en un tubo vertical o piezmetro en unpunto determinado.


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Ba o la su erficie terrestre existe formaciones o ca as es ecficas ue resentancaractersticas propias, dichas formaciones son:

ACUIDERO: Formacin o formaciones geolgicas de las que pueden extraerse

cantidades significativas de agua fretica. Son capas bastante permeables.

ACUICLUSO: Son capas poco permeables que limitan los acuferos.

Si un acufero tiene pendiente, el agua situada en su parte baja puede estar

sometida a presin alta, dando origen al agua artesiana. En este caso si abrimosun pozo que pene re en e acu ero, e agua sa r con gran ve oc a ac a a

superficie.


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Los problemas relativos al flujo de lquidos pueden ser por flujo laminar o flujoturbulento.

Flujo Laminar.- Cuando las lneas de flujo permanecen sin juntarse entre s en

toda su longitud, caracterstica de todos los suelos menos de las gravas de gran

dimetro.

Se produce en bajas velocidades .

Flujo Turbulento.- Cuando la condicin anterior no se cumple, caracterstica de

suelos de gran tamao.Se produce cuando el lquido tiene grandes velocidades y que se producen

prdidas de energa que es proporcional a la v2.


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Los espacios vacos o poros entre los granos del suelo permiten que el agua fluya

a travs de ellos. En mecnica de suelos e ingeniera de cimentaciones se debe

saber cuanta a ua flu e a travs del suelo en un tiem o unitario. Esto se re uiere

para disear presas de tierra, determinar la cantidad de infiltracin bajoestructuras hidrulicas y para desaguar antes y durante la construccin de

cimentaciones.

Se denomina como: Altura de presin

h : Altura Piezomtrica, Potencial o Carga Hidrulica.

z = a ura e e evac nu = presin

t =peso especfico del fluido.


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arcy propone en a s gu en es ecuac n para ca cu ar a ve oc a eflujo de agua a travs de un suelo.

La ecuacin de continuidad del gasto (caudal)

es:


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La ecuacin de Darcy es vlida para un amplio rango de suelos. Sin embargo,

,no funciona debido a la naturaleza turbulenta del flujo a travs de ellos (grandes

velocidades).

El flujo de la permeabilidad hidrulica de los suelos vara considerablemente;por lo que en laboratorio se determina por medio de pruebas de permeabilidad

con carga constante o carga variable.

La primera es ms apropiada para suelos granulares y en donde depende del

valor de vacos. En el pasado, varias ecuaciones fueron propuestas parare ac onar e va or e con a e vac os en e sue o granu ar:


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arena bastante uniforme:

Para suelos arcillosos en el campo, una relacin prctica para estimar la

,

En suelos arcillosos, la permeabilidad hidrulica para flujos en direcciones

vertical y horizontal puede variar considerablemente. La permeabilidad

con el siguiente grfico.


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Rango de permeabilidad hidrulica para varios suelos.

Permeabilidad

de

la

Valores

de

k

(cm/se )

Suelo

t icotierra.

Muypermeables.Moderadamente

>1x101

1x101 1x103Gravagruesa.Arena,Arenafina.

.

Poco

permeable.

Muypocopermeable.

1x103 1x105

1x105 1x107

Arena

limosa,

Arena

sucia.Limoareniscafina. .


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En la mayora de casos de filtracin bajo estructuras hidrulicas, la trayectoria de

u o cam a e recc n y no es un orme so re o a e rea. n a es casos, una

manera de determinar la tasa de filtracin es mediante una construccin grficallamada red de flujo, basada en la teora de la continuidad de Laplace. Segn

, ,

punto A, puede representarse por la ecuacin:

h=P/w altura de presin


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Para una condicin de flujo bidimensional ser:

Si el suelo es isotr ico con res ecto a la ermeabilidad hidrulica kx = k = k

Ecuacin de Laplace

La ecuacin de Laplace es vlido para flujo confinado, representa dos conjuntos

equipotenciales.

Una lnea de flu o es una tra ectoria ue una artcula de a ua se uira al via ar

del lado aguas arriba al lado de aguas abajo.

Una lnea equipotencial es una lnea a lo largo de la cual el agua en piezmetros

se elevara a la misma altura


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Al dibujar una red de flujo se necesita establecer las condiciones de frontera.

:

Una vez dibujada la red de flujo, la filtracin en tiempo unitario por unidad de

lon itud de la estructura uede calcularse como:


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El espacio entre dos lneas consecutivas se define como canal de flujo y el

espac o en re os neas equ po enc a es consecu vas se amaca a.


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En el diseo de estructuras de tierra, a menudo se encuentra problemas causados

por el flujo de agua, como la erosin del suelo, que puede provocar la

inestabilidad estructural.

La erosin es generalmente prevenida construyendo zonas de suelo llamadas

filtros.

Dos factores principalmente influyen al seleccionar el material de un filtro; La

granulometra para el material del filtro debe ser tal que:

a. El suelo por proteger no sea lavado hacia el filtro.

b. Que no se genere una carga de presin hidrosttica excesiva en el

.

Las condiciones anteriores se satisfacen si los requisitos cumplen con (Terzaghi

Peck 1967 :


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El departamento de Marina de Estados Unidos (1971) propone algunos

requisitos adicionales en el diseo de filtros para satisfacer la condicin (a):

Actualmente los geotextiles tambin se usan como material para filtros.


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Se considera un esfuerzo vertical en un punto A situado a una profundidad h1 +

h2 debajo de la superficie del terreno. El esfuerzo vertical total en A es:

El esfuerzo total es soportado parcialmente por el agua de poroen los espacios

de vacos otra arte or losslidos el sueloen sus untos de contacto.

Ejemplo:

Considere un plano ondulado AB trazado por el punto A (vase figura a) quepasa por los puntos de contacto de los granos del suelo. La vista en planta se

muestra en la figura b. Los pequeos puntos en la figura b representan las reas

en que hay contacto slido a slido.


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CALCULO DE

EFECTIVO


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Si la suma de esas reas es igual a A, el rea ocupada por el agua es igual a XY

.entonces es:

Sea ahora F1,F2, las fuerzas en los puntos de contacto de los slidos del suelo

como se muestra en a). La suma de las componentes verticales de esas fuerzas

sobre un rea horizontal XY es


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El trmino se denomina en general ESFUERZO EFECTIVO VERTICAL.

.

Note que el esfuerzo efectivo es una cantidad derivada. Como est

relacionado con el contacto entre los slidos del suelo, sus cambios inducirn

variaciones de volumen. Tambin es responsable de producir resistencia

friccionalen suelos y rocas.

ara sue os secos: u = ; por cons gu ente =


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En la figura a) se observa que (w= peso especfico del agua). El

Sabemos que:

.

condicin sencilla en un perfil de suelo donde existe filtracin hacia arriba. Paraeste caso, en el punto A:


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Entonces:


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Son aquellos valores de esfuerzo que est sometido un punto dentro de la masa

del suelo debido al peso de los estratos que estn encima de l.

1 1= 1.z1= 0

Z

H1

2 2 = 1 +1.z1

NF

H2 2

= + .z


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11

2H1

Zona deH2

32= Peso especfico hmedo

2 ascensin capilar

4Zw = del agua

2 = 1+1.z2

1= 1.z1= 01

2 u =0

u =0

2

1

3=

2

2.z

2

4 = 3+3.z3

3

4 u =w.h3u =0

3

4=4-u

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