Trabajo Final Suelos Dispersivos

8/20/2019 Trabajo Final Suelos Dispersivos

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1. INTRODUCCIÓN

Los suelos dispersivos son un particular tipo de suelo que se pueden encontrar en

casi cualquier lugar del mundo, éste presenta un inusual comportamiento cuando

se encuentra saturado o en presencia de flujos de agua.

El mayor número de daños por suelos dispersivos se presentan en las obras de

contención, terraplenes y estructuras donde el agua siempre está presente.

Es indiscutible la necesidad del estudio de los suelos como base para desarrollar cualquier proyecto ingenieril.

n correcto análisis de éstos puede prevenir eventos posteriores, que bien pueden

ser por el mantenimiento e!tra requerido o un colapso total de la estructura que

pueda desencadenar un "ec"o catastrófico.

Los suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificación visual o

con #ndice de normas de ensayo, tales como el análisis granulométrico o los

l#mites de $tterberg.

%or lo tanto, a causa de esto, "an sido ideados otros ensayos. Las arcillas deben

ser ensayadas por caracter#sticas dispersivas como un procedimiento de rutina

reali&able durante los estudios para presas de tierra y otras estructuras "idráulicas

en las cuales éstas puedan ser empleadas.

En el pasado, los suelos arcillosos fueron considerados altamente resistentes a la

erosión al fluir el agua, pero en los últimos años tienden a ser más claramentesobreentendido que en la naturale&a e!isten ciertas arcillas que son altamente

erosionables.

Estos suelos son conocidos como suelos formados por arcillas dispersivas.



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2. MARCO TEÓRICO

2.1. SUELOS DISPERSIVOS

'on aquellos suelos que por la naturale&a de su mineralog#a y la qu#mica del

agua en ellos, son susceptibles a la separación de las part#culas individuales y a

la posterior erosión a través de grietas en el suelo bajo la infiltración de agua.

'on suelos altamente erosivos a bajos gradientes "idráulicos de flujo de agua,

incluso en algunos casos con el agua en reposo.

Esta propiedad caracteri&a a los suelos con contenido de sales solubles. El agua

es el agente que produce éste fenómeno al disolver las sales y forma escamasde suelo que se dispersan lámina tras lámina.

$l final el suelo se diluye originando espacios vac#os provocando el "undimiento

de la superficie. (ste fenómeno es propio de las &onas con las arenas arcillosas

solubles.

2.1.1. ARCILLAS DISPERSIVAS



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Los suelos dispersivos son esencialmente arcillosos, estos suelos se "an

considerado muy resistentes a la erosión debida a flujos de agua, sin

embargo, se reconoce la e!istencia de suelos arcillosos altamente

erosionables en la naturale&a. $lgunos suelos de arcilla natural se dispersanen presencia de un flujo de agua relativamente puro, y por tanto, son

altamente susceptibles a la erosión o tubificación bajo el flujo del agua.

'on suelos en que el estado f#sico)qu#mico de su fracción arcillosa es tal que

en presencia del agua relativamente pura las part#culas individuales de arcilla

se de floculan y se rec"a&an entre s#.

La tendencia a la erosión por dispersión en un suelo dado, depende de

variables tales como la mineralog#a y la qu#mica de la arcilla, as# como las

sales disueltas en el agua en los poros del suelo y en el flujo de agua

erosionable. *al flujo es de lento movimiento y erosiona rápidamente las

arcillas, incluso más rápido en comparación con suelos no co"esivos, arenas

finas y limos. Las placas de arcilla individuales son separadas y arrastradas

por el flujo de agua. Esta erosión puede comen&ar en una grieta seca, una

"endidura por asentamiento, una fractura "idráulica u otro canal de alta

permeabilidad en una masa de suelo..



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2.1.2. PROPIEDADES QUÍMICAS

La dispersión es un proceso por el cual las part#culas de suelo +en este caso

espec#fico, de arcillas de muy pequeñas dimensiones, ven disminuidas sus

fuer&as de atracción molecular por efecto de la presencia de iones de sodio, loque las vuelve susceptibles al arrastre o la dilución.

Los suelos dispersivos incluyen sólo esos suelos donde la fracción coloidal

+part#culas de arcilla menores a -. micras se deflocula y entra en dispersión.

Esto como resultado de las fuer&as de repulsión +cargas eléctricas

superficiales entre las part#culas de arcilla del suelo que e!ceden las fuer&as

de atracción +fuer&as de /an 0er 1aals. 2uando esto ocurre los coloides se

repelen unos a otros y se mueven dentro de la solución, donde permanecenen suspensión y la solución no esclarece con el tiempo.

Este fenómeno f#sico)qu#mico de la repulsión de arcilla es la base de los

suelos dispersivos, lo cual constituye una causa particular en la formación de

procesos de erosión.



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2.1.3. PROPIEDADES GEOLÓGICAS

Los suelos dispersivos son derivados de rocas con bajo calcio y magnesio,

pero con un alto contenido de sodio, como la albita y la anfibolita. Elges,

observó que la mayor#a de los suelos dispersivos contienen esmectita o ilita,con materiales de caolinita que generalmente son no dispersivos. El sodio en

los suelos, puede ser derivado del envejecimiento natural de ciertos tipos de

rocas, de materiales depositados bajo condiciones marinas o salinas, o de

disolución, filtración y deposición de sodio en el perfil de suelo, durante

procesos geomorfológicos. Esto obviamente influye en el tipo y locali&ación de

sodio en el material.

La geolog#a del área también puede ser una gu#a de la dispersividad. '"erard3 0ec4er +5677 señalan que8

9uc"as arcillas dispersivas son de origen aluvial. $lgunas arcillas de las

laderas de lec"os de r#os, camas de depósitos lacustres, depósitos de loess y

depósitos de llanuras de inundación son también dispersivas.

$lgunos suelos derivados de la lutita y la arcillita bajo un medio mar#timo son

también dispersivos.

Los suelos derivados de la intemperi&ación de las rocas #gneas y

metamórficas son casi todos no dispersivos, pero pueden ser erosionables,

+por ejemplo, la arena limosa derivada de la granodiorita.

'uelos con un alto contenido orgánico probablemente no son dispersivos +esto

necesita ser tratado con cautela, desde que muc"os suelos tipo :algodón

negro: son dispersivos.

Las áreas de producción con poca cosec"a y el crecimiento mal desarrollado

también pueden indicar suelos altamente salinos, muc"os de los cuales son

dispersivos. 'in embargo, los suelos dispersivos pueden también presentarse

en suelos neutrales o en suelos ácidos y pueden apoyar al crecimiento

frondoso del césped.



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2.1.4. CARACTERÍSTICAS DE EROSIÓN POR DISPERSIÓN

Es bien sabido que los limos no co"esivos y arenas muy finas son altamente

susceptibles a la erosión. Este fenómeno, debido e!clusivamente a efectosmecánicos, ocurre bajo condiciones de flujo de agua en que la velocidad,

gradiente "idráulico y fuer&as de arrastre alcan&an magnitudes considerables.

En cambio, las arcillas normales generalmente se consideran resistentes a la

erosión, salvo cuando el flujo de agua alcan&a una velocidad igual o mayor a

5m;s. 'in embargo, el fenómeno de arcilla dispersa normalmente ocurre bajo

un flujo de agua de baja velocidad, por lo que la dispersión o erosión de estas

arcillas tiene causas distintas a los efectos asociados a la erosión de suelos

granulares. $ continuación se mencionan estas causas a saber8 f#sicoquimica.

<#sica y mecánica.

2.1.4.1. CARACTERÍSICAS FÍSICOQUIMICAS

Las arcillas dispersivas generalmente poseen una resistencia a la erosión

cuando se encuentran en un ambiente cuyas condiciones qu#micas son

similares a los que se tienen cuando se forman originalmente. 0ic"a

resistencia se reduce "asta que se pierde por completo cuando tal ambiente

original se ve modificado. 2uando la arcilla dispersiva está inmersa en el

agua, la fracción arcillosa tiende a tener un comportamiento similar al de

part#culas granulares, esto es, las part#culas arcillosas tienen un m#nimo de

atracciones electroqu#micas y no pueden ad"erirse entre s# o estar ligadas

con otras part#culas de suelo. El flujo de agua de baja velocidad "ace que

las part#culas individuales de arcilla, en forma laminar, tiendan a separarse y

finalmente dejan que se las lleve el agua. La rapide& de erosión de estasarcillas puede ser mayor aún que la de arenas finas o limos.

/arios factores influyen en la tendencia de dispersión de los suelos, entre

ellos se encuentran la mineralog#a y qu#mica de las arcillas, as# como las

sales disueltas en el agua pura y en el agua erosionante. La principal



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diferencia entre las arcillas dispersivas y las resistentes a erosión radica en

la naturale&a de los cationes en el agua de poro que se encuentra en la

masa del suelo. Las arcillas dispersivas tienen un contenido ponderado de

sodios mientras las arcillas normales contienen mayor proporción de

cationes de calcio, potasio y magnesio en el agua de poro.

El proceso de falla de estos suelos es un proceso f#sico)qu#mico,

influenciado por el elevado contenido de =a> que tienen estos suelos.

Es sabido que el ión =a> dentro de la doble capa difusa, que rodea a las

part#culas sólidas de arcilla, tiene una vinculación muy débil asociada

fundamentalmente a su monovalencia. Los iones monovalentes, como el

=a>, se "allan débilmente ligados a la part#cula de suelo, los bivalentes 2a >>

y 9g>> están algo más firmemente unidos a él y el ión ?, ligeramente

disociado, mientras que los cationes trivalentes $l>>> y <e>>> pueden

encontrarse unidos fuertemente a la part#cula sólida.

%ara tener una idea de la influencia de los iones de intercambio digamos

que un catión de 2a>> atrae más moléculas de agua que uno de =a>@ pero

por cada catión 2a>> pueden unirse a la superficie del cristal dos cationes

=a

>

. 0ebemos recordar que el volumen de dos cationes =a

>

es de 7.AA $B,y el de un catión 2a>>, de C.66$B. %or ello, los cationes =a> tienen una capa

más gruesa de agua absorbida a su alrededor de las part#culas de arcilla

logrando que las mismas se separen. El agua solubili&a las uniones salinas

y produce e!pansión de los puentes de arcilla. La rotura de los v#nculos

entre part#culas y la "idratación de los puentes de arcilla, producen una

disminución notable de la estabilidad de la masa de estos suelos cuando

se los pone en contacto con agua.

Este fenómeno de "inc"amiento asociado con la débil vinculación de los

iones =a> a las part#culas, "acen que las mismas se separen en contacto

con aguas quietas y que las mismas sean fácilmente arrastradas cuando el

agua se pone en movimiento. Este fenómeno se lo conoce como dispersión



8

coloidal y debido al tamaño de las part#culas que son arrastradas y no son

fáciles de contener con filtros.

'"erard estudió los iones de cambio de los suelos que fallaban por

tubificación y descubrió que la mayor#a de ellos ten#an un contenido muy

elevado de sodio.

IMAGEN: Proceso de falla de arcillas dispersivas, es un proceso físico-químico,

influenciado por el elevado contenido de Na+ que tienen estos suelos.

2.1.4.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

• TOPOGRAFÍA

En áreas con topograf#a accidentada donde e!isten arcillas dispersivas, se

pueden reconocer con facilidad &onas erosionables con un caracter#stico

patrón definido por rasgos cortados como con sierra, "ombro sinuoso y

profundo, canales y túneles de reciente formación. En áreas planas y

francamente onduladas, es dif#cil de encontrar evidencias de arcillas

dispersivas porque en la superficie se deposita un estrato de protección de

arena limosa debajo del cual se esconden las arcillas dispersivas. La

ausencia de evidencias de erosión superficial no necesariamente indica que

no se tienen arcillas dispersivas.



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IMAGEN: Erosin profunda por tu!ificacin en suelos dispersivos

• COLOR

Las arcillas dispersivas pueden ser de color roji&o, café, gris, amarillo o una

combinación de estos colores. Los suelos de color negro que contienen

materias orgánicas no son de caracter#sticas dispersivas.

'e puede afirmar que no son dispersivos los suelos finos derivados del

intemperismo de rocas #gneas y metamórficas as# como de cali&a.

• CLIMA

Los primeros estudios asocian el problema de dispersión solamente consuelos formados en climas áridos y semiáridos y en área suelos alcalinos.

En años recientes también se "a reportado el problema en &onas "úmedas.

2.1.4.3. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS



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El estado fisicoqu#mico que tienen las arcillas dispersivas y el ambiente

f#sico en que ellas se "an formado pueden propiciar una erosión interna,

pero ésta no ocurre si no se presentan otras condiciones que están más

bien relacionadas con el estado de esfuer&o y deformación de estos suelos.

%ara entender estos mecanismos de erosión, es preciso recordar cómotiene lugar la erosión en una presa o un terraplén.

La erosión e!terna causada por un flujo superficial es la más obvia y puede

ocurrir en suelos granulares y co"esivos, situación que se agrava si las

arcillas son dispersivas.

La erosión e!terna o tubificación, por otro lado, se presentan en el talud

aguas arriba o en el lado aguas abajo del terreno de cimentación, la cual

comien&a con un fuerte gradiente "idráulico de salida arrastrando por su

alta fuer&a de filtración, las part#culas de suelo que ya se encuentran en un

estado suelto, de manera que el túnel formado se propaga desde aguas

abajo "acia aguas arriba.

La presa puede fallar por tubificación si el túnel llega a alcan&ar la &ona

aguas arriba.

La forma en que se desarrolla la erosión interna en arcillas dispersivas es

distinta. El túnel generado por el arrastre de part#culas de suelo se forma en

el talud aguas arriba o en alguna &ona interna donde el agua es abundante,

y se propaga "acia aguas abajo.

%or las causas intr#nsecas que se "an e!plicado en l#neas anteriores, las

arcillas se dispersan. En este momento, si las arcillas se encuentran en una

&ona donde e!isten grietas, éstas se agrandan y se genera, en

consecuencia, una erosión mayor.

El arrastre de las part#culas de suelo se refleja en la turbiedad del agua en

la &ona de aguas arriba o la de aguas abajo.



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IMAGEN: E"emplo de falla por tu!ificacin en una presa de!ido a la presencia de suelos

dispersivos

2.2. TIPOS DE EROSIÓN EN SUELOS DISPERSIVOS

Los suelos dispersivos son derivados de rocas con bajo calcio y magnesio pero

con un alto contenido de sodio como la albita y la anfibolita ElgesD observo que la

mayor#a de los suelos dispersivos

contienen esmectita o llita, con materiales

de caolinita que generalmente no son

dispersivos.

El sodio en los suelos puede ser derivado

del envejecimiento natural de ciertos tipos

de rocas de materiales depositados bajo

condiciones marinas o salinas, o dedisolución, filtración y deposición del sodio

en el perfil del suelo, durante procesos

geomorfológicos .



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Esto obviamente influye en el tipo y

locali&ación de sodio en el material.

s"arard,señalo que la mayor#a de las

arcillas dispersivas encontradas por ellos,

consist#an en arcillas aluviales en forma de

lavados +slopeFas",camas de depósitos

lacustres, depósitos de loees y depósitos de

llanuras de inundación .también apunto que

algunas piedras de arcilla y esquistos

depositados bajo condiciones marinas

presentaban los mismos poros de aguas

salinas que las arcillas dispersivas .

2.2.1. EROSIÓN TUBIFICACIÓN



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Este fenómeno se presenta cuando las fuer&as resistentes a la erosión son

menores que las fuer&as del flujo de agua que tiende a producirla de manera

que las part#culas son removidas y transportadas por la corriente. Este

problema se puede iniciar en cualquier grieta +por pequeña que esta sea

producto de asentamientos diferenciales, sismos o grietas de tensión, inclusoa partir de orificios dejados por ra#ces o troncos podridos. La falla puede

suceder desde el primer llenado o después de algún +o muc"o tiempo de

"aber sido finali&ado la construcción. %ara que

esta falla se produ&ca es inevitable que una

grieta deba estar presente desde el inicio.

2.2.1.1. TUBIFICACIÓN

RETRÓGRADA

'e puede producir prácticamente en todo

los suelos, desde aguas abajo "asta aguas

arriba, siguiendo preferentemente el camino de las l#neas de filtración .el

conducto se forma por las &onas geológicamente más débiles, por planos

de estratificación permeable, o en cualquier otra &ona de concentración de

flujo donde la energ#a llegue sin sufrir pérdidas significativas debida a la

fricción.

#enmeno de

tu!ificacin en presas

peque$as de tierra.

2.2.1.2.FRACTURA

HIDRÁULICA



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2onsiste en infiltración brusca del agua a través de las grietas de los

terraplenes, bajo los efectos de la carga "idráulica, ejerciendo sub)

presiones y presiones en todas las direcciones.

#enmeno de tu!ificacin en presas peque$as de tierra.

2.2.1.3. POZOS O SUMIDEROS

La morfolog#a de los túneles, que al inicio son verticales y luego se

desarrollan "ori&ontalmente, sugiere la forma de jarras. Estos se producen

por el agua de lluvia penetra +y erosiona por pequeñas fisuras abiertas por

contracción o ra#ces de plantas.

%u!ificacin como po&os



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#enmeno de tu!ificacin en presas peque$as de tierra.

2uando una fuga de concentrados comien&a a través de un terraplén

construido con arcilla dispersiva, pueden darse dos acciones8 s# la velocidad

es suficientemente baja , la arcilla que rodea el canal de flujo puede

e!pandirse y progresivamente sellar la fuga 8si la velocidad inicial es lo

suficientemente alta ,las part#culas de arcillas dispersiva se dejan llevar

ampliando el canal de flujo a un ritmo más rápido de lo que se pudieran

estar cerrando, debido la e!pansión de las arcillas , lo que minimi&a la

acción de la tubificación progresiva

2.2.2. EROSIÓN POR LLUVIA

La erosión laminar o de la superficie por lluvia en suelos co"esivos a menudo

ocurre junto a la erosión por dispersividad. El sla4ing @ también puede ser un

factor de erosión interna y por esto, es necesario nombrar otros tipos de

erosión tales como8 erosión en surcos ,erosión en cárcavas.

2.2.2.1. EROSIÓN EN SURCO

Gcurre cuan do el flujo superficial se concentra en pequeñas corrientes

sobre una pendiente ,generando erosión debida a la concentración de flujo ,

creando pequeños canales que inicialmente son imperceptibles ,pero que

se van volviendo cada ve& más profundos. 2uando los surcos se "acen



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más profundos y más anc"os se les clasifica como cárcavas. La

profundidad de los canales de erosión es menos de H- cm para

denominarse como surco y más de H- cm como cárcavas. Los surcos se

pueden eliminarse y sembrar vegetación.



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2.2.2.2. EROSIÓN EN CÁRCAVAS

$l profundi&arse y ampliarse los surcos de erosión, estos se convierten en

cárcavas. El área más susceptibles a erosión en cárcavas son aquellas de

topograf#a de alta pendiente y mantos de suelo de gran espesor y as# mismo, lasque contengan suelos dispersivos o altamente erosionables.

Las cárcavas son muy dif#ciles de estabili&ar y controlar, para su estabili&ación se

debe controlarse tres partes8

• Erosi! "! "# $o!%o

• Erosi! #&'"r&# o&()#i&*i! %" #& *+r*&,&

• Erosi! "! #& *&-"& o&,&!*" /&*i& &rri-& %" #&*+r*&,&

Etapas en desarrollo de una c'rcava



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2.3. IDENTIFICACION DE SUELOS DISPERSIVOS

• La presencia de quebradas profundas y fallas por turificación en pequeñas

presas.• La erosión en grietas de los caminos• La erosión tipo túnel a lo largo de las quebradas o las arcillas unidas en

roca.• La presencia de agua nublada en presas pequeñas y c"arcos de agua

luego de la lluvia.

Los suelos dispersos no pueden ser

identificados con una clasificación visual

del suelo o con un Ensayo de #ndice de

laboratorio.

2.4. ENSA0OS

2.4.1. ENSA0O CRUMB (USBR 5400-89)



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El ensayo consiste en preparar un espec#men cúbico de 5I mm de lado o

eligiendo un suelo 2rumb

secado al aire de igual

volumen +ser#a preferible

usar un suelo 2rumb con su"umedad natural. El

espec#men es colocado

cuidadosamente en

alrededor de I- ml de agua

destilada. 9ientras el suelo

2rumb se comien&a a

"idratar, se observa la

tendencia de las part#culas

coloidales para deflocularse y

entrar en suspensión.

La tendencia para que las part#culas de arcilla entren en suspensión coloidal es

observada después de I)5- minutos de inmersión, usando la siguiente gu#a de

interpretación8

• Grado 1.

=inguna reacción8 El desmenu&ado puede

desmoronarse y esparcirse en el fondo del

cubilete en amontonamiento plano, sin ningún

signo de agua nublada causada por coloidales en

suspensión.



21

• Grado 2.

Jeacción ligera8 'imple insinuación de nubosidad

en agua en la superficie del 2rumb +si la

nubosidad es fácilmente visible, use el grado H.

• Grado 3.

Jeacción moderada8 =ubosidad de coloides

fácilmente reconocible en suspensión.

sualmente diseminado en tra&as delgadas en el

fondo del cubilete.

• Grado 4.

Jeacción fuerte8 =ubosidad coloidal cubre casi

la totalidad del fondo del cubilete, usualmente en

una superficie muy delgada. En casos e!tremos

toda el agua en el cubilete se vuelve nubosa.

2.4.2. ENSA0O PINOLE

Ensayo desarrollado por '"erard +567K. n orificio de 5.-mm de diámetro es

perforado en el suelo a ser ensayado y a través de agujero se pasa agua bajo

diferentes cargas y duraciones variables. El suelo es tami&ado a través del

tami& de .HK mm y compactado apro!imadamente en el l#mite plástico a una

proporción de densidad del 6I. Las condiciones a simular en el ensayo son

las de un terraplén con una fisura en el suelo.



22

2.4.2.2.10 MUESTRAS ENSAOS REALIZADOS

Los ensayos se reali&aron en el laboratorio geotécnico del 2M'9M0 de la <M'

=M, además se basan en la norma $'*9



23

2ompactando el espécimen en el cilindro del equipo de pin"ole a través de -I

capas



24

Luego de compactar, se procede a

insertar la aguja. Es importante

pasar la aguja dos a tres veces

$plicación de la

primera carga

aqu# podemos observar que el color del

efluente a través de los cilindros y la

carga a la cual está sometida@ esto es

t#pico en un suelo ligeramente

dispersivo.



25

2.4.3. E!s&o %"# Do-#" i%r("'ro ASTM D 4221567

La distribución del tamaño de part#culas es determinada empleando primero el

Ensayo Estándar del ?idrómetro en el que el espécimen del suelo es

dispersado en agua destilada con una fuerte agitación mecánica y con un

dispersante qu#mico.

n ensayo paralelo al "idrómetro es reali&ado después en un espécimen

duplicado, pero sin agitación mecánica y sin dispersante qu#mico. El

Nporcentaje de dispersiónO es la relación de transformación de las part#culas de

-.--I mm de diámetro del segundo ensayo al primero, e!presado en

porcentaje +<igura C.



26

El criterio para la evaluación del grado de dispersión usando los resultados del

ensayo del 0oble ?idrómetro es8

%orcentaje de 0ispersión Prado de 0ispersiónQH- =o dispersivo

H- a I- MntermedioRI- 0ispersivo

=umerosos ensayos deben reali&arse porque la dispersividad del suelo puede

variar grandemente en distancias cortas dentro de un área de préstamo a lo

largo de una alineación de un canal o dentro de un terraplén e!istente. E!isten

evidencias que un alto porcentaje de suelos con caracter#sticas dispersivas

mostró H- de dispersión o más, cuando se ensayaron con este método

+'"erard y 0ec4er, 5677.

na variación de este método es llamado Ensayo del *riple ?idrómetro8 5

Ensayo normal del ?idrómetro con dispersante y agitación@ Ensayo

solamente con agua destilada, H Ensayo con agua de r#o. En la <igura C se

presenta resultados del ensayo del 0oble ?idrómetro.



27

2.8. CONSIDERACIONES DE DISE9O

2.8.1. S"#"**i! %" (&'"ri&#"s

En cualquier proyecto debe considerarse la posible presencia de arcillasdispersivas.

Los materiales dispersivos tienen que identificarse oportunamente empleando

uno o varios de los métodos ya citados o de acuerdo con el reconocimiento de

rasgos morfológicos o e!periencias previas en el sitio. na ve& identificado el

material debe tomarse una decisión con respecto a su uso o rec"a&o en la

construcción.

2.8.2 Co!s'r:**i!

'i se utili&an arcillas dispersivas en un proyecto determinado, deben

considerarse los aspectos siguientes8

2.!.2.1. A"#$%&

El problema de arqueo puede ocurrir en &onas cercanas a tuber#as,estructuras de concreto y laderas con fuertes pendientes. *ambién sucede a

lo largo del contacto suelo)estructura. $ fin de mitigar sus efectos dañinos,

se deben escalonar las laderas, compactar manualmente las &onas de

contacto o simplemente colocar me&clas suelo)cemento o concreto simple.

2.!.2.2. A'"(%)*+(%,)&

'e deben evitar asentamientos totales e!cesivos o asentamientos

diferenciales que puedan causar el agrietamiento del suelo. Los cálculos

geotécnicos que sirvan para "acer una estimación precisa de los

asentamientos son importantes para determinar su potencial de

asentamiento.



28

En éstos se deben tomar en cuenta los procedimientos constructivos,

efectos bidimensionales o tridimensionales, as# como la influencia de la

compactación. Peneralmente, este tipo de estimación puede lograrse con el

uso de elementos finitos y modelos de suelo no lineales.

2.!.2.3. F-$& /% *'$*

'e debe adecuar el flujo del agua para que ésta no infiltre, o se infiltre lo

menos posible "acia la &ona de suelos compactados. Esto se logra con un

buen diseño de drenaje superficial. *ambién se deben diseñar drenes y

filtros para que el agua infiltrada tenga una salida controlada sin que ésta

erosione el suelo.

Los estudios indican que los criterios de diseño para filtros en suelos no

dispersivos son diferentes de aquellos que se conocen para suelos

dispersivos.

El problema principal proviene de la presencia de grietas abiertas aguas

arriba de los filtros. 'i los suelos por proteger son granulares, los filtros

deben tener la capacidad auto selladora que detengan la migración de

part#culas finas y la propagación de las grietas@ en cambio, si los materialespor proteger son arcillosos, esta función auto selladora deja de actuar

debido al fenómeno de segregación.

'i dic"os materiales arcillosos además son dispersivos, carentes de

estabilidad interna, los filtros no pueden detener part#culas coloidales en

suspensión, lo que trae una consecuencia negativa en la capacidad auto)

selladora.



29



30



31



32

2.8.3. ME;ORAMIENTO DE SUELO

Los suelos dispersivos pueden mejorarse si se me&clan con cal. 'in embargo,

factores económicos en ocasiones no justifican tal mejoramiento para todos

los materiales por emplear. En estos casos, se pueden seleccionar &onas

cr#ticas del sitio en proyecto para colocar materiales mejorados. Estas &onas

son aquéllas en donde se concentra el flujo de agua, tal como alrededor del

portal de salida de conductos, superficie de contacto entre la cimentación

rocosa y estructuras r#gidas, &onas de esfuer&os de tensión y agrietamiento

potencial, aguas abajo de un cora&ón impermeable, o &onas inmediatamente

aguas arriba de los filtros que son colocados aguas abajo.

2.!.3.1. TIPOS DE MEORAMIENTO DE SUELOS.

2.8.3.1.1. M"<or&(i"!'o $=si*&.

'e utili&a para mejorar el suelo produciendo cambios f#sicos en el mismo.

?ay varios métodos como lo son8

9e&clas de 'uelos8 este tipo de estabili&ación es de amplio uso pero por si

sola no logra producir los efectos deseados, necesitándose siempre de por

lo menos la compactación como complemento.

Las arcillas, por lo contrario, tienen una gran co"esión y muy poca fricción

lo que provoca que pierdan estabilidad cuando "ay muc"a "umedad.

La me&cla adecuada de estos dos tipos de suelo puede dar como

resultado un material estable en el que se puede aprovec"ar la gran



33

fricción interna de uno y la co"esión del otro para que las part#culas se

mantengan unidas.

Peo te!tiles

/ibro flotación +9ecánica de 'uelos

2onsolidación %revia

2.8.3.1.2. M"<or&(i"!'o >:=(i*&.

'e refiere principalmente a la utili&ación de ciertas sustancias qu#micas

patenti&adas y cuyo uso involucra la sustitución de iones metálicos y

cambios en la constitución de los suelos involucrados en el proceso.

0entro de este grupo de estabili&ación, las sustancias qu#mica más común

son8 el cal.

2al8 disminuye la plasticidad de los suelos arcillosos y es muy económica.

Gtros productos también utili&ados son8

%roductos $sfálticos8 es una emulsión muy usada para material triturado

sin co"esión.

2loruro de sodio8 impermeabili&an y disminuyen los polvos en el suelo,

principalmente para arcillas y limos.

2loruro de calcio8 impermeabili&an y disminuyen los polvos en el suelo,

principalmente para arcillas y limos.

2.8.3.1.3. M"<or&(i"!'o ("*+!i*&.

Es aquella con la que se logra mejorar considerablemente un suelo sin

que se produ&can reacciones qu#micas de importancia.

2ompactación8 esta mejora generalmente se "ace en la sub)base, base y

en las carpetas asfálticas.



34



35



2.8.4. CONTROL DE CALIDAD

En términos generales, el control de calidad en una obra en la cual se

involucran arcillas dispersivas deberá reali&arse con estándares y

especificaciones más estrictos que en otras obras, especialmente en los

parámetros que inciden directamente en la calidad de compactación, tales

como grado de compactación y estado de densidad. La adición del agua en la

preparación del suelo por compactar debe ser uniforme, evitando cualquier

concentración de agua en alguna parte de la me&cla. Es deseable que se

"umede&ca el suelo en áreas del banco de préstamo por método deinundación o riego. *ambién se debe evitar que en los materiales de préstamo

se tengan cantidades e!cesivas de gravas y arenas o bajos porcentajes de

finos.

Es recomendable incrementar la fle!ibilidad del suelo para reducir el potencial de

agrietamiento. Esto se puede lograr manteniendo la "umedad de compactación

arriba del contenido de agua óptimo, considerando que un bajo contenido de agua

de compactación favorece la formación de una estructura floculante que es mássusceptible a la de floculación y li!iviación de sales cuando el suelo está e!puesto

al flujo de agua. %or lo que compactando el suelo en capas delgadas usando

tambores neumáticos se puede lograr un mayor grado de densidad y una buena

ad"erencia entre suelo y la roca. $simismo, se debe garanti&ar una buena calidad

de construcción de los drenes y filtros.

La inspección visual debe reali&arse por inspectores e!perimentados@ las pruebas

de compresión simple frecuentes son benéficas.

El comportamiento de estructuras construidas con estos materiales se debe

monitorear cuidadosamente durante el primer llenado, periodo que se considera

más susceptible a fallas por el fenómeno de arcilla dispersiva.





3. CONCLUSIONES



El criterio de confiar y considerar al filtro de aguas abajo como la principal l#nea de

seguridad de la presa parece más ra&onable que el antiguo de múltiples l#neas de

defensa.

Los suelos dispersivos pueden utili&arse cuando no e!istan otros disponibles, con

adecuadas medidas de control, que impidan o aseguren el auto sellado de las

fisuras potenciales.

Los problemas que se presentan en estructuras de tierra en el mundo debido a la

erosión de las arcillas dispersivas, datan de alrededor de I- años@ desde entonces

los estudios se "an enfocado en la estabili&ación de este fenómeno, por medio de

la inyección de tratamientos qu#micos con magnesio, sulfato de aluminio o cal

"idratada, siendo este último el procedimiento con mejores resultados y por

consiguiente el más usado y aceptado

E' recomendable utili&ar más de un ensayo para comprobar la dispersividad de

un suelo.

Las arcillas dispersivas son altamente susceptibles a la tubificación por los

procesos de erosión coloidal.

El ensayo de %in"ole se sugiere para situaciones donde el agua esté fluyendo y elensayo de 2rumb para el agua en condiciones quietas.

Es importante que el ingeniero sea capa& de identificar las arcillas dispersivas en

un proyecto dado, teniendo especial cuidado y atención durante el diseño y

construcción en las áreas cr#ticas en el que estos materiales van a ser usados.

4. BIBLIOGRAFÍA

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Jecomendaciones para la redacción de pliegos de especificaciones técnicas

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Documents

Trabajo Final Suelos Dispersivos