INFORMACIÓN GENERAL DE LA ZONA DE MUESTREO

Foto tomada de GOOGLE Earth

Ubicación:

Se elaboro este estudio del suelo en el sector de Llanogrande, km 2 de la vía que de Rionegro conduce al municipio del Retiro, zona rural del municipio de Rionegro. El predio se denomina finca " El Rosario", ubicada  en la vereda Chipre de este municipio.

Topografía:

El terreno es plano y firme, su topografía es regular. Es una zona de antigua llanura en inundación. Por el norte linda con un lago artificial, al oeste con un predio ajeno, cultivos "Valley Farms", al este y al sur con lotes de uso agrícola del mismo propietario.

Foto tomada por: Juan Diego Arbelaez

Hidrología:

El predio cuenta con fuentes hídricas internas que nacen en la parte superior del terreno en un bosque natural, los cuales se encuentran bien protegidos al interior de la misma. Estas se encuentran ubicadas en el costado superior de la finca, con un caudal aproximado de 16 litros por segundo, y en el costado oeste con un caudal de aproximadamente 29 litros por segundo.

Geología:

En la zona aflora una secuencia metamórfica que incluye migmatitas, anfibolitas, cuarcitas, esquistos bióticos y granulíticas, entre otras, la cual forma parte del llamado complejo poli metamórfico de la cordillera central. Se presenta el nivel freático a una profundidad promedio de 1.5m con respecto al nivel actual del suelo.

Se presenta en el terreno una zona de llanura de inundación, donde depósitos cuaternarios están depositados sobre una gruesa capa de materiales limo arenosos de origen saprolítico.

Foto tomada por: Juan Diego Arbelaez

Estratigrafía:

Superficialmente el terreno se encuentra conformado por una capa de material arcilloso de origen de origen orgánico, de color negro. Hacia profundidad se presenta una capa de material arcilloso de origen volcánico, de color café, poco denso, con bioturbación. A continuación se presenta hasta una profundidad promedio de 2.45, arcillas blandas de color crema.

A partir de dicha profundidad, se presenta una secuencia lacustre aluvial, continua y de dinámica normal arcillo arenas y arenas con grava. La secuencia es continua y homogénea en todo el terreno.

Foto tomada por: Juan Diego Arbelaez

ANALISIS GRANULOMÉTRICO

Foto tomada por: Alejandro Dorado

Los granos que conforman en suelo y tienen diferente tamaño, van desde los grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los que no se pueden ver sino con un microscopio. El análisis granulométrico al cuál se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo. También el suelo analizado puede ser usado en mezclas de asfalto o concreto.

Los Análisis Granulométricos se realizaran mediante ensayos en el laboratorio con tamices de diferente  enumeración, dependiendo de la separación de los cuadros de la malla. Los granos que pasen o se queden en el tamiz tienen sus características ya determinadas. Para el ensayo o el análisis de granos gruesos será muy recomendado el método del Tamiz; pero cuando se trata de granos finos este no es muy preciso, porque se le es más difícil a la muestra pasar por una malla tan fina; Debido a esto el Análisis granulométrico de Granos finos será bueno utilizar otro método.

El tamaño de los granos de un suelo se refiere a los diámetros de las partículas que lo forman, cuando es indivisible bajo la acción de una fuerza moderada. Las partículas mayores son las que se pueden mover con las manos, mientras que las más finas por ser tan pequeñas no pueden ser observadas con un microscopio.

Para la muestra de suelo tomada se realizaron los siguientes análisis:

- Tamizado

- Límites (Casagrande)

- Gravedad Específica (Picnómetro)

TAMIZADO

Es un proceso mecánico mediante le cual se separan las partículas de un suelo en sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz No 200) como limo y Arcilla. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente.

 

http://www.gmcingenieria.com/index-52947.php

Analisis granulométrico de la muestra por Tamizado

Masa Recipiente 1: 323,4 g 

Masa Humeda + Recipiente 1: 2074,3 g

Masa Seca + Recipiente 1: 1892,7 g 

Masa Seca: 1569,3 g  

 

   % Gravas = 48,30

 % Arena = 49,33 

% Finos = 2,37  

Foto tomada por: Alejandro Dorado

Curva Granulométrica

 Coeficiente de Uniformidad:

      Cu = D60/ D10  

 Cu = 8/ 0.2 

 Cu= 40     

Coeficiente de Curvatura:

  Cc= (D30)²/ D10*D60 

 Cc= (1.05)²/ 0.2*8 

 Cc= 0.69     

Análisis Error Granulometría

En el ensayo de granulometría por tamizado que realizamos a la muestra nos dio un error de 1,2% aproximadamente. Esto se puede deber a muchos factores, pero el principal factor que nos genera un error de este tipo es un error humano, muy posiblemente mientras sacábamos el suelo de cada tamiz pudimos haber perdido algo de muestra, alguna partícula que haya quedado atorada entre las mallas y la pasamos por alto, o que se haya leído mal la masa en la balanza  pueden ser los principales factores del error.
También se puede pensar que, como el tamizado se realizo en la misma mesa donde se encontraba la balanza, el continuo golpeteo puedo haber des calibrado este último elemento, y generar errores.

Por último también podemos pensar en las partículas sumamente finas que al agitar los tamices salen volando, así se piense esto como una masa insignificante, puede tener repercusiones en el resultado final.

GRAVEDAD ESPECÍFICA

http://www.biografiasdepersonajes.com/tag/gravedad

La gravedad específica es la relación que existe entre la densidad de los sólidos y la densidad del agua, donde nos permite determinar aproximadamente que tipo de materiales conforman el suelo, nos da una idea sus características mecánicas.

Las gravedades específicas de los sólidos del suelo se ubican en un rango de valores de 2 a 3, es raro que se salga de ahí. Si la gravedad específica es menor de 2 se puede pensar que el suelo es material orgánico, y si esta es mayor o igual de 3 se especula que es un suelo muy rico en minerales de hierro.

         G_s avg = [(R1) x (G1)] + [(P1) x (G2)]

G_s avg: Peso promedio específico de los sólidos del suelo, es el promedio ponderado de las gravedades específicas.

R1: Porcentaje de partículas del suelo retenidas en el tamiz 4.

P1: Porcentaje de partículas del suelo que pasan el tamiz 4.

G1: Aparente gravedad específica de las partículas del suelo retenidas en el tamiz 4, y determinado con el método de canastilla de inmersión.

G2: Aparente gravedad específica de las partículas del suelo que pasan el tamiz 4, y determinado con el método de picnómetro.

G_s avg = [(0,48) x (1,318)] + [(0,52) x (2,979)] = 2,182

Canastilla de Inmersión:

Se utiliza el método de canastilla de inmersión para el material que se queda retenido en el tamiz 4, más específicamente con las gravas del suelo.

      Masa sumergida = Mss – M saturada
      Mss = Masa seca de los sólidos
      Mt = Masa de la tara 
      Mt(g) = 237,2

·         Mss + t (g) = 638,6 

·         Mss (g) = 401,4      

          Msaturada (g) = 97

Gs = Masa aire / Masa sumergida

Masa aire (g)= 401,4

Masa sumergida (g) = 401,4 – 97

Masa sumergida (g) = 304,4

   Gs = 401,4 / 304,4 = 1,318

Picnómetro:

Se utiliza el método del picnómetro para el material que pasa el tamiz 4, más específicamente con las arenas y los materiales finos del suelo. Fue utilizado el picnómetro número 7 del laboratorio. T° = 21°C.

Masa aire = m₂ – m₁
Masa saturada = m₃ – m₄
Masa sumergida = masa aire – masa saturada

Gs = Masa aire / Masa sumergida

·    Masa del picnómetro parcialmente lleno de agua (m₁) = 349,0 g

·    Masa del picnómetro parcialmente lleno de agua + suelo (m₂) = 400,75 g

·    Masa del picnómetro totalmente lleno de agua + suelo (m₃) = 680,89 g

·    Masa del picnómetro calibrado lleno de agua (m₄) = 646,51 g

Masa aire (g) = 400,75 – 349
Masa aire (g) = 51,75

Masa saturada (g) = 680,89 – 646,51
Masa saturada (g) = 34,38

Masa sumergida (g) = 51,75 – 34,38
Masa sumergida (g) = 17,37

         Gs = 51,75 / 17,37 = 2,979

LÍMITES

Limite Líquido (LL):

El contenido de humedad en el suelo, que lo hace fluir como si fuera un liquido. Se determina por medio del experimento de Casagrande. 

Se toma una muestra húmeda del suelo en un recipiente, y posteriormente de hace una incisión generando taludes de 45 grados de inclinación. Se manipula el equipo que permite identificar el numero de golpes que son necesarios para que los taludes se cierren aproximadamente 1 pulgada.

http://www.ingenieracivil.com/2007/10/procedimiento-limite-liquido.html

Se toma la porción de suelo que se cerro 1 pulgada, se toma su masa húmeda y se lleva al horno para después obtener su masa seca. Este procedimiento se debe realizar mínimo 3 veces, para poder trazar una gráfica que se aproxime al máximo a las coordenadas resultantes del experimento, con una escala semilogarítmica donde se gráfica el número de golpes v.s humedad. El valor de la humedad en 25 golpes, es el límite líquido.

Otra manera de determinar el límite líquido es por medio del ensayo de penetración.

Límite Plástico (LP):

Es el valor de la humedad en el cual el suelo se comporta como un material Plástico. 

Se toma una muestra seca y se adiciona agua hasta homogenizar, posteriormente se realiza un proceso de rolado en un vidrio esmerilado hasta obtener pequeños cilindros de 3mm de diámetro aproximadamente, momento en el cual dichos cilindro se empezaran a resquebrajar perpendicularmente a la dirección mas larga del cilindro. Se toman las masas humedas, se lleva al horno, para despues determinar su masa seca y su humedad.

El limite plástico sera el promedio de las humedades obtenidas con los cilindros.

Índice de plasticidad (IP):

Es el rango de humedad donde se encuentra la zona plástica, entre el límite líquido y el límite plástico.

Este ensayo permite determinar los minerales de arcilla presentes en el suelo cuando el 5% o más pasa el tamiz 200.

CLASIFICACIÓN DEL SUELO - CONCLUSIONES

 

Según la AASHTO:

• Es material granular ya que menos del 35% pasa el tamiz 200. 
• Pertenece al grupo A - 1, pues el IP es menor que 6.
• Está en el grupo A-1a, ya que el tamiz 10 pasa menos del 50%, el tamiz 40 pasa menos del 30% y el tamiz 200 pasa menos del 15%. 

Según esta clasificación el suelo está compuesto de fragmentos de piedra, grava y arena.

Según la USCS:

• Es de gradación gruesa, ya que menos del 50% pasa el tamiz 200.
• Es Arena porque:

Pasa Tamiz 4 * 2 = A

52 * 2 = 104

A - Pasa Tamiz 200 = B

104 - 2,37 = 101,63

Cómo B es mayor que 100, entonces es una arena.

• Es SP (Arena mal gradada), ya que menos del 5% pasa el tamiz 200 y no se cumplen las condiciones de arena bien gradada, donde el Cu es mayor que 6 y el Cc está entre 1 y 3.

Estas son algunas de las propiedades mecánicas de una arena mal gradada según la clasificación unificada:

• Razonablemente estable.
• Puede usarse en sesiones de diques con taludes poco inclinados.
• Capacidad de soporte de buena a deficiente dependiendo la densidad.
• Como una fundación es  de aceptable a buena.
• Como base directamente o como pavimento bituminoso, de malo a aceptable.

 

Conclusiones

Por los resultados obtenidos con las diferentes clasificaciones realizadas, y por medio de la curva granulométrica podemos determinar que el suelo trabajado esta caracterizado por la presencia de material grueso, arenas en su mayoría, lo que nos permitiría llevar a indagar sobre que usos se le puede dar a ese suelo. Es importante también tener claro que el material procede de un depósito aluvial, lo que le da a este suelo unas características importantes, y que se deben tener en cuenta al momento de ser estudiado. Es posible pensar en la explotación minera del material grueso, gravas y arenas, para diversos usos, como son agregados para vías, mezclas de hormigón, elementos de obra blanca, entre otros. A pesar de que no se realizaron ensayos, también se puede especular sobre las propiedades mecánicas del suelo y como se ha de comportar en diversas situaciones.

Este trabajo nos permitió el contacto directo con los elementos trabajados en el aula de clase, poner en práctica todo lo aprendido y empezar a relacionar los diferentes temas, y como unos se complementan a la vez con los otros para dar una descripción general de los suelos. Nos parece enriquecedor para el desarrollo de la asignatura hacer este tipo de elementos donde se obligue al estudiante a tener un contacto directo con lo trabajado en clase, que se promueva su interés por medio de prácticas activas donde vea la necesidad de implementar la teoría adquirida en el aula.