Chapter 5: Explaining bank stability in Spain during the

Para la clasificación se ha optado a clasificar tanto por la clasificación AASHTO y la clasificación SUCS, que son las más comúnmente usadas para clasificar suelos en vías terrestres.

4.1.1.1 Granulometría – Consistencia del suelo – propiedades del suelo En la tabla 4.1 se presentan los valores correspondientes al análisis granulométrico por tamizado, plasticidad, así como también las características físicas del suelo en estudio más específico del material de estudio de la calicata n° 02 , pues presenta el porcentaje de finos más elevado en comparación a las otras 2 calicatas; en cuanto a su apariencia el material mostraba en su estado natural un color marrón pálido propio de un agregado fino seco viéndose reflejado en su humedad natural siendo esta de 1.36%. Según la distribución granulométrica casi el 90% del suelo se encuentra entre la malla N°100 y N°200 siendo el tamaño máximo de partícula 2.38 mm, por su parte el porcentaje que pasa la malla N°200 es de 10%.

En cuanto a los Límites de Atterberg el suelo se muestra no plástico, ya que al hacer presión con la mano el material no sufre adherencia entre sus partículas y al agregarle agua no presenta consistencia provocando desmoronamiento que según el Manual de Carreteras en el apartado de Plasticidad nos dice que este IP=0 ocurre en suelos exentos de arcilla y que de acuerdo a su magnitud la presencia de este en un suelo de subrasante sería un elemento riesgoso debido a su gran sensibilidad al

agua, esto se debe a que la arcilla a pesar de que brinda la plasticidad al suelo estas pueden ser expansivas ósea cambian su volumen a diferentes condiciones de humedad trayendo problemas de estabilidad.

Por otro lado, las propiedades físicas del suelo muestran que posee un módulo de finura promedio de 0.5, gravedad específica de sólidos definidos por el método del picnómetro es de 2.65. Además, para determinar la densidad seca máxima se utilizó como método de compactación Proctor modificado alcanzándose el valor de 1.716 g/cm3. Finalmente, según la curva granulométrica el suelo posee un coeficiente de uniformidad de 2.36 y un coeficiente de curvatura de 1.38, de modo que le corresponde la denominación SP-SM según el sistema SUCS pues se trata de una Arena Pobremente Graduada con Limo.

% Pasante Malla N°200

Peso Inicial (gr) 498.97

Cantidad que pasa la Malla N°200 (%) 10

Contenido de Humedad

Peso Húmedo de la Muestra (gr) 99.93

Peso Seco de la Muestra (gr) 98.59

Humedad (%) 1.36

Propiedades Físicas del Material

Módulo de Finura 0.5

Tamaño Máximo (mm) 2.38

Gravedad Especifica 2.65

Densidad Seca Máxima (g/cm3) 1.716

Densidad Seca Mínima (g/cm3) 1.587

Análisis Granulométrico D60 0.17 D30 0.13 D10 0.072 Cu 2.36 Cc 1.38 LL% :22.89 % LP: NP IP: NP Clasificación SUCS SP-SM

Arena Pobremente Graduada con limo

Tabla 4. 1 Análisis granulométrico, Límites de Atterberg y propiedades físicas del suelo

En la figura 4.1 se ilustra la distribución granulométrica de las partículas del suelo en estudio definido en las abscisas por el tamaño de partícula

expresada en milímetros mientras que en las ordenadas se expresa el porcentaje que pasa por cada tamiz.

Respecto a la clasificación granulométrica la proporción relativa de las diferentes partículas tenemos que el suelo está conformado en un 90% de arena y apenas un 10% de limo y/o arcilla, expresada con base al peso seco del suelo.

Figura 4. 1 Curva granulométrica del suelo en estudio

Por su parte según la proporción relativa de partículas es de aproximadamente 90% de arena por lo que efectivamente la muestra no presentó consistencia plástica al combinarse con agua desmoronándose al mínimo esfuerzo, conformando así una estructura simple. En contraste, según el ensayo de compactación el suelo alcanzó una densidad seca máxima de 1.716 g/cm3 mientras que la gravedad específica fue de 2.65, la elevada diferencia entre estos valores confirma que el suelo presenta un gran volumen de moléculas de aire ya que al quitárselas con la bomba de vacío presenta un mejor acomodo entre las

Nº 4 Nº Nº 16 Nº 30 _{Nº 50} Nº 100 Nº 200 B.C 0 20 40 60 80 100 0.01 0.1 1 10 % Q U E P A S A ABERTURA (mm)

ABERTURA ARENA FINA - Muestra Prom

D60

D10 D3

partículas del suelo que a condiciones naturales, este volumen de vacíos presentes en el suelo hace que las partículas individuales de arena dificulten aún más su atracción y adherencia haciendo que no sea capaz de resistir esfuerzos de compresión; dado que, según Duque, G. y Escobar, E. en su libro Geomecánica (2017), los suelos poco compactos el volumen de vacíos y la capacidad de deformación serán mayores. Desde otra perspectiva, la casi verticalidad de la curva granulométrica muestra que el suelo posee una estructura con granulometría abierta que da lugar a un material con una elevada proporción de vacíos luego de compactado, ya que cuenta en su estructura con poca variabilidad de tamaños, ya que según Suarez Díaz, J. en su estudio de las Propiedades de los materiales de suelo (2001) nos dice que “Los suelos bien gradados poseen las mejores propiedades de ingeniería, al haber mayor variedad de tamaños hay más puntos de contacto entre partículas, menores vacíos y mayor densidad", siendo lo idóneo que las pequeñas partículas sirvan para llenar los poros existentes entre las partículas de mayor tamaño, por lo cual nuestro suelo al poseer una estructura de granulometría abierta tendrá como consecuencia una baja compacidad y facilidad de deformación, lo que hace a este suelo inestable.

En el caso de nuestro suelo cuyo CBR es de 3.51 encontrándose por debajo del valor considerado un suelo adecuado y estable según el Manual de Carreteras, este a su vez considera a todo suelo con 3% ≤ CBR < 6% una subrasante pobre y que corresponde estabilizar dándonos alternativas de solución, siendo la escogida por nosotros la estabilización con productos asfalticos ya que los suelos más adecuados son los granulares con pocos finos, reducida plasticidad y que presentan menos del 20% que pasa la malla N°200, y nuestro suelo cumple con estas consideraciones estipuladas en el Manual de Carreteras para bajo volumen de tránsito.

4.1.2 Ensayo Proctor Modifcado

Para los próximos ensayos será necesario contar con el Optimo Contenido de Humedad, ya que este valor representa la Máxima Densidad Seca del suelo debido a un mejor acomodo de sus partículas sólidas junto a la expulsión del

aire atrapado producto de la compactación, por lo que se procedió a realizar en ensayo Proctor Modificado para las tres calicatas.

La relación Densidad vs % de humedad generan una gráfica denominada “doble pico” muy común en los suelos arenosos, esto se debe a que la compactación por impacto en este tipo de suelo produce una densidad máxima aparente. Por eso se optó el usar una línea de tendencia que se ajuste de mejor manera a los valores encontrados.

Figura 4. 2 optimo contenido de humedad vs máxima densidad seca de la calicata n°2

La relación Densidad vs % de humedad generan una gráfica denominada “doble pico” muy común en los suelos arenosos, esto se debe a que la compactación por impacto en este tipo de suelo produce una densidad máxima aparente. Por eso se optó el usar una línea de tendencia que se ajuste de mejor manera a los valores encontrados como se observa en la figura 4.2.

Si utilizamos la formula dada en la MTC E 115 veremos que para una Densidad de 1.66 gr/cm3 y un porcentaje de humedad de 11.23% le corresponde una saturación del 52%, esto quiere decir que el suelo no ha llegado a su máxima densidad seca porque aún tiene una gran cantidad de vacíos.

1.580 1.630 1.680 1.730 1.780 1.830 1.880 1.930 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 D EN SI D AD GR /C M 3 % DE HUMEDAD S=52 S=100

En suelos considerados arena es difícil conseguir una saturación cercana al 100%, por lo que se optó usar el % de humedad que conseguía la mayor densidad seca considerándolos el Contenido Optimo de Humedad y la Máxima Densidad Seca respectivamente, además que al aumentarles la cantidad de agua se observa en la figura 4.2, una disminución constante en su densidad formándose una curva que es paralela a la de saturación al 100% o de cero vacíos.