Los suelos y las rocas no son nunca sólidos simples; son, cuando menos, sistemas de dos fases: partículas sólidas y un líquido, o bien partículas sólidas y un gas. Con mucha frecuencia son sistemas de tres fases: partículas sólidas, un líquido y un gas. El líquido es normalmente agua, y el gas, aire con vapor de agua.

Se llama porosidad (n) a la fracción de su volumen ocupada por los poros, tanto si éstos están llenos de agua como si lo están de aire o de una mezcla de ambos.

El índice de poros (e) es igual a la razón del espacio ocupado por los poros el espacio ocupado por las partículas sólidas.

Entre ambos coeficientes existen las siguientes relaciones:

La densidad, ρ, es la masa por unidad de volumen y el peso específico, γ, el peso por unidad de volumen.

El peso específico de las partículas es:

γw = 9.81 kN/m3

La densidad de las partículas se obtiene como:

Para las arenas el término medio de los pesos específicos relativos de las partículas es 2.65 g/cm3. Para las arcillas el término medio estadístico es de 2.7 g/cm3. Para el agua el valor correspondiente es de 1 g/cm3.

El peso específico del suelo, γ, no es igual al de sus partículas sólidas, sino mucho menor. Es el que corresponde a la mezcla de partículas sólidas, agua y aire. Su valor se obtiene de:

El peso específico de un suelo varía según la proporción de los poros que esté llena de agua. Si el suelo está saturado, el peso específico aparente llega a ser:

Este peso específico se denomina peso específico saturado, y es el mayor que puede alcanzar un suelo sin variación de n. El menor es el correspondiente al peso específico seco, γd, y es el caso en el que todos los poros están llenos de aire. Su valor correspondiente es:

En el caso de que un suelo se encuentre sumergido experimentará un empuje hacia arriba igual al volumen de agua desalojado. El peso específico resultante se llama peso específico sumergido, γ', y vale:

Sin variación de n, los suelos y las rocas pueden tener cualquier peso específico entre γd y γsaturado según su grado de saturación, Sr, es decir, según la fracción del volumen total de sus poros que esté ocupada por agua.

En el caso de las arenas un valor de Sr = 0 (%) indica que la arena está seca. Si por el contrario el valor de Sr = 100 (%) indica que la arena está saturada.

Se denomina humedad, w, de un suelo, el peso del agua dividido por el peso del suelo seco hasta peso constante a una temperatura comprendida entre 105º y 110º.

Ww = Peso del agua

Vw = Volumen de agua

Vs = Volumen de sólidos

Vh = Volumen de huecos

Tema 3: PROPIEDADES ELEMENTALES

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MECÁNICA DEL SUELO