Ensayos Químicos:
Estos ensayos
analizan la composición química del agua de poros
de una muestra de
suelo para
determinar su grado de dispersividad, entre éstos
están:
Proporción de Absorción de Sodio
(SAR): es un parámetro que refleja la posible
influencia del Ion sodio sobre las propiedades del suelo. Se
basa en una fórmula empírica que relaciona los
contenidos de sodio, calcio y magnesio y que expresa el
porcentaje de sodio de cambio en el suelo en
situación de equilibrio
SAR= Na/ ( ( Ca+Mg)/2 ) 1/2
Porcentaje Intercambiable de Sodio (ESP)
Ensayos Físicos:
El Ensayo de Crumb
El ensayo de
Emerson Crumb (Emerson, 1967) fue desarrollado como un procedimiento
simple para identificar el comportamiento
dispersivo en campo, pero ahora es muy frecuente usado en el
Laboratorio.
Entrega una buena indicación del potencial de erodibilidad
de los suelos de
arcillas; sin embargo un suelo dispersivo puede a veces dar una
reacción no dispersiva en el ensayo de
Crumb. Si el ensayo de Crumb señala dispersión, lo
más probable es que el suelo sea dispersivo.
El ensayo consiste en colocar una muestra de suelo en agua,
observando la dispersión como el grado de nubosidad del
agua, para luego clasificarlo de la siguiente manera:
Grado 1: Ninguna reacción
Grado 2: Reacción ligera
Grado 3: reacción moderada
Grado 4: reacción fuerte
El Ensayo del Doble Hidrómetro
Este ensayo implica dos ensayos del Hidrómetro en
suelos tamizados a través del tamiz de 2.36 mm. Los
ensayos del Hidrómetro son conducidos con y sin
dispersante.
La dispersión en porcentaje es:
A x100
B
Donde
A = porcentaje de suelos más finos que 0.005 mm para el
ensayo sin dispersante.
B = porcentaje de suelos más finos que 0.005 mm para el
ensayo con dispersante.
La interpretación del porcentaje de
dispersión es la siguiente:
Mayor que 30% es no dispersivo
Entre 30% a 50% es intermedio
Mayor al 50% es dispersivo
El Ensayo de Pinhole
La clasificación de dispersión de Pinhole,
conocido también como el Ensayo de Pinhole, o el ensayo de
Pinhole Sherard según Normas de la
Asociación de Australia, 1980.
Este ensayo fue desarrollado por Sherard en 1976. Consiste en
perforar un hueco de 1.0 mm de diámetro en el suelo a ser
ensayado, y a través del agujero se pasa agua bajo
diferentes cargas y duraciones variables. El
suelo es tamizado a través del tamiz de 2.36 mm y
compactado aproximadamente en el límite plástico a
una proporción de densidad del 95 %
(las condiciones a simular en un terraplén de presa con
una fisura o agujero en el suelo).
Ensayo de Pinhole; la muestra de la izquierda
se trata de un suelo dispersivo.
Consecuencias de
la Construcción sobre suelos salinos
Es conocido que la acumulación de cationes dispersantes
como el sodio en la solución del suelo, afecta
negativamente algunas propiedades físicas del mismo, tales
como la estabilidad estructural, la conductividad
hidráulica y la tasa de infiltración, causando una
reducción de su capacidad productiva y estabilizante
En las represas ocurren fallas por tubificaciòn debidas
a suelos dispersivos, se presentan en el cuerpo de la presa: en
sus paramentos, en contactos con la fundación o con los
conductos. Hay muy pocos casos por debajo de sus cimientos.
Aún el mismo peso de la presa puede cerrar las
incipientes. Al parecer las aguas subterráneas con altos
contenidos de sales impiden el lavado de los iones sodio en las
arcillas dispersivas, y el reemplazo gradual por aguas más
limpias procedentes del reservorio permite que los suelos
disminuyan su contenido de sodio en el agua de
poro.
Ya que los suelos dispersivos no son fácilmente
detectables sin estudios de laboratorio, puede ocurrir que al
momento de realizar una carretera o hacer taludes, éstos
deslicen y colapsen bajo lluvias fuertes o filtraciones de agua
si no se refuerzan contra la erosión.
Las edificaciones, de cualquier envergadura, si no poseen el
estudio adecuado de suelos, podrían presentar problemas de
asentamiento y/o colapsar debido a la socavación de sus
bases
Soluciones para
Diversos Problemas con Suelos Dispersivos
A continuación se mencionarán las diversas
soluciones
para mitificar el problema de los suelos dispersivos para la
construcción y la agricultura.
Este tipo de suelos padece una destrucción de su
estructura, y por tanto al disminuir su porosidad, utilizar
el lavado para su corrección no es muy aconsejable,
debido a la deficiencia de su drenaje. La
recuperación, por tanto, tiene que ser abordada
mediante la eliminación de sodio de cambio (rebajar el
pH) aplicando yeso, cal viva, entre otros productos, que
reaccionarían con el carbonato sódico, formando
carbonato cálcico y sulfato sódico
(álcali blanco).
Es necesario implantar cultivos, a ser posible de
regadío y resistentes a las sales, así como
la incorporación de enmiendas orgánicas.
La enmienda con yeso representa una alternativa adecuada
para corregir problemas de suelos dispersivos. La
adición de yeso, mediante la disminución del Na
intercambiable, produce una recuperación en las
condiciones físicas del suelo, repercutiendo en un
incremento de la productividad de forraje y posibilitando una
mejor utilización del fertilizante por parte del
cultivo.
En la agricultura la solución más factible
es hacer cruzamientos con plantas tolerantes a la salinidad o
utilizar el pasto vetiver para estabilizar las zonas
dispersivas en conjunción con unas obras menores y la
siembra de pastos estolonìferos entre filas de pasto
vetiver. Las barreras de pasto vetiver se siembran en
ángulos rectos al flujo del agua y a lo largo de la
curva de nivel extendiéndose a la profundidad
máxima del flujo del agua en la hondonada para detener
el impacto que tendría el agua que fluyese alrededor
de los extremos. Debe tenerse en cuenta que la profundidad
del flujo aumentaría en la hondonada con barreras de
pasto vetiver debido al retardamiento ocasionado por el fluir
del agua a través del pasto vetiver.Asimismo, en la agricultura, se utilizan fertilizantes de
bajo contenido sòdico y mayor contenido de calcio a
fin de abonar el suelo y reducir su salinidad. Si el agua de
riego es de baja calidad, se recomienda utilizar bajas dosis
de fertilizante pero aplicarlo frecuentemente.Cuando se ha identificado la extensión y la
profundidad de la zona dispersiva se puede proceder a la
remociòn del suelo erosionable, siempre que este
procedimiento sea económicamente factible.Para las carreteras se utiliza una combinación de
drenajes, sub-drenajes, pavimentos impermeables y reglamentos
para el uso de agua con el fin de crear una
restricción severa del humedecimiento.En un terraplén debidamente gradado se puede
realizar un "recubrimiento impermeable" este recubrimiento se
realiza colocando una capa doble geotextil impermeable
debajo, y geotextil no tejido encima.
En las laderas con una pendiente <20% se realiza un
recubrimiento vegetativo que consiste en sembrar especies
vegetales sobre geomalla, diseñada para el efecto, con
restricciones laterales en maderas o cañas colocadas
paralelamente a la curva de nivel.
PRECAUCIÒN: No deben utilizarse
materiales
identificados o sospechosos como dispersivos como materia prima
para rellenos o terraplenes.
Prevención
de Fallas en las Presas por Tubificaciòn
Las tubificaciones pueden prevenirse mediante los
criterios adecuados de diseño, tanto en suelos
granulares como en cohesivos. Se puede disminuir con un
dentellón aguas abajo del zampeado. Del mismo modo, se
puede colocar un dren tendido sobre el material graduado como
filtro, inmediatamente aguas arriba del dentellón, o
enrocamiento, en un colchón de grava graduada sobre el
material de aguas abajo del zampeado para aumentar las
fuerzas hacia abajo.La red de flujo proporciona un medio teórico de
interpretar las subpresiones, las fuerzas de
filtración (gradiente) y los caudales pasantes. La
seguridad de la presa depende de que los valores obtenidos
estén dentro de rangos seguros. De no poder
determinarse, se deberán adoptar criterios
conservadores (como el de Lane), y calcular los valores
mediante fórmulas aproximadas.El criterio de confiar y considerar al filtro de aguas
abajo como la principal línea de seguridad de la presa
parece más razonable que el antiguo de
múltiples líneas de defensa. Exige un
diseño cuidadoso de todos los filtros y drenes de la
presa, incluyendo el dren chimenea.Los suelos dispersivos pueden utilizarse cuando no existan
otros disponibles, con adecuadas medidas de control, que
impidan o aseguren el autosellado de las fisuras potenciales.
El control en obra de estas medidas de seguridad es clave.
Los riesgos son mayores, debido a las probables
tubificaciones superficiales y en los terraplenes.
Apéndices
Apéndice A
Tipos de Tubificaciòn
Levantamiento
En los primeros estudios de tubificaciones se analizaron
"reventones" donde la arena entraría en
"ebullición", provocando el colapso de la obra si el peso
del suelo resultaba insuficiente para contener el movimiento
ascendente del suelo bajo el efecto de la fuerza de
filtración, en el momento de alcanzarse un determinado
gradiente, denominado "crítico".
Terzagui (Terzagui-Peck 1973) recomendó la
construcción de un "filtro invertido cargado" (materiales
gruesos arriba), de tal forma que su peso, colocado en la zona
donde emergen las líneas de corriente en forma concentrada
(inmediatas al tablestacado), evite el sifonamiento,
incrementando el factor de seguridad.
Tubificación retrógrada
La tubificación retrógrada se puede producir en
prácticamente todos los suelos (en los no cohesivos si
algún estrato o estructura
impide el desmoronamiento del túnel), desde aguas abajo
hacia aguas arriba, siguiendo preferentemente el camino de
concentración de las líneas de filtración.
El conducto se forma por las zonas geológicamente
más débiles, por planos de estratificación
permeables, o en cualquier otras zonas de concentración
del flujo donde la energía llega sin sufrir grandes
pérdidas debidas a la fricción.
Pozos o Sumideros
La morfología
de los túneles, que al inicio son verticales y luego se
desarrollan horizontalmente, sugiere la forma de "jarras"
(sinkholes en inglés). Se producen porque el agua de
lluvia penetra (y erosiona) por pequeñas fisuras abiertas
por contracción o raíces de plantas. Son
característicos de las arcillas dispersivas.
Apéndice B:
Tabla del Criterio de Lane
Apéndice C:
Suelos Salinos en Venezuela
Zonas con suelos actual o potencialmente
afectados por sales en Venezuela (Pla
Sentis, 1985).
Bibliografía
IDENTIFICACION Y ENSAYOS EN SUELOS DISPERSIVOS, Autores:
Hilda Garay Porteros, Jorge E. Alva Hurtado. Ponencia
presentada en el XII Congreso Nacional de Ingeniería
Civil, 16 al 20 de Noviembre de 1999, Huánuco.http://www.eird.org/cd/building-codes/pdf/spa/doc13995/doc13995-3f.pdf
http://www.scielo.cl/fbpe/img/idesia/v25n2/img14.jpg
http://www.zoetecnocampo.com/Documentos/recuperacion/recuperacion03.htm
http://kyapa.tripod.com/elninoycarreteras/elninolascarreteras.htm
Autor:
Lara Lismar
Desireè Márquez
Ariadna Massabié
Ing. Civil Sección C-6
Prof.: Sharon Escalante
Barinas, Octubre de 2009
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular
Para la
Educación Superior
I. U. P. "Santiago Mariño"
Extensión Barinas
Escuela de Ingeniería Civil
Barinas, Edo. Barinas
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