Formación de Suelos y Aspectos Geológicos

La Formación de Suelos se refiere a todas las capas superpuestas que, en profundidad, se delimitan por una línea vertical. Las capas superpuestas son una capa sobre otra.

Aspecto Geológico

1. Orogénesis: Formación de arcos montañosos.
2. Acarreo: Transporte de materiales (Bolo, Grava).
3. Meteorización: Procesos como la oxidación (que degenera el suelo) o el ciclo hielo-deshielo (que desintegra la roca en partículas más pequeñas).

Perfil Estratigráfico y Composición

El Perfil Estratigráfico es la forma de describir cada capa, horizonte o estrato de suelo.

Composición del Suelo: Bloque, Bolo, Grava, Arena, Limo y Arcilla.

Propiedades Físicas y Densidad del Suelo

Unidades de Medida

• Unidad de Medida de la Masa: g; g/cm³; kg/m³
• Unidad de Medida del Volumen: cm³; m³

Densidad y Compactación

Densidad: Cantidad de peso sobre un volumen.

Densidad Compactada de Suelo: Un suelo más denso tiene mayor peso y mayor cantidad de material por unidad de volumen.

Se debe cumplir la especificación de densidad y espesor, es decir, es el peso total que queda dentro de nuestro volumen.

Conceptos de Humedad y Porosidad

• Humedad: Relación entre la masa de agua y la masa seca del aire. Es el peso del agua. Es importante tener la humedad necesaria.
• Índice de Huecos: Indica el espacio existente. Es adimensional.
• Suelo Saturado: Ocurre cuando todos los espacios de huecos y porosidad están ocupados por agua (100%).
• Ensayo Proctor: Determina la humedad óptima para alcanzar la densidad máxima compactada seca.

Fases y Relaciones Masa-Volumen del Suelo

Fases de Composición del Suelo

Los suelos están compuestos por muchos elementos que pueden encontrarse en los tres estados o fases de la materia (sólido, líquido y gaseoso). Lo mismo ocurre con la mayoría de las rocas que, aunque endurecidas, contienen materia líquida y gaseosa. (Observación: Si el agua es más fría o helada, cambia su densidad.)

Fases Presentes en el Suelo

• Fase Sólida: Partículas, minerales, materia orgánica.
• Fase Líquida: Agua, sales minerales disueltas.
• Fase Gaseosa: Aire, gases orgánicos, vapor de agua.

Beneficio de las Relaciones Masa-Volumen: Nos ayudan a definir las condiciones en que se encuentra el suelo y a conocer sus propiedades y comportamientos físicos.

Representaciones de Volúmenes y Masas

Volúmenes:

V_a: Volumen de aire

V_w: Volumen de agua

V_v: Volumen vacío

V_s: Volumen sólido

V_t: Volumen total

Masas:

M_a: Masa de aire

M_w: Masa de agua

M_s: Masa sólida (masa seca)

M_t: Masa total (masa húmeda)

Origen Geológico y Procesos Terrestres

Origen del Universo y el Sistema Solar

Científicamente: El origen se remonta al Big Bang (hace 20.000 millones de años), el punto donde estaba compactada la materia y la energía, y el universo comenzó a expandirse.

Sistema Solar: Hace 4.580 millones de años, formado por nubes de gases y polvo (90% hidrógeno, 8% helio y 2% otros elementos pesados). La densidad y la temperatura aumentaron para formar el Sol. El 99.87% de la masa total del sistema solar se encuentra en el Sol; el resto en los planetas terrestres, la Luna y asteroides. Geológicamente, la Tierra y Venus permanecen activos.

Composición de la Tierra

La Tierra se compone de:

• Núcleo: 2.900 km de profundidad.
• Manto: 650 a 2.890 km.
• Corteza: 0 a 650 km.

Procesos Geológicos Fundamentales

Los Procesos Geológicos son las modificaciones del aspecto y la topografía de la Tierra por la acción de una serie de fenómenos que afectan principalmente a la corteza terrestre.

1. Orogénesis: Deformación tectónica que estructura cada región (montañosas, volcánicas).
2. Volcanismo: Formación de rocas magmáticas por la solidificación del magma.
3. Erosión: Proceso que contribuye a disgregar las rocas en fragmentos menores.
4. Acarreo: Transporte continuo de materiales (ocurre en ríos o al llenar pozos).
5. Meteorización: Alteración que sufren las rocas al estar en la corteza terrestre, sufriendo cambios físicos y químicos.

Tipos de Meteorización

• Meteorización Física: Deshielo, hielo; fracturas de las rocas (pudiendo ser causadas por raíces).
• Meteorización Química: Oxidación que se produce en las caras superficiales de la roca.

Conclusión: Según el clima y la topografía, se producen perfiles de suelos distintos en diferentes regiones.

Las Rocas y los Tipos de Suelo

Rocas y Minerales

La Corteza Terrestre está constituida por rocas, las cuales poseen minerales con propiedades físicas (dureza, color, fractura).

Rocas: Se clasifican por su composición mineralógica:

• Rocas Ácidas: Contienen más del 66% de sílice.
• Rocas Intermedias: Contienen entre 52% y 66% de sílice.
• Rocas Básicas: Contienen menos del 52% de sílice.

Rocas Ígneas

Las Rocas Ígneas tienen un origen profundo, resultado del enfriamiento y cristalización de la masa fundida o magma.

• Profundas: Rocas plutónicas.
• Superficiales: Rocas volcánicas y sedimentarias.

Definición y Grupos de Suelos

Suelo: Agregado natural de partículas minerales separadas por medios mecánicos de poca intensidad.

Roca: Agregado mineral unido por fuerzas cohesivas poderosas y permanentes.

Perspectivas Profesionales

• Geólogos: Material que constituye la corteza terrestre.
• Agrónomos: Delgada parte superior del manto de roca en la que penetran las raíces.

Grupos de Suelos

1. Por Descomposición:
   • Si se encuentran en el mismo lugar de origen: Suelos Residuales.
   • Si son movidos por acción de la gravedad, agua, viento o hielo: Suelos Transportados.
2. Suelos Esencialmente Orgánicos.

Estratos, Ensayos y Propiedades

Estrato u Horizonte: Es cualquier característica que se produzca en el suelo. Es importante conocer los estratos antes de iniciar un proyecto para evitar asentamientos del terreno.

Métodos de Medición y Prospección

• Medición de Densidad: Con un densímetro nuclear y un cono de arena.
• Calicata o Prospección del Suelo: Excavación para observación.
• Ensayo de Infiltración o Percolación: Se utiliza para obtener el coeficiente de absorción.

Propiedades Fundamentales

• Propiedad de Partículas: Se refiere a una sola partícula (grava, arena, bolo, etc.).
• Propiedad de los Agregados: Es el conjunto de todas las partículas.
• Propiedades de Índice: Son características específicas del suelo.

Para conocer el tamaño de las partículas se utiliza el ensayo hidrométrico junto con el tamizado o granulométrico.

Clasificación y Propiedades Índice de los Suelos

Tipos de Suelos por Cohesión

• Suelos No Cohesivos: Son los suelos gruesos (arena, grava, bolo). Pierden su forma y se caracterizan por su compacidad. Al perder humedad, se separan.
• Suelos Cohesivos: Son los suelos finos (arcilla, limo). Tienen consistencia y plasticidad. Al perder humedad, son plásticos.

Propiedades Índice de las Partículas

Las propiedades índice describen las características propias de un suelo que lo diferencian de otro. Dentro del suelo puede haber diferentes tamaños de partículas; el conjunto de ellas se llama agregado.

1. Tamaño (Granulometría):
   • La clasificación de partículas según su tamaño se realiza mediante la norma ASTM.
   • Si pasa más del 50% por el tamiz Malla N° 200 (0.08 mm), se considera suelo fino.
   • Para diferenciar el tamaño de las partículas se utiliza la granulometría del tamiz.
   • La Malla de Corte (N° 200) clasifica el suelo. Para un ensayo más exacto en suelos finos, se requiere el ensayo hidrométrico.
2. Forma: Es visual y va desde la redondez hasta la angulosa.
   • Angulosa: Material chancado, tiene vértices y aristas.
   • Redondez: Producto de la acción de los ríos.
3. Textura: Es lo que se interpreta visualmente (suave, opaca, áspera, brillante, etc.). Informa propiedades secundarias de la partícula.

Propiedades Índice de los Agregados

Las propiedades de índice de los agregados incluyen:

• Textura.
• Estructura: Se refiere a la disposición de las partículas para determinar la resistencia.
  • Estructura Laminar: Capas superpuestas menores a 6 mm.
  • Estructura Vesicular: Capas tubulares.
• Compacidad: (Propia del suelo grueso). Capacidad de aumentar la capacidad de soporte mediante la compactación.
• Consistencia: (Propia del suelo fino). Relacionada con la plasticidad y la cantidad de agua necesaria (Límites de Atterberg). La compactación disminuye su índice de huecos.

Límites de Atterberg y Capacidad de Soporte

Los Límites de Atterberg se utilizan para clasificar los suelos finos y conocer sus límites de plasticidad. Se utiliza la máquina Casagrande para estos ensayos.

CBR (California Bearing Ratio): Capacidad de soporte.

Normativas de Clasificación de Suelos

• Norma AASHTO: Se originó para realizar obras viales. Clasifica los suelos según su índice de plasticidad en grupos A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7.
• Norma USCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos): Clasifica los suelos para edificación u obras civiles. Utiliza símbolos como G (Grava), M (Limo), C (Arcilla), S (Arena), O (Orgánico).
• Norma ASTM: Norma que ayuda a clasificar el suelo, principalmente por el tamaño de las partículas.