Fundamentos de Geotecnia: Clasificación SUCS y Comportamiento de Acuíferos

Clasificación de Suelos y Propiedades Geotécnicas

Índice de Plasticidad y Granulometría

Índice de Plasticidad (IP) = Límite Líquido (LL) - Límite Plástico (LP)

• Suelo Fino: Pasa más del 50% por el tamiz Nº 200.
• Suelo Grueso: Retiene más del 50% en el tamiz Nº 200.

Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS)

Suelos Finos

Se determinan mediante la Gráfica de Plasticidad considerando dos valores principales según la materia orgánica:

• O: Materia orgánica (< 4).
• M: Materia orgánica (> 4).

Suelos Gruesos

Para su clasificación se analiza el tamiz Nº 4 y el tamiz Nº 200:

• Tamiz Nº 4: Determina el porcentaje de grava. Si el 100% menos el porcentaje de finos es mayor al 50% de arena, se clasifica como tal; si es menor al 50%, se clasifica como grava.
• Tamiz Nº 200: Determina el porcentaje de finos y el tipo de suelo.

Parámetros de Graduación:

• Arena bien graduada (SW): C_u > 6 y 1 < C_c < 3.
• Grava bien graduada (GW): C_u > 4 y 1 < C_c < 3.

Fórmulas: C_u = D₆₀ / D₁₀ | C_c = D₃₀² / (D₆₀ x D₁₀)

Tipos de Gravas y Arenas

Clasificación de Gravas

• Gravas limpias (menos del 5% de finos): GW (Bien graduada) y GP (Mal graduada).
• Gravas con finos (más del 12% de finos): GM (Limosa) y GC (Arcillosa).
• Gravas con pocos finos (5-12% de finos): Clasificación doble como GW-GM, GW-GC, GP-GM, o GP-GC.

Clasificación de Arenas

• Arenas limpias (menos del 5% de finos): SW (Bien graduada) y SP (Mal graduada).
• Arenas con finos (más del 12% de finos): SM (Limosa) y SC (Arcillosa).
• Arenas con pocos finos (5-12% de finos): Clasificación doble como SW-SM, SW-SC, SP-SM, o SP-SC.

Fórmulas Fundamentales de Mecánica de Suelos

• Peso específico seco: γ_d = γ_s / (1 + e) o γ_d = γ_ap / (1 + W)
• Peso específico de partículas: γ_s = G x γ_w
• Peso específico relativo de partículas: G = γ_s / γ_w o G = (γ_sat x (1 + e) / γ_w) - e
• Peso específico aparente: γ_ap = γ_d x (1 + W) o γ_ap = γ_d + (n x S_r x γ_w)
• Índice de poros: e = n / (1 - n) o e = (γ_s / γ_d) - 1
• Porosidad total: n = e / (1 + e)
• Humedad natural: W = (γ_ap / γ_d) - 1
• Grado de saturación: S_r = (γ_ap - γ_d) / (n x γ_w)
• Humedad de saturación: W_sat = (γ_sat / γ_d) - 1
• Peso específico saturado: γ_sat = γ_d + (n x γ_w)

Hidrogeología: El Acuífero y su Comportamiento

¿Qué es un acuífero?

Es una formación geológica permeable capaz de almacenar y transmitir agua subterránea en cantidades apreciables.

Condiciones para la existencia de un acuífero

El suelo o roca debe poseer:

• Porosidad: Capacidad de almacenar agua.
• Permeabilidad: Capacidad de permitir la circulación del fluido.
• Materiales: Las arenas y gravas son excelentes acuíferos, mientras que las arcillas son deficientes y actúan como barreras.

Nivel Freático

Es la superficie que separa la zona saturada de la zona no saturada. En este nivel, la presión del agua es igual a la presión atmosférica. Su cota varía: sube con las lluvias y baja en épocas secas o por procesos de bombeo.

Tipos de Acuíferos

Acuífero Libre (Freático)

• Limitado únicamente en su base por material impermeable.
• Su límite superior coincide con el nivel freático.
• La presión en la superficie es aproximadamente la atmosférica.
• Es el tipo más común y de estudio más sencillo.

Acuífero Confinado

• Limitado tanto en la parte superior como inferior por capas impermeables.
• El agua se encuentra sometida a una presión superior a la atmosférica.
• Al perforar un pozo, el agua asciende de forma natural.
• Puede dar origen a pozos artesianos.

Acuífero Semiconfinado

• Separado por capas semipermeables que permiten un flujo de agua lento o retardado.

Pozo Artesiano

Se origina en acuíferos confinados donde el agua asciende debido a la presión interna. Si el nivel de presión supera la cota del terreno, se denomina pozo artesiano surgente.

Importancia Geotécnica de los Acuíferos

La presencia de agua subterránea es crítica en la ingeniería civil, ya que afecta directamente a:

• Cimentaciones y excavaciones.
• Estabilidad de taludes.

Su presencia puede provocar subpresiones, filtraciones no deseadas y una reducción significativa en la resistencia del suelo. Por ello, es imperativo controlar el nivel freático durante la ejecución de cualquier obra.