Xénesis

Cribos de llaboratoriu. Una investigación sobre suelos siempres trai la so carauterización de tamaños de partícules, lo que se denomina granulometría. Les granulometrías son básiques pal estudiu de suelos.

El mecanismu primariu de creación de suelos ye la erosión de roques. Tolos tipos de roques (ígnees, metamórfiques y sedimentaries) pueden ser amenorgaes a partícules menores pa crear suelu. Los mecanismos d'erosión dependen del axente, pudiendo ser físicu, químicu y biolóxicu. Les actividaes humanes como les escavaciones, esplosiones y deposición de residuos y material pueden crear tamién suelos. A lo llargo del tiempu xeolóxicu los suelos pueden ser alteriaos por presión y temperatura hasta convertise en roques metamórfiques o sedimentaries, o volver ser fundíos y solidificados, volviendo ser ígneos y cerrando el ciclu de les roques.

La erosión física inclúi los efeutos de la temperatura, xelaes, agua, vientu, impautu y otros mecanismos. La erosión química inclúi la disolución del compuestu de la roca y la precipitación en forma d'otru mineral. La magre, por casu, puede formase al traviés de la erosión del feldespatu, que ye unu de los minerales más comunes de les roques ígnees. El mineral más común de l'arena ye'l cuarzu, que ye tamién un componente importante de les roques ígnees y llámase-y Óxidu de siliciu (IV). En resume tolos suelos del mundu son partícules más pequeñes provenientes de les roques. Les partícules más grandes son denominaes graves. Si les graves partir en partes más pequeñes pueden convertise en arena, d'esta al llimu y d'este a la magre, que ye la división más pequeña.

Acordies con el Sistema Unificáu de Clasificación de Suelos, les partícules limosas tienen un rangu de tamaños ente los 0,002 mm a los 0,075 mm y les partícules de sable tienen un tamañu ente 0,075 mm a 4,75 mm. Les partícules de graves considerar ente un rangu que va de los 4,75 mm a los 76,2 mm y percima d'esto denominar roques.

Mineraloxía del suelo

Magres, llimos, arenes y graves tán clasificaos pol so tamañu, pero eso pueden consistir nuna gran variedá de minerales. Por cuenta de la estabilidá del cuarzu al respective de otres roques minerales, ye'l material constituyente más común de l'arena y el llimu. Mica y feldespatu son otros minerales comunes presentes en sables y llimos. Los minerales constituyentes de graves suelen ser bien similares a los de la roca madre.

Los minerales más comunes nes magres son la montmorillonita, la esmectita, la ilita y la kaolinita. Estos minerales tienden a formar estructures en placa con un rangu ente ${\displaystyle 10^{-7}m}$ y ${\displaystyle 4x10^{-6}m}$ y un rangu de groseces ente ${\displaystyle 10^{-9}m}$ y ${\displaystyle 2x10^{-6}m}$, y tienen una superficie específica relativamente grande. La superficie específica ye definida pol ratio d'área superficial de partícules ente la masa de la partícules. Los minerales del magre tienen un rangu de superficie específica de 10 a 1.000 metros cuadraos por gramu. Esto fai que los magres tengan unes propiedaes químiques y electrostáticas dafechu distintes a la d'otros materiales.

Los minerales de los suelos tán predominantemente formaos por átomos d'osíxenu, siliciu, hidróxenu y aluminiu, entamaos en formes cristalines. Estos elementos xunto col calciu, sodiu, potasiu, magnesiu y carbonu constitúin más del 99 per cientu de la masa sólido de La Tierra.

Rellación masa-suelo

Una diagrama de fase de suelu indicando la mases y volúmenes del aire, sólidu, líquidu y buecos.

Hai una gran variedá de parámetros^[1] usaos pa describir les proporciones relatives d'aire, agua y sólidos nun suelu. Esta seición define estos parámetros y dalgunes de les sos interrellaciones. La notación básica sería:

${\displaystyle V_{a}}$, ${\displaystyle V_{w}}$, and ${\displaystyle V_{s}}$ representa'l volume d'aire, agua y sólidos nun amiestu de suelos;

${\displaystyle W_{a}}$, ${\displaystyle W_{w}}$, and ${\displaystyle W_{s}}$ representa'l pesu del aire, agua y sólidos nun amiestu de sólidos;

${\displaystyle M_{a}}$, ${\displaystyle M_{w}}$, and ${\displaystyle Ms}$ representa la masa del aire, agua y sólidos nel amiestu de sólidos;

${\displaystyle \rho _{a}}$, ${\displaystyle \rho _{w}}$, and ${\displaystyle \rho _{s}}$ representa les densidaes de los constituyentes (aire, agua y sólidos) nun amiestu de suelu;

Nótese que'l pesu, W, pue ser llográu multiplicando la masa, M, pola aceleración de la gravedá, g, e.g., ${\displaystyle W_{s}=M_{s}g}$

Gravedá específica ye'l ratio ente la densidá del material y la densidá de l'agua puro (${\displaystyle \rho _{w}=1g/cm^{3}}$).

Gravedá específica de sólidos, ${\displaystyle G_{s}={\frac {\rho _{s}}{\rho _{w}}}}$

Nótese que les unidaes de pesu convencionales ${\displaystyle \gamma }$ pueden ser llograes multiplicando la densidá${\displaystyle \rho }$ pola aceleración debida a la gravedá, ${\displaystyle g}$.

Densidá o Densidá húmeda ${\displaystyle \rho }$, son los nomes distintos que se-y da a la densidá del amiestu, ye dicir el total d'aire, agua y sólidu estremáu pol volume d'agua, aire y sólidos. (la masa del aire averar a cero pa propósitos práuticos):

${\displaystyle \rho ={\frac {M_{s}+M_{w}}{V_{s}+V_{w}+V_{a}}}={\frac {M_{t}}{V_{t}}}}$

Densidá seca, ${\displaystyle \rho _{d}}$, ye la masa de sólidos estremada pol volume total d'aire, agua y sólidos:

${\displaystyle \rho _{d}={\frac {M_{s}}{V_{s}+V_{w}+V_{a}}}={\frac {M_{s}}{V_{t}}}}$

Densidá de flotación, o Densidá somorguiada ${\displaystyle \rho '}$, defínese como la densidá del amiestu menos la densidá de l'agua, lo cual ye útil en suelos somorguiaos:

${\displaystyle \rho '=\rho \ -\rho _{w}}$

onde ${\displaystyle \rho _{w}}$ ye la densidá de l'agua

Conteníu n'agua o Mugor, ${\displaystyle w}$ ye'l ratio de masa d'agua al respective de la masa de sólidu. Ye bono de midir yá que ye'l cociente ente la muestra natural y la muestra ensugada al fornu y pesada de nuevu. El procedimientu ta estandarizado pola ASTM.

${\displaystyle w={\frac {M_{w}}{M_{s}}}={\frac {W_{w}}{W_{s}}}}$

Índiz de buecos, ${\displaystyle y}$, o rellación de vacíos, ye'l rangu de volume de buecos pol volume de sólidos:

${\displaystyle y={\frac {V_{V}}{V_{S}}}={\frac {V_{V}}{V_{T}-V_{V}}}={\frac {n}{1-n}}}$

Porosidá, ${\displaystyle n}$, ye'l ratio ente'l volume de buecos y el volume total, y ta rellacionáu col índiz de buecos:

${\displaystyle n={\frac {V_{v}}{V_{t}}}={\frac {V_{v}}{V_{s}+V_{v}}}={\frac {y}{1+y}}}$

Grau de saturación, ${\displaystyle S}$, ratio ente'l volume d'agua y el volume de buecos, asina una muestra S=1 va tar dafechu húmeda y nun va almitir más agua:

${\displaystyle S={\frac {V_{w}}{V_{v}}}}$

De les definiciones de riba pueden derivase les siguientes:

${\displaystyle \rho ={\frac {(G_{s}+Se)\rho _{w}}{1+y}}}$

${\displaystyle \rho ={\frac {(1+w)G_{s}\rho _{w}}{1+y}}}$

${\displaystyle w={\frac {Sy}{G_{s}}}}$

Presión total

Pa condiciones a nivel de suelu, la presión vertical total nun puntu, ${\displaystyle \sigma _{v}}$, en permediu, ye'l pesu de tolo que quede percima de dichu puntu per unidá d'área. La tensión vertical so una capa superficial uniforme con densidá ${\displaystyle \rho }$, y grosez ${\displaystyle H}$ ye pol exemplu:

${\displaystyle \sigma _{v}=\rho gH=\gamma H}$

onde ${\displaystyle g}$ ye la acelaración debida a la gravedá, y ${\displaystyle \gamma }$ na unidá de masa de la capa cimera. Si hai delles capes enriba de distintes densidaes o capes d'agua puede llograse el valor total sumando'l productu de toles capes. La tensión total aumenta cola medría de la fondura en proporción a les densidaes de les capes cimeres. Pa calcular la tensión total horizontal tiense qu'allegar a otres fórmules, basada na tensión vertical.

Presión de poros d'agua

Condiciones hidrostátiques

Tubu capilar d'agua

Si nun hubiera fluxu d'agua ente los poros, la presión de los poros d'agua sería hidrostática. La tabla d'agua o nivel freáticu ta asitiada a la fondura onde la presión d'agua ye igual a la presión atmosférica. Pa condiciones hidrostátiques, la presión d'agua aumenta linealmente cola fondura per debaxo del freáticu.

${\displaystyle o=\rho _{w}gz_{w}}$

onde ${\displaystyle \rho _{w}}$ ye la densidá de l'agua, y ${\displaystyle z_{w}}$ ye la fondura per debaxo del nivel freáticu.

Aición capilar

Agua nos contactos de los granos

Por cuenta de la tensión superficial l'agua puede xubir por aciu los pequeños buecos que se producen nel suelu. D'esta forma l'agua puede xubir percima de la tabla d'agua polos pequeñu poros ente les partícules de suelu. De fechu el suelu puede enchese dafechu percima de la tabla d'agua. Percima del altor de saturación capilar, el conteníu d'agua nel suelu puede menguar cola cota. Si l'agua na zona capilar nun se ta moviendo, la presión de l'agua obliga al equilibriu de la ecuación hidrostática, ${\displaystyle o=\rho _{w}gz_{w}}$, sicasí ${\displaystyle z_{w}}$ ye negativa percima del nivel freáticu. Poro, les presiones hidrostátiques de l'agua percima del nivel freáticu son negatives. La grosez de la zona de capilaridad depende del tamañu de les partícules del suelu, pero xeneralmente, los altores pueden variar ente centímetros (pa un suelu arenosu) a decenes de metros (pa un suelu magrizu o limoso)

Fuercia de contautu intergranular, debida a la tensión superficial.

Clasificación de los granos del suelu

N'Estaos Xuníos y otros países usa'l Sistema Unificáu de Clasificación de Suelos (Unified Soil Classification System o USCS). En Reinu Xuníu emplégase la Norma British Standard BS5390 y tamién ye bien conocida la clasificación del suelu de l'AASHTO. N'España úsase la clasificación del PG-3 pa obres de carreteres.^[2]

Clasificación de llimos y magres

Gráfica pa clasificar suelos finos pol sistema USCS.

Acordies con el Sistema Unificáu de Clasificación de Suelos, los llimos y magres tán clasificaos en función de los valores del so índiz de plasticidad y llende líquida nuna gráfica de plasticidad. La llinia A de la gráfica dixebra los magres (C) de los llimos (M). La llende líquida de 50% dixebra los suelos d'alta plasticidad (añader la lletra H) de los de baxa plasticidad (añader la lletra L). Otres posibles clasificaciones de llimos y magres tán daes por ML, CL y MH. Si les llendes de Atterberg cayen nun puntu de la gráfica cercanu al orixe pueden recibir una clasificación dual 'CL-ML'.

Índices relativos a la resistencia del suelu