En la ciencia del suelo , la gradación del suelo es una clasificación de un suelo de grano grueso que clasifica el suelo en función de los diferentes tamaños de partículas contenidas en el suelo. [1] La gradación del suelo es un aspecto importante de la mecánica del suelo y la ingeniería geotécnica porque es un indicador de otras propiedades de ingeniería como la compresibilidad , la resistencia al corte y la conductividad hidráulica . En un diseño, la gradación del suelo in situ (en el sitio) a menudo controla el diseño y el drenaje del agua subterránea del sitio. Un suelo mal clasificado tendrá mejor drenaje que un suelo bien clasificado, [2] si no tiene una alta calidad de arcilla .
El suelo se clasifica como bien o mal clasificado. [3] La gradación del suelo se determina analizando los resultados de un análisis de tamiz [4] [5] o un análisis de hidrómetro . [1]
El proceso para clasificar un suelo está de acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos o el Sistema de Clasificación de Suelos AASHTO . La gradación de un suelo se determina leyendo la curva de distribución del tamaño de grano producida a partir de los resultados de las pruebas de laboratorio del suelo. La gradación de un suelo también se puede determinar calculando el coeficiente de uniformidad, Cu , y el coeficiente de curvatura, C c , del suelo y comparando los valores calculados con los límites de gradación publicados. [ dieciséis]
La gradación del suelo es una clasificación de la distribución del tamaño de las partículas de un suelo. Los suelos de grano grueso, principalmente gravas o arenas, se clasifican como bien o mal clasificados. Los suelos mal clasificados se dividen a su vez en suelos uniformemente clasificados o clasificados en espacios. Los suelos de grano fino, principalmente limos y arcillas, se clasifican según sus límites de Atterberg . [ dieciséis]
Un suelo bien clasificado es un suelo que contiene partículas de una amplia gama de tamaños y tiene una buena representación de todos los tamaños, desde los tamices N° 4 hasta N° 200. [3] Una grava bien graduada se clasifica como GW, mientras que una arena bien graduada se clasifica como SW. [1]
Un suelo mal clasificado es un suelo que no tiene una buena representación de todos los tamaños de partículas del no. 4 al núm. 200 tamiz. Una grava mal clasificada se clasifica como GP, mientras que una arena mal clasificada se clasifica como SP. Los suelos mal graduados son más susceptibles a la licuefacción que los suelos bien graduados. [1]
Un suelo clasificado en espacios es un suelo que tiene un exceso o una deficiencia de ciertos tamaños de partículas o un suelo al que le falta al menos un tamaño de partícula. [1] [3] Un ejemplo de suelo clasificado en espacios es aquel en el que la arena del no. 10 y núm. Faltan 40 tallas y todas las demás tallas están presentes. [3]
El proceso de clasificación de un suelo se realiza de acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos o el Sistema de Clasificación de Suelos AASHTO. Los pasos para clasificar un suelo son la recopilación de datos, el cálculo de coeficientes de uniformidad y curvatura y la clasificación del suelo según los criterios de clasificación indicados en el sistema de clasificación de suelos utilizado. [1]
La gradación del suelo se determina analizando los resultados de un análisis de tamiz o un análisis de hidrómetro . [4] [5]
En un análisis de tamiz, una muestra de suelo de grano grueso se agita a través de una serie de tamices de malla cuadrada de alambre tejido. Cada tamiz tiene aberturas sucesivamente más pequeñas, de modo que las partículas más grandes que el tamaño de cada tamiz quedan retenidas en el tamiz. [4] [5] El porcentaje de cada tamaño de suelo se mide pesando la cantidad retenida en cada tamiz y comparando el peso con el peso total de la muestra. Los resultados de un análisis de tamiz se trazan como una curva de distribución del tamaño de grano, que luego se analiza para determinar la gradación del suelo en particular. [1]
En un análisis con hidrómetro, se deja sedimentar una muestra de suelo de grano fino en un fluido viscoso . Este método se utiliza con base en la Ley de Stoke que relaciona la velocidad terminal de caída de una partícula en un fluido viscoso con el diámetro del grano y la densidad del grano en suspensión. El diámetro del grano se calcula a partir de una distancia y un tiempo de caída conocidos de la partícula. Se utiliza para clasificar suelos de grano fino. [1]
Para calcular los coeficientes de uniformidad y curvatura se requieren diámetros de grano. El diámetro del grano se puede encontrar para cada porcentaje de suelo que pasa por un tamiz en particular. Esto significa que si el 40% de la muestra se retiene en el tamiz No. 200, entonces el 60% pasa el tamiz No. 200. [1]
El coeficiente de uniformidad, Cu u, es un parámetro de forma aproximado y se calcula mediante la siguiente ecuación:
donde D 60 es el diámetro de grano con un paso del 60% y D 10 es el diámetro de grano con un paso del 10%
El coeficiente de curvatura , C c es un parámetro de forma y se calcula mediante la siguiente ecuación:
donde D 60 es el diámetro de grano con un 60 % de paso, D 30 es el diámetro de grano con un 30 % de paso y D 10 es el diámetro de grano con un 10 % de paso
Una vez calculados el coeficiente de uniformidad y el coeficiente de curvatura, se deben comparar con los criterios de gradación publicados. [1]
Los siguientes criterios están de acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos :
Para que una grava se clasifique como bien graduada se deben cumplir los siguientes criterios:
Cu > 4 y 1 < C c < 3
Si no se cumplen ambos criterios, la grava se clasifica como mal graduada o GP. Si se cumplen ambos criterios, la grava se clasifica como bien graduada o GW.
Para que una arena sea clasificada como bien graduada se deben cumplir los siguientes criterios:
Cu ≥ 6 y 1 < C c < 3
Si no se cumplen ambos criterios, la arena se clasifica como mal graduada o SP. Si se cumplen ambos criterios, la arena se clasifica como bien graduada o SW. [1]
La gradación del suelo es muy importante para la ingeniería geotécnica. Es un indicador de otras propiedades de ingeniería como la compresibilidad, la resistencia al corte y la conductividad hidráulica.
En un diseño, la gradación del suelo in situ o en el sitio a menudo controla el diseño y el drenaje del agua subterránea del sitio. Un suelo mal clasificado tendrá mejor drenaje que un suelo bien clasificado porque hay más espacios vacíos en un suelo mal clasificado.
Cuando se selecciona un material de relleno para un proyecto como el terraplén de una carretera o una presa de tierra, se considera la gradación del suelo. Un suelo bien graduado se puede compactar más que un suelo mal graduado. Este tipo de proyectos también pueden tener requisitos de gradación que deben cumplirse antes de que se acepte el suelo que se utilizará.
Cuando se seleccionan opciones para técnicas de remediación del suelo, la gradación del suelo es un factor de control. [2]
