Figura 1.4. Diagrama de una muestra de suelo que ilustra el significado de los símbolos usados en las relaciones gravimetricas y volumetricas.
Los suelto o lo compactado de una muestra de suelo puede determinarse cuantitativamente en el laboratorio. Los términos porosidad, relación de vacíos y el peso especifico relativo de los sólidos, se usan comúnmente para definir la densidad de la muestra. La figura 1.4 es un diagrama de una muestra de suelo en un recipiente sellado, con el aspecto que presentaría si fuera posible separar las tres fases sólida, líquida y gaseosa. El volumen de los sólidos se designa por el símbolo Vs, el volumen de agua por Vw, y el volumen de gas por Vg. Como la relación entre Vg y Vw cambia usualmente con las condiciones del agua del subsuelo, así como bajo el efecto de las cargas aplicadas, es conveniente designar todo el volumen que no está ocupado por material solido como volumen de vacíos, Vv. Si se designa el volumen total por V, entonces la porosidad quedaría definida por:
n=Vv/V (1.1)
Usualmente, este valor se expresa en porcentaje. Cuando un suelo se comprime, cambian los valores de la ecuación anterior tanto del numerador como del denominador, por lo que es conveniente en muchos de los cálculos que es necesario efectuar para determinar los asentamientos, referir el espacio vació a un denominador invariable. Por esta razón se usa la cantidad conocida como Relación de vacíos:
e=VV/Vs (1.2)
Una de las propiedades indice mas importante de los suelos finos es el contenido de agua o humedad, w, se define como:
w(%)=100Ww/Ws (1.3)
Donde, Ww es el peso del agua y Ws el peso de la materia sólida secada al horno. El peso del agua se refiere a la cantidad invariable Ws en vez de al peso total de la muestra. Al aumentar la temperatura de una mezcla de suelo y agua que se está secando, la mezcla continua perdiendo humedad, hasta que a una temperatura relativamente elevada, los minerales que constituyen se descomponen y pierden el agua de constitución. Por esta razón las comparaciones de humedades no tienen significado, a no ser que la temperatura a la que seca el suelo se estandarice. La temperatura estándar del horno es de 105º a 115ºC.
Muchos suelos que se encuentran por debajo del nivel del agua freática y algunos suelos finos que están arriba del mismo, se encuentran saturados. Sin embargo, los vacíos de la mayor parte de los suelos que están arriba del nivel del agua freática están llenos en parte de agua y en parte de aire. Incluso algunos suelos sumergidos tienen una proporción importante de aire o de gas. El Grado de Saturación se define como:
S (%) = 100Vw/VV (1.4)
Por lo tanto, cuando el Grado de Saturación es del 100%, el agua ocupa todos los vacíos (Vw =VV).
El peso por unidad de volumen o peso volumétrico g (llamado también Peso Especifico γ) es una de las propiedades físicas mas importantes de un suelo. Por ejemplo, deberá conocerse para poder calcular la presión de la tierra o la producida por sobrecargas. Por definición:
g = W/V (1.5)
Donde W es el peso total de la muestra húmeda (incluyendo el peso del agua) y V el volumen total de la misma. Es necesario aclarar los valores especiales del peso volumetrico por subindices. Cuando el suelo está completamente saturado, gsat es el peso volumetrico saturado, para el peso volumetrico seco utilizamos
gd = Ws/V (1.6)
En la practica, aveces es inconveniente determinar directamente el valor de g, midiendo el peso y volumen totales. Es mas común determinarlo indirectamente basándose en el conocimiento del peso volumetrico de los componentes sólidos gs, esta cantidad se define como:
gs = Ws/Vs (1.7)
Frecuentemente, es preferible usar el Peso especifico relativo de los sólidos o gravedad especifica G, la cual está definida por:
G = gs/gw (1.8)
Donde gw es el peso especifico del agua, tomado como 1Tn/m³, el valor de G puede determinarse por pruebas de laboratorio, pero puede estimarse con gran precisión. Para los cálculos de rutina puede tomarse el valor de 2.65 para G en las arenas. Un gran numero de pruebas en diferentes suelos han arrojado un valor de G en un intervalo entre 2.5 y 2.9, con un promedio de G de 2.7
Referencia: http://www.rentauningeniero.com/relaciones-volumetricas-y-gravimetricas-de-los-suelos-parte-1.html
