El Problema de los Suelos Dispersivos

En la naturaleza existen ciertos suelos finos que son altamente erosionables, conocidos como suelos dispersivos. En el pasado, los suelos arcillosos fueron considerados altamente resistentes a la erosión al fluir agua, pero en los últimos años tiende a ser mas claramente sobreentendido que en la naturaleza existen ciertas arcillas que son altamente erosionables. Estos suelos son conocidos como suelos formados por arcillas dispersivas. Por la naturaleza de su mineralogia y la quimica del agua en la masa del suelo, son susceptibles a la separación de las partículas individuales y a la posterior erosión a través de grietas en el suelo bajo la filtración de flujos.

La dispersión es un proceso por el cual un suelo deflocura espontáneamente cuando esté expuesto al agua que tenga poco o nada de velocidad hidráulica. Se piensa que la dispersión generalmente es causada por la repulsión electrostática entre las partículas de la arcilla, resultando en la formación de una suspensión coloidal estable del suelo.

Los suelos dispersivos son aquellos que por la naturaleza de su mineralogía y la química del agua en el suelo, son susceptibles a la dispersión y a la posterior erosión de estas muy pequeñaa partículas a través de grietas o fisuras finas o de hendiduras en el suelo. Son altamente erosivos a bajos gradientes hidráulicos del flujo del agua. Incluso en algunos casos en agua en reposo.

TIPOS DE ENSAYOS:

Los suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificación visual del suelo o con un índice de normas de ensayos tales, como el análisis granulométrico o los limites de Atterberg y por lo tanto a causa de ésto han sido ideados otros ensayos. Las arcillas deben ser ensayadas por características dispersivas como un procedimiento, de rutina realizable durante los estudios para presas de tierra y otras estructuras hidráulicas en el cual estas puedan ser empleadas. A continuación presentaremos algunos de los ensayos de laboratorio que algunos autores han usado para la identificación de este tipo de suelo.

El Ensayo de Crumb El ensayo de Emerson Crumb (Emerson, 1967) fue desarrollado como un procedimiento simple para identificar el comportamiento dispersivo en campo, pero ahora es muy frecuente usado en el Laboratorio. El ensayo de Crumb entrega una buena indicación del potencial de erodibilidad de los suelos de arcillas; sin embargo un suelo dispersivo puede a veces dar una reacción no dispersiva en el ensayo de Crumb. Si el ensayo de Crumb señala dispersión, lo más probable es que el suelo sea dispersivo. Aqui cito los principales ensayos:

•Ensayo de Pinhole Test ( ASTM D 4647-93, USBR 5410-89)

•Sales Solubles en el Agua de Poros

•Ensayo del Doble Hidrómetro (ASTM D 4221-90, USBR 5405-89)

•Ensayo de Crumb (USBR 5400-89)

 El Ensayo del Doble Hidrómetro

El ensayo del Servicio de Conservación del Suelo de EEUU, también conocido como Ensayo del Doble Hidrómetro, o el Ensayo de Dispersión en Porcentaje (Norma de la Asociación de Australia de 1980). Este ensayo implica dos ensayos del Hidrómetro en suelos tamizados a través del tamiz de 2.36 mm. Los ensayos del Hidrómetro son conducidos con y sin dispersante.

La dispersión en porcentaje es:

donde:

 A = porcentaje de suelos más finos que 0.005 mm para el ensayo sin dispersante.

B = porcentaje de suelos más finos que 0.005 mm para el ensayo con dispersante.

Sherard et al. (1976) señalan que los suelos con un porcentaje de dispersión mayor que el 50% son susceptibles a la dispersión y a las fallas de tubificación en presas, y aquellos con un porcentaje de dispersión menor que el 15 % no son susceptibles. Ellos también señalaron que existe una buena correlación entre el ensayo de Dispersión en Porcentaje y el Ensayo de Pinhole.

El Ensayo de Pinhole

La clasificación de dispersión de Pinhole, conocido también como el Ensayo de Pinhole, o el ensayo de Pinhole Sherard (Normas de la Asociación de Australia, 1980) Este ensayo fue desarrollado por Sherard et. al (1976). Un hueco de 1.0 mm de diámetro es perforado en el suelo a ser ensayado, y a través del agujero se pasa agua bajo diferentes cargas y duraciones variables. El suelo es tamizado a través del tamiz de 2.36 mm y compactado aproximadamente en el límite plástico a una proporción de densidad del 95 % (las condiciones a simular en un terraplén de presa con una fisura o agujero en el suelo).

 IDENTIFICACIÓN IN SITU:

• La presencia de quebradas profundas y fallas por tubificación en pequeñas presas.

• La erosión en grietas de los caminos.

• La erosión tipo tunel a lo largo de las quebradas o las arcillas unidas en roca.

• La presencia de agua nublada en presas pequeñas y charcos de agua luego de la lluvia.

REFERENCIAS:

• Sherard, J. L., Dunnigan L.P. and Decker, R.S. (1976), “Identification and Nature of Dispersive Soils” – ASCE, Vol.102, GT4, Abril, pp 287-301.

•  Stapledon, F.M., (1992), “Geotechnical Engineering of Embankment Dams”, pp.288-317