Estudio de las propiedades físico-mecánicas de un suelo arcilloso para subrasante sometida a congelamiento en la carretera cu-123, comunidad Conchacalla-Abra Occoruro del distrito de San Jeronimo-Cusco-2022.

Abstract

La investigación tiene como objetivo principal analizar las propiedades físicas mecánicas de un suelo arcillo sometido a congelamiento, a temperaturas de -5 y -10 °C en periodo de cinco y diez días. La poca adopción de nuevas alternativas de estudio de la subrasante a altitudes por encima de los 3600 m.s.n.m. en donde el suelo llega a congelarse por presencia de heladas en periodos nocturnos y un descongelamiento durante el día, se da la investigación complementaria de las propiedades físico mecánicas del suelo a las ya conocidas para la subrasante de carreteras no pavimentadas. Dentro de las propiedades físico que fueron evaluadas se encuentra el peso específico, contenido de humedad y los límites de consistencia, para las propiedades mecánicas se tiene la capacidad de soporte CBR y la cohesión mediante la compresión no confinada mediante probetas de suelo natural y congelados, La metodología utilizada en la investigación presenta un enfoque cuantitativo en un nivel explicativo empleando el método de investigación hipotético deductivo, y el diseño metodológico es cuasiexperimental. Los resultados del muestreo se obtuvieron un suelo A-6 (6), CL (Arcilla ligera de baja plasticidad con arena) cuyo contenido de humedad fue de 16.63% en suelo natural, 16.17% en suelo sometido a congelamiento de -5 °C, y de 15.68% en suelo sometido a congelamiento de -10 °C , peso específico fue de 2.772 gr/cm3 de suelo natural, 2.753 gr/cm3 en suelo sometido a congelamiento de -5 °C, y de 2.745gr/cm3 en suelo sometido a congelamiento de -10 °C, los límites de consistencia fue de LL 29.88%, LP 18.16%, IP 11.64% en suelo natural, LL 29.98%, LP 18.24%, IP 11.75% en suelo sometido a congelamiento de -5 °C, LL 30.62%, LP 18.21%, IP 12.41% en suelo sometido a congelamiento de -10 °C, la capacidad de soporte CBR para 0.1” al 95% es de 6.65%, 6.01% y 5.51% para suelo natural y suelo congelado a -5 y -10 °C. la resistencia a la compresión simple para la cohesión fue de 0.90 kg/cm2 en suelo natural, 0.75 kg/cm2 en suelo sometido a congelamiento de -5 °C, 0.66 kg/cm2 en suelo sometido a congelamiento de -10 °C. Lo concluyente de manera general es que el suelo congelado a temperaturas inferior a 0°C varían sus propiedades físico mecánicas del suelo para la subrasante: en la cohesión su descenso es debido al agua en la superficie de las partículas del suelo, la capacidad de soporte CBR disminuye en presencia de mayor humedad en el suelo de la subrasante disminuyendo su capacidad al corte, el contenido de Humedad varía en función de los días de congelamiento a mayor temperatura y tiempo de congelamiento el contenido de humedad se incrementa permaneciendo mayor tiempo húmedo la subrasante, el peso específico varía en función de los días de congelamiento y a menor temperatura disminuyendo su capacidad volumétrica de la subrasante, y los límites de consistencia al igual que el contenido de humedad y el peso específico disminuye haciendo que el suelo de la subrasante se mas plástico en presencia del suelo arcilloso.

The main objective of the research is to analyze the physical-mechanical properties of a clay soil subjected to freezing, at temperatures of -5 and -10 °C over a period of five and ten days. The low adoption of new alternatives for studying the subgrade at altitudes above 3600 m.s.n.m. where the soil freezes due to the presence of frost at night and thawing during the day, complementary research is carried out on the physical-mechanical properties of the soil to those already known for the subgrade of unpaved roads. Among the physical properties that were evaluated are the specific weight, moisture content and consistency limits, for the mechanical properties there is the CBR support capacity and cohesion through unconfined compression using natural and frozen soil specimens. The methodology used in the research presents a quantitative approach at an explanatory level using the hypothetical-deductive research method, and the methodological design is quasi-experimental. The sampling results were obtained from soil A-6 (6), CL (Light clay of low plasticity with sand) whose moisture content was 16.63% in natural soil, 16.17% in soil subjected to freezing at -5 °C, and 15.68% in soil subjected to freezing at -10 °C, weight specific was 2,772 gr/cm3 of natural soil, 2,753 gr/cm3 in soil subjected to freezing at -5 °C, and 2,745 gr/cm3 in soil subjected to freezing at -10 °C, the limits of consistency were LL 29.88%, LP 18.16%, IP 11.64% in natural soil, LL 29.98%, LP 18.24%, IP 11.75% in soil subjected to freezing of -5 °C, LL 30.62%, LP 18.21%, IP 12.41% in subjected soil at -10 °C freezing, the CBR bearing capacity for 0.1” at 95% is 6.65%, 6.01% and 5.51% for natural soil and frozen soil at -5 and -10 °C. The simple compressive strength for cohesion was 0.90 kg/cm2 in natural soil, 0.75 kg/cm2 in soil subjected to -5 °C freezing, 0.66 kg/cm2 in soil subjected to -10 °C freezing. The general conclusion is that frozen soil at temperatures below 0°C varies its physical-mechanical properties of the soil for the surface: in cohesion, its decrease is due to the water on the surface of the soil particles, the support capacity CBR decreases in the presence of greater humidity in the soil of the subgrade, reducing its shear capacity. The moisture content varies depending on the days of freezing, at higher temperatures and freezing times, the moisture content increases, and the subgrade remains wet for a longer time. , the specific weight varies depending on the days of freezing and at lower temperatures ecreasing its volumetric capacity of the subgrade, and the consistency limits as well as the moisture content and specific weight decrease, making the subgrade soil more plastic in the presence of clay soil.