Sol (ingenieria)

Des del punt de vista de l'ingenieria, sol és el substrat físic sobre el que es realisen les obres, del que importen les propietats físic-químiques, especialment les propietats mecàniques. Des del punt de vista ingenieril es diferencia del terme roca en considerar-se específicament baix este terme un substrat format per elements que poden ser separats sense un aporte significativament alt d'energia.

Es considera el sol com un sistema multifase format per:

• sòlits, que constituïxen l'esquelet de la composició del solc
• fase líquida (generalment aigua)
• fase gaseosa (generalment aire) que ocupen els intersticios entre els sòlits.

Poden distinguir-se tres grups de paràmetros que permeten definir el comportament del sol davant l'obra que en ell incidix:

• els paràmetros d'identificació
• els paràmetros d'estat
• els paràmetros estrictament geomecánicos.

Entre els paràmetros d'identificació són els més significatius la granulometría (distribució dels tamanys de gra que constituïxen l'agregat) i la plasticidad (la variació de consistència de l'agregat en funció del contingut en aigua). El tamany de les partícules va des dels tamanys granulars coneguts com gravas i arenas, fins als fins com l'argila i el rovina. Les variacions en la consistència del sol en funció del contingut en aigua diferencien també les mencionades classes granulométricas principals.

Els paràmetros d'estat fonamentals són la humitat (contingut en aigua de l'agregat), i la densitat, referida al grau de compacidad que mostren les partícules constituents.

En funció de la variació dels paràmetros d'identificació i dels paràmetros d'estat varia el comportament geomecánico del sol, definint-se un segon orde de paràmetros tals com la resistència a l'esforç tallant, la deformabilidad o la permeabilidad.

La composició química i/o mineralógica de la fase sòlida també influïx en el comportament del sol, si ben dita influència es manifesta essencialment en sols de gra molt fi (argila). De la composició depén la capacitat de retenció de l'aigua i l'estabilitat del volum, presentant els majors problemes els minerals arcillosos. Estos són filosilicatos hidrófilos capaços de retindre grans cantitats d'aigua per adsorció, lo que provoca la seua expansió, desestabilisant les obres si no es realisa una fonamentació apropiada. També són problemàtics els substrats colapsables i els sols solubles.

De manera genèrica, és usual parlar de moviment de sols incloent en el concepte el treball en materials, com rocas i uns atres, que sobrepassen la definició formal.

Procés de formació

Segons el procés de formació, el sol pot ser:

• Sedimentario. En este tipo de sol, les partícules es varen formar en un lloc diferent, i varen ser transportades i es varen depositar en un atre emplaçament;
• Residual. Este sol s'ha format per la meteorización de les roques en el mateix local a on ara es troba, en escàs o nul desplaçament de les partícules;
• Farcidura artificial. Estos són construïts per l'home per als més diversos fins.

Sols sedimentarios

Per a explicar la formació dels sols sedimentarios deuen considerar-se les tres fases del procés de: (I) La formació del sediment; (II)Transport dels sediment III) El depòsit dels sediment.

Formació de sediment

El principal modo de formació dels sediment ho constituïx la meteorización física i química de les roques de la superfície terrestre. En general les partícules de rovina, arena i grava es formen per la meteorización física de la roca, mentres que les partícules arcillosas són formades per processos d'alteració química de les mateixes. La formació de partícules arcillosas a partir de les roques pot produir-se, per combinació d'elements en dissolució o per la descomposició química d'atres minerals.

Transport dels sediment

Els sediment poden ser transportats per un dels cinc agents següents: aigua, aire, gèl, gravetat i organismes vius. La forma de transport afecta els sediment principalment de dos formes: a) modifica la forma, el tamany i la textura de les partícules per abrasió, desgast, impacte i dissolució; b) produïx una classificació o graduació de les partícules.

Depòsit dels sediment

En acabant de que les partícules s'han format i s'han transportat es depositen per a formar el sol sedimentario. Les tres causes d'este depòsit en l'aigua són: la reducció de la velocitat, la disminució de la solubilidad i l'aument de electrolitos. Quan una corrent desemboca en un llac, oceà, o un gran volum d'aigua, pert la major part de la seua velocitat. Disminuïx aixina la força de la corrent i es produïx una sedimentación. Qualsevol canvi en la temperatura de l'aigua o en la seua naturalea química pot provocar una reducció en la solubilidad de la corrent, produint-se la precipitació d'algun dels elements dissolts.

La taula resumix alguns dels efectes dels cinc agents citats sobre els sediment.

-	Aigua	Aire	Gele	Gravetat	Organismes
Tamany	Reducció per dissolució, llaugera abrasió en superfície, abrasió i impacte en l'arrastre.	Considerable reducció	Considerable abrasió i impacte	Impacte considerable	Llaugers efectes d'abrasió pel transport directe per organismes vius.
Forma i redondez	Grosseig d'arena i grava	Elevat grau de grosseig	Partícules angulosas i planes	Angulosas, no esfèriques	-
Textura superficial	Arena: lliça polimentada lluenta Rovina: escàs efecte	L'impacte produïx superfícies mats	Superfícies estriadas	Superfícies estriadas	-
Classificació per tamany	Considerable	Molt considerable (progressiva)	Molt escassa	Nula	Llimitada

Sols residuals

Els sols residuals s'originen quan els productes de la meteorización no són transportats com a sediment, sino que s'acumulen en el lloc en que es van formant. Si la velocitat de descomposició de la roca supera a la d'arrastre dels productes de la descomposició es produïx una acumulació de sol residual. Entre els factors que influïxen en la velocitat d'alteració de la naturalea dels productes de la meteorización estan el clima (Temperatura i pluja), la naturalea de la roca original, el drenage i l'activitat bacteriana.

El perfil d'un sol residual pot dividir-se en tres zones: a) la zona superior, en la que existix un elevat grau de meteorización, pero també cert arrastre de materials; b) la zona intermija en la part superior de la qual existix una certa meteorización, pero també cert grau de deposición cap a la part inferior de la mateixa; i, c) la zona parcialment meteorizada que servix de transició del sol residual a la roca original inalterada.

La temperatura i atres factors han favorit el desenroll de gruixa importants de sols residuals en moltes parts del món.

Les gruixa dels sols residuals poden alcançar gruixa considerables:

Surest d'EE. UU.	6 a 23 m
Angola	8 m
Sur de l'Índia	8 a 15 m
Àfrica del Sur	9 a 18 m
Àfrica Occidental	10 a 20 m |-	Brasil	10 a 25 m

Depòsits artificials

En els dos apartats anteriors s'ha comentat la formació de depòsits de sol per la naturalea. Un depòsit fet per l'home es denomina terraplé o farcidura. El terraplé constituïx realment un depòsit sedimentario en el que l'home realisa tots els processos de formació, d'una forma controlada per a alcançar resultats prèviament definits. El sol s'extrau, per excavació o voladura d'un determinat jaciment el material del qual complix en les especificacions preestablides; es transporta per mig d'un vehícul que pot ser un camió, una vagoneta, un buldòzer, o per mig de barcaces o canonades i es deposita en el lloc predeterminat. El material pot deixar-se tal com cau, o pot acomodar-se i compactar, per a alcançar les característiques mecàniques desijades.

Alteracions dels sols despuix de la seua formació

L'especialiste en sols, en concebre un proyecte, deu proyectar les estructures no solament per a les propietats del sol al començ de l'obra sino que també per a tota la vida útil de la mateixa. El tamany i la forma d'un depòsit determinat, com les propietats mecàniques del sol que ho componen, poden presentar grans variacions de manera molt significativa. Moltes d'estes variacions es produïxen independentment de l'activitat humana, mentres que unes atres es deuen a la presència de l'obra. El sol no és inerte, sino que és prou actiu i molt sensible a les condicions del seu entorn.

Pressions

Vore també: Pressió lateral del sol

En general un aument de la pressió sobre un element de sol produïx un increment de la resistència al esforç tallant, una disminució de la compresibilidad i una reducció de la permeabilidad; els efectes contraris es produïxen si les pressions disminuïxen. Els canvis produïts per la reducció de la pressió solen ser menors que els produïts per un increment de pressions d'igual magnitut. El sol es comporta per lo tant com un cos no perfectament elàstic.

Durant la formació d'un sol sedimentario la pressió total a una cota determinada continua aumentant en anar creixent l'altura de la capa de sol sobre el punt considerat. Aixina que, les propietats d'un sol sedimentario a una determinada profunditat estan canviant contínuament a mida que es va formant el depòsit. L'eliminació de les terres superiors, per eixemple per efecte de l'erosió, dona lloc a la reducció de les pressions. Un element de sol que està en equilibri baix la màxima pressió que ha experimentat en tota la seua història es denomina normalment consolidat, mentres que un sol en equilibri baix una pressió inferior a la que ho va consolidar es denomina sobre consolidat.

Temps

El temps és una variable que intervé en els demés factors que contribuïxen a les variacions del comportament del sol (en especial les pressions, la humitat i les condicions del mig). Per a apreciar les variacions els efectes complexos d'una variació de pressions, l'aigua deu ser expulsada o absorbida per l'element del sol. Per la permeabilidad relativament baixa dels sols de gra fi, es requerix un cert temps per a que esta aigua escape o penetre en tals sols. Per un atre costat el temps és un factor evident en les reaccions químiques, com les que es produïxen en els processos de meteorización.El temps meteorològic, o atmosfèric, es definix com l'estat de l'atmòsfera en un determinat moment. Es pren en conte la humitat (absoluta i relativa), la temperatura i la pressió, en un determinat lloc i moment. Com cada u dels instants són més o menys prolongats en el temps, i en extensió, se li denomina tipo de temps.

Aigua

L'aigua pot tindre dos efectes perjudicials sobre el sol. En primer lloc, la sola presència de l'aigua disminuïx les forces d'atracció entre les partícules arcillosas. En segon lloc, l'aigua intersticial pugues, en determinades situacions particulars, soportar els esforços aplicats, modificant aixina el comportament del sol.

Una mostra d'argila, que pot tindre una resistència similar a la del ciment pobre quan seca, pot convertir-se en fango en sumergir-se en aigua. Aixina que, l'aument de la humitat en un sol reduïx, per lo general, la resistència del mateix.

Les condicions del aigua intersticial poden variar per causes naturals i per intervencions andrógenas. Entre les causes naturals està la variació anual de precipitacions, i per això de la humitat en el sol. En l'estació seca, a causa de les poques precipitacions el nivell freàtic disminuïx, en oposició a açò, en el periodo plujós, l'abundància d'aigua provoca una elevació del nivell freàtic. Esta variació d'humitat en el sol produïx una variació significativa de les propietats del sol a lo llarc de l'any.

Per un atre costat, molts processos constructius modifiquen les condicions de l'aigua freàtiques, i conseqüentment provoquen variacions importants en les característiques dels sols.

El contingut d'humitat influïx en les propietats físiques d'una substància: en el pes, la densitat, la viscosidad, l'índex de refracció, la conductivitat elèctrica i en moltes atres.

Entorn o ambient

Existixen vàries característiques de l'entorn d'un sol que poden tindre una influència important en el comportament mecànic d'est. Entre estes característiques estan la naturalea del decorregut intersticial i la temperatura.

Per eixemple una argila sedimentaria o compactar pugues haver-se format en un decorregut intersticial d'una certa composició química i a una determinada temperatura, pero abdós factors poden variar a lo llarc de la vida del depòsit. Un eixemple clàssic és el de l'argila marina, depositada en aigua en un elevat contingut de sals: 35 g de sal per litro d'aigua, en les condicions marines típiques. Les argila marines han sofrit freqüentment alçament tectónicos per la qual cosa es troben per damunt del nivell de la mar, i l'aigua que es filtra a través de les mateixes té un contingut en sals molt inferior a l'aigua de l'mar. Aixina a lo llarc del temps es produïx una disminució llenta i gradual de la sal continguda en els poros del sediment arcilloso, de manera que a la veta de molts mils d'anys de llavat o lixiviación, el decorregut intersticial pot ser molt diferent de l'original que existia en el moment de la formació del sediment. La reducció del contingut dels electrolitos de l'aigua entorn a les partícules del sol pot reduir la força neta d'atracció entre les mateixes. En atres paraules l'arrastre de la sal d'entre els poros pot reduir la resistència al tall del terreny.