Evaluación de la Presión intersticial y el volumen en ensayos de Corte del Suelo

 Evaluación de la Presión intersticial y el volumen en ensayos de Corte del Suelo

Evaluation of Pore Pressure and Volume in Soil Shear Tests

Astonitas Castillo, Elver; Chávez Martínez, Ulises; Ducef Huamán, Cristian; Silva Guevara, Alex Yoel

(Universidad Nacional Autónoma de Chota)

Resumen

La presencia de cargas que actúan en un suelo saturado, según la aplicación de este, produce un incremento de presión hídrica en los intersticios. Esta se relaciona directamente con el esfuerzo cortante en un suelo, normalmente se da en suelos granulares por tener baja cohesión y una alta saturación.

En un suelo saturado al ser aplicado una carga actuante, éste se resistirá inicialmente producto del agua que se encuentra en sus poros, ya que este elemento no puede ser comprimido, por lo tanto, debido a la presión por la carga actuante sobre el suelo saturado buscará maneras para escaparse, que lo realizará a través de los vacíos que existe en el suelo.

Para la evaluación se utilizaron datos de ensayos de corte directo y triaxial, luego de analizar dichos ensayos, identificaremos qué factores están involucrados para el proceso de generación de la presión intersticial en el suelo, dependiendo directamente de la carga actuante. Como conclusión, se plantea la ecuación de Skempton que se formuló hace 60 años

y que está ayuda a analizar la generación de la presión intersticial para el aparato de ensayo triaxial.

Palabras clave: Presión intersticial, ensayo triaxial, cohesión, saturación

Abstract

The presence of loads acting on a saturated soil, depending on its application, produces an increase in water pressure in the interstices. This is directly related to the shear stress in a soil, normally it occurs in granular soils because they have low cohesion and high saturation.

In a saturated soil, when an acting load is applied, it will initially resist as a result of the water found in its pores, since this element cannot be compressed, therefore, due to the pressure caused by the load acting on the saturated soil. It will look for ways to escape, which it will do through the voids that exist in the ground.

For the evaluation, data from direct and triaxial shear tests were used. After analyzing these tests, we will identify what factors are involved in the process of generating pore pressure in the soil, depending directly on the acting load. As a conclusion, the Skempton equation formulated 60 years ago is proposed.

and that it is helpful to analyze pore pressure generation for triaxial test apparatus.

Keywords: Pore ​​pressure, triaxial test, cohesion, saturation

1. Introducción

En la actualidad se vive un importante auge en el campo de la ingeniería del terreno. Cada día se ejecutan más obras, más complejas, y en muchas de ellas la mecánica de suelos tiene un papel muy relevante. Los ejemplos van de las grandes obras civiles, como carreteras, líneas de ferrocarril, puentes o presas, hasta las pequeñas obras arquitectónicas. En todas ellas es necesario realizar una buena caracterización del terreno y en la mayoría también se suelen usar también suelos de fabricación artificial, suelos compactados, de los que es necesario conocer el comportamiento mecánico.  

Los esfuerzos que se dan en las masas de los suelos, por cargas hídricas, es un aspecto importante en la mecánica de suelos, pues únicamente las presiones intergranulares producen un cambio en el volumen de la masa del suelo, de esta manera se produce el corte.

La presión intersticial puede llevar a dos fenómenos dependiendo al tipo de suelo; para suelos granulares (arenas) licuefacción y para suelos cohesivos (arcillas) el reblandecimiento cíclico. La licuefacción es la reducción de la tensión efectiva del terreno y por su parte el ablandamiento cíclico es parecido, la diferencia de los suelos granulares es que la tensión efectiva no llega a un valor nulo, la cual provoca que se presenten sobre estructuras construidas.

Tensión efectiva, también llamada significativa, para los suelos saturados. El suelo saturado es aquel que tiene su matriz porosa llena por algún fluido. Por lo tanto, el suelo saturado sólo está compuesto por dos fases, el esqueleto sólido y el fluido intersticial. En la naturaleza, este fluido normalmente es agua, aunque podría ser también aire, y la tensión efectiva; Terzaghi la definio como la tensión total menos la presión intersticial del fluido; con esto puedo afirmar que el comportamiento mecánico del suelo saturado sólo dependía de ésta, es decir, que la deformación volumétrica del suelo estaba relacionada únicamente con la tensión efectiva, y que si ésta última no cambiaba, el suelo no experimentaba ningún cambio volumétrico.

Un suelo que está en equilibrio trifásico al ser aplicado una carga externa, tendrá un mayor equilibrio en sus partículas frente a la deformación, además el comportamiento del suelo al producirse las deformaciones y el estado de la salida del agua, serán producto de la magnitud de la carga actuante. Las cargas de una construcción u obra que se transmitirán con propósito en un terreno saturado, se debe prever en la seguridad analizando el comportamiento de la magnitud de la carga en el terreno para no traspasar la tensión que se transmite al suelo, por lo tanto, será necesario usar lo que formuló Skempton para predecir el incremento de presión intersticial ante dichas cargas.

La estabilidad de una edificación depende de la capacidad portante del suelo. Para comprender este propósito es imprescindible analizar la generación instantánea de presiones intersticiales, lo cual permitirá suponer la intensidad de la carga transmitida hacia el suelo y el asiento que se producirá a largo plazo.

1. Método teórico, muestras y experimentación

1. Conceptos previos

El ensayo de corte simple es un ramal del corte directo de laboratorio, en donde la muestra en estudio no le induce un plano de corte, pero se somete a una fuerza que producirá una deformación. para este ensayo las líneas horizontales son líneas de extensión nula, en cambio el ensayo de corte directo, la deformación está limitada a una zona muy estrecha, por lo que este ensayo es inadecuado para el estudio de las deformaciones.

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