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Consolidación

Capítulo 9

CAPÍTULO 9
CONSOLIDACIÓN DE SUELOS
9.1 Principio de esfuerzo efectivo
Perpendicular a un plano cualquiera (oblicuo o
no), que pase por el elemento A del terreno,
existe un esfuerzo total σ y una presión
intersticial o de poros, U, a una profundidad Z.
Ahora, el esfuerzo efectivo σ’ se define como
el valor de la diferencia entre el esfuerzo total
σ y lapresión de poros (p.p.) U.

σ ' = σ −U

Figura 9.1 Esfuerzos en un punto del suelo.

(9.1)

En la masa de suelo existen esfuerzos dentro del
esqueleto mineral σ’, que actúan interpartícula, y existen
esfuerzos U dentro del fluido intersticial que ocupa los
poros. La suma de ambos es igual al esfuerzo total σ.
En las caras del elemento A, de área a2 , las partículas de
suelo ejercenfuerzas en dirección normal y tangencial, N
y T, como se mu estra en la figura. Los esfuerzos serán,
en ambas caras:

σV =

NV
N
T
T
; σ h = 2h ; τ V = V ; τ h = h
a2
a
a2
a2

Figura 9.2 Esfuerzos interpartícula

(9.2)

Si se carga súbitamente el terreno, toda la masa de suelo se
afecta. El agua recibirá las nuevas fuerzas, empezará a
fluir, los esfuerzos pasarán, poco a poco, alesqueleto
mineral, y cuando drene el suelo, habrá disminuido U y
aumentado σ’.

Figura 9.3 Esfuerzos N y T interpartícula

9.2 Analogía del pistón con orificio estrecho
El esqueleto mineral se puede asociar con un resorte o
muelle que se comprime por las cargas impuestas al terreno.
Conforme al agua sale por el estrecho orificio del pistón, el
muelle se deforma; los esfuerzos, antessoportados por el agua,
los soporta ahora el muelle:
Si P = M + W también σ = σ’ + U, donde:
σ = Presión total o esfuerzo total.
σ’ = Presión intergranular o esfuerzo efectivo.
U = Presión de poros o esfuerzo neutro (p.p.)

Figura 9.4 Analogía del pistón
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Consolidación

Capítulo 9

VARIACIONES EN σ’ POR FLUJO

Aumenta U en ∆U
Disminuye σ’ en ∆U

∆U = +γ W h
σ = γ SAT * L + γ W *d

PTO
A
A

Con flujo ascendente (A)
CE
CP
CT
-d
d
0
-d - L L + d + h
h
PA – Pa = +h
ESFUERZOS en A

U A = (d + L + h)γ W
σ'= γ 'L −γWh
∆ ESFUERZOS en 1

+ ∆U = −∆σ ' = −i * Z * γ W

U = γ W (L + d )
σ ' = γ '*L
σ ' = (γ SAT − γ W )L
σ = γ SAT * L + γ W d

PTO
B
B

Sin flujo (B)
CE
CP
-d
d
-d - L
d+L
PB – Pb = 0
ESFUERZOS en B

U B = (d + L )γ W
σ'= γ'L
∆ ESFUERZOS en 2

∆U = ∆σ '= 0

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Disminuye U en ∆U
Aumenta σ’ en ∆U

∆U = −γ W h
σ = γ SAT L + γ W d

CT
0
0

PTO
c
C

Con flujo descendente (C)
CE
CP
CT
-d
h
h -d
-d - L
L
-d
PC –Pc = -h
ESFUERZOS en C

U C = (d + L − h )γ W
σ'= γ 'L +γW h
∆ ESFUERZOS en 3

− ∆U = +∆σ ' = +i * Z * γ W

Consolidación

Capítulo 9

9.3 Presión de percolación. (Pc).Es la presión generada por el flujo al interior del suelo. Su valor es, en flujo vertical, Pc = i * Z * γW .
Vectorialmente, la fuerza de infiltración es

J = iγ W , donde i es el gradiente hidráulico, y su dirección, la de

las líneas de corriente.
9.4 Deformaciones en el suelo (σ = esfuerzo; ε = deformación)
Un suelo puede presentar deformaciones permanentes o no, a causa de las cargasque soporta.
deformaciones pueden ser:

Elástica

Plástica

Elasto plástica

Las

Plasto elasto plástica

9.4.1 Deformación elástica: El suelo puede recobrar forma y dimensiones originales, cuando cesa la fuerza
de deformación.
9.4.2 Deformación plástica: Se da corrimiento de la masa del suelo pero la relación de vacíos permanece más
o menos constante. Al retirar las cargas el sueloqueda deformado, pero su volumen casi se mantiene.
9.4.3 Deformación compresiva: En este caso, existe Reducción de volumen en el suelo sometido a carga, y la
deformación se conserva después de esa acción. Esta deformación puede ser por CONSOLIDACIÓN o por
COMPACTACIÓN.
a) Consolidación: Es la reducción gradual de volumen del suelo por compresión debido a cargas estáticas.
También puede...