SUELOS

UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS
DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
DEPARTAMENTO DE CIENCIA E INGENIERÍA DEL
TERRENO Y DE LOS MATERIALES

TESIS DOCTORAL

ANÁLISIS EXPERIMENTAL EN MODELO
REDUCIDO DE LA CONSOLIDACIÓN RADIAL
Y DEFORMACIÓN DE UN SUELO BLANDO
MEJORADO CON COLUMNAS DE GRAVA

Autora
ANA ISABEL CIMENTADA HERNÁNDEZ

Directora
ALMUDENA DA COSTAGARCÍA

Santander, Marzo de 2009

C

APÍTULO

2

MODELO Y EQUIPO DE ENSAYO

En este capítulo se describe el modelo, los materiales y el equipo de laboratorio
empleados para el estudio experimental a escala reducida de la consolidación radial
alrededor de una columna de grava.
En el primer apartado se exponen los argumentos en los que se basa la elección
del modelo de ensayo y sedefine su geometría así como las condiciones de contorno.
En el siguiente apartado se presentan las propiedades de los materiales
seleccionados como material blando arcilloso y grava. Dicha selección se ha realizado
atendiendo a diversos criterios de comportamiento y teniendo en cuenta los objetivos
que se pretenden alcanzar.

Capítulo 2

El tercer apartado está dedicado a la exposición delas características del equipo
empleado para los ensayos. Esta exposición se inicia con la descripción de la célula
edométrica Rowe-Barden original, elemento donde se materializa el modelo de ensayo
y se reproducen las condiciones de carga y drenaje adecuadas para el análisis de la
consolidación. Además se detallan las modificaciones realizadas a la célula edométrica
con el fin de conseguiruna instrumentación adecuada para poder disponer de lecturas de
presión intersticial y total en distintos puntos.
En el cuarto apartado se presentan los ensayos realizados para la comprobación
del correcto funcionamiento de todo el sistema. Se trata de ensayos edométricos
realizados con el material arcilloso, y que han servido como contraste para lograr un
funcionamiento satisfactorio de todoel equipo diseñado.

2.1.

DEFINICIÓN Y GEOMETRÍA DEL MODELO

El proceso de consolidación radial que se produce en el suelo blando tratado con
columnas de grava se suele analizar mediante el estudio de una celda unitaria
equivalente en simetría axial. En el apartado 1.2 se ha descrito el proceso de obtención
de dicha celda y se han definido las expresiones que permiten establecer sudiámetro
exterior (Figura 1.7). La celda unitaria esta formada por una columna de grava y su área
tributaria de suelo, siendo ésta la porción de terreno que se encuentra alrededor de la
columna, sobre la cual ejerce su acción de mejora.
Las condiciones de contorno que deben considerarse en dicha celda son las
siguientes (ver Figura 2.1):
-

Contorno inferior impermeable y rígido

-

Contornolateral impermeable y rígido

-

Contorno superior impermeable

-

Drenaje libre a través de la columna de grava central.

La carga aplicada en la superficie puede considerarse rígida o flexible, siendo la
más habitual la condición de carga rígida (igual deformación vertical) ya que representa

92

Modelo y equipo de ensayo

mejor el comportamiento real en campo (ver apartado1.1.3). Por ello, al contorno
superior se le añade la condición de rígido.

Figura 2.1. Celda unitaria equivalente

El comportamiento de la celda descrita, al aplicar sobre su superficie distintos
escalones de carga, representa el de una rebanada horizontal representativa de la
columna real (no se tiene en cuenta el efecto de la longitud o fenómenos que se puedan
dar en la punta de lacolumna).
Para reproducir las condiciones anteriores, en el presente estudio se emplea una
célula edométrica Rowe-Barden cuya tipología original se describe de forma exhaustiva
en el apartado 2.3.1. Esta célula presenta una serie de características propicias para
representar el modelo de comportamiento deseado. Las paredes laterales son rígidas e
impermeables, al igual que su base, salvo una zona...