Apuntes Mecanica De Suelos

Ensayo Triaxial

Capítulo 13

CAPÍTULO 13 ENSAYO TRIAXIAL Y CORTE
13.1 CÁMARA TRIAXIAL MS = Muestra de suelo en prueba M = Membrana de caucho para MS A = Anillo de caucho para M MD = Medidor de deformaciones MU = Medidor de presión de poros MC = Medidor de presión de cámara CV = Carga vertical (σ1 ) P = Pistón de carga vertical A = Agua a presión (σ3 ) PM = Placa metálica PP = Piedra porosaV = Válvula de control SA = Salida (entrada) de agua al suelo SC = Salida de agua de cámara CC = Cámara cilíndrica σi = Esfuerzos principales σ1 > σ3 σ2 = σ3 = σC σ1 – σ3 = Desviador U = presión de poros σ’ = esfuerzo efectivo

Figura 13.1 a. Cámara triaxial. b. Esfuerzos en un ensayo triaxial

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Capítulo 13

Al interior de un cilindro transparente cargado de agua ydenominado cámara, se encuentra un espécimen de suelo de forma cilíndrica y menor diámetro, protegido con una membrana impermeable. El interior de uno y otro pueden ser manipulados: primero, vía SC, para confinar el suelo presurizando la cámara en las 2 direcciones horizontales, y luego, vía P, para cargar el suelo en la dirección vertical con la misma presión de la cámara. Este esfuerzorepresenta la presión de sepultura de la muestra de suelo y como tal, las condiciones iniciales. El Segundo paso, vía V, para permitir la saturación de la muestra de suelo o su drenaje, casos en los que el agua asciende por el suelo para sacar el aire , o invirtiendo el flujo, el aire baja por el para drenarlo. La columna cilíndrica de suelo MS está apoyada y coronada por sendas piedras porosas. Las arenasse ensayan en condiciones drenadas y las arcillas, saturadas. La consolidación supone el suelo saturado y la salida de agua y deformación estará asociada a sobrecargas y controlada por la permeabilidad del suelo.. Tercero, v ía P, gradualmente aplico la sobrecarga Q para el suelo, sometiéndolo a un esfuerzo vertical de compresión adicional que es el denominado desviador, cuya magnitud debe ircreciendo hasta fallar la muestra, ya sea permitiendo o no la salida de agua del suelo vía V, pero sin variar la presión de cámara. Las deformaciones se miden en MD, la presión de cámara en MC y la presión de poros en MU. Además, en el caso de asentamientos, es necesario medir las deformaciones en el tiempo. 13.2 DESARROLLO DE LAS ECUACIONES PARAMÉTRICAS De σ1 , σ2 , p’ y q en f(φ) 2θCR = 90 + φ ⇒θCR = 45 + φ’/2 (fig) OF = OA senφ’ ∴
1 2

(σ '1 −σ '3 ) = [C ' cot φ '+ 12 (σ '1 +σ '3 )]sen φ '
1 − sen φ '   cos φ '  σ ' 3 = σ '1   − 2C ' 1 + sen φ '  1 + sen φ '   

de donde entonces

2 φ' 2 φ'  σ ' 3 = σ '1 tg 45° − 2 − 2C ' tg 45° − 2  σ '1 = σ ' 3 tg 2 45° + φ2' + 2C ' tg 2 45° + φ2' 

( (

) )

( (

) )

(13.1) Figura 13.2 Envolvente de falla

En eldiagrama p’q’ tgα = senφ’

a = C cosφ’ (Sección 12.7)

q = C cosφ’ + p’ sen φ’ (13.2) IMPORTANTE. En general los análisis de estabilidad de suelos se pueden llevar a cabo en términos de ESFUERZOS EFECTIVOS, puesto que es el esfuerzo efectivo el que controla la resistencia al corte de los suelos. Sin embargo, para arcillas saturadas no drenadas (D ), el análisis se puede hacer en términos deESFUERZOS TOTALES. Figura 13.3 Diagrama p-q

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Capítulo 13

Ejercicio 13.1 Se hace un triaxial C y ENSAYO 1 2 3

D

sobre muestras inalteradas de arcilla saturada: σC
KN m2

D

KN

m2

PP

KN

m2

200 400 600

227,0 421,4 615,7

68,1 126,4 184,7

Calcular φ’ y C’ con círculo de Mohr y con el diagrama p’ – q. Solución: Ensayo 1 2 3 σ3 200 400 600 σ1– σ3 227 421,4 615,7 Uf 68,1 126,4 184,7 σ’3 139,1 273,6 415,3 σ’1 358,9 695,0 1031,0 q 113,5 210,7 307,9 p’ 245,4 484,3 723,2

σ ' = σ − U D = σ − σ  1 3  1 (σ ' +σ ' ) 3  p' = 2 1 q = 12 12 (σ 1 − σ 3 ) 

C’ = 15; φ’ = 24° (leídos)

φ ' = sen −1 (tg 22°,1) = 24° 13,7 C'= = 15 cos 24°

Ejercicio 13.2. En un ensayo triaxial una muestra puede fallar a) aumentando σ1 pero σ3...