Comportamiento de suelos granulares

Índice
1. INTRODUCCIÓN
2. PRELIMINARES
3. TÉCNICAS DE RECONOCIMIENTO DEL TERRENO: ENSAYO TRIAXIAL
1.
2.
3.
3.1. Introducción
3.2. Aparatos triaxiales
3.3. El aparato triaxial común
3.4. Tipos de ensayos
4. RELACIONES TENSIÓN-DEFORMACIÓN DE SUELOS GRANULARES
1.
2.
3.
4.
4.1. Comportamiento volumétrico tensión-deformación
4.2. Resistencia a cortante
4.3. Relacióndeformación volumétrica-deformación tangencial
4.4. Carga-descarga-recarga
4.5. Dependencia de la trayectoria
4.6. Dilatancia




1. Introducción
Los suelos son materiales complejos que exhiben un rango amplio de comportamientos mecánicos que dependen de la composición y estructura del suelo, del historial de tensiones, de la densidad y de las características de la fuerza aplicada. Esta variedadde comportamientos del suelo nos obliga a clasificar los suelos en dos grupos: cohesivos y no cohesivos (o granulares). Los suelos granulares se definen como aquellos en los cuales las fuerzas intergranulares o atractivas tienen un efecto despreciable en el comportamiento mecánico observado. Esta categoría engloba a rocas, gravas y arenas. Basados en el estado de tensiones y en la estructura delsuelo, normalmente definidos en función de la densidad relativa Dr, del índice de huecos e o de la porosidad n, los suelos granulares además se clasifican en materiales densos o sueltos. En cambio, en los suelos cohesivos las fuerzas intergranulares o atractivas tienen un efecto significativo en el comportamiento mecánico observado. Esta categoría incluye a suelos de tipo arcilloso y limos. Basadosen el historial de tensiones, normalmente definido en términos del índice de sobreconsolidación, podemos clasificar los suelos cohesivos en suelos sobreconsolidados o normalmente consolidados. En este capítulo se presentan las relaciones entre tensión y deformación de los suelos no cohesivos (granulares). Además, se describe el fenómeno de la dilatancia, el cual tiene un efecto importante en laresistencia volumétrica y tangencial de los suelos granulares. El ensayo triaxial se utiliza frecuentemente en la Mecánica del suelo, en los cuales unas muestras cilíndricas de suelo son sometidas a un estado axial simétrico de tensiones. Por esta razón, la respuesta cualitativa que se presenta en esta sección se basa en los resultados obtenidos en ensayos de este tipo. Al final de este capítulodescribiremos más profundamente el ensayo triaxial.



















2. Preliminares
Antes de pormenorizar las características generales del comportamiento de los suelos hay que considerar previamente dos aspectos importantes: i) el concepto de tensión efectiva y ii) la condición de drenaje. Los suelos naturales son combinación de partículas sólidas, agua y aire. A tal efecto,su comportamiento mecánico se determina considerando el de cada constituyente individualmente y sus interacciones. Detalles de ambos aspectos se estudiarán en esta sección. Además, se van a determinar los estados de tensión/deformación para condiciones triaxiales y generales de carga, usando los invariantes de la tensión y la deformación.

Concepto de tensión efectiva
Los suelos son, engeneral, materiales trifásicos constituidos por: (1) el esqueleto de partículas sólidas, rodeado de huecos interconectados que pueden estar ocupados por (2) aire y (3) agua (Figura 2.1). Un suelo con los huecos completamente ocupados por agua se denomina suelo saturado. Sin embargo, es posible que los huecos estén llenos de aire, sin nada de agua, entonces se define como suelo seco.

Figura 2.1.Fases de un suelo: Elemento de suelo en estado natural (izquierda) y porciones de las tres fases en el mismo elemento de suelo (derecha).



Figura 2.2. Tensión total y efectiva en suelos saturados.

La Mecánica de medios continuos define que el estado total de tensiones está formado por dos componentes: la tensión intergranular y la presión intersticial (Fig. 2.2). La tensión intergranular se...