compresion uniaxial

Capítulo 4

Edómetro

Teoría

4
COMPORTAMIENTO DE SUELOS EN COMPRESIÓN CONFINADA
4.1 PLANTEAMIENTO
La aplicación de cargas sobre un terreno produce deformaciones que dan lugar a cambios de volumen.
Si el suelo está saturado, los cambios de volumen implican expulsión del agua de los poros. Como la
permeabilidad del suelo no es infinita, se necesita tiempo para que se produzca dichaexpulsión de agua.
En suelos granulares la permeabilidad es tan grande que, para la velocidad habitual de las cargas, el
flujo es prácticamente instantáneo, por tanto la aplicación de la carga es con drenaje. En suelos arcillosos, en
cambio, la permeabilidad es tan pequeña que el flujo puede durar mucho, y es usual suponer que la carga se
aplica sin drenaje. Entonces, esta carga sin flujo de aguaprovoca un incremento de presión intersticial que
luego se va disipando con el tiempo. Este proceso se denomina consolidación.

© Grupo Geotecnia. Universidad de Cantabria.

4.1

Capítulo 4

Edómetro

Teoría

Como consecuencia del proceso anterior, el suelo sufre unas deformaciones que van evolucionando
temporalmente a medida que el exceso de presión intersticial se va disipando,aumentando la tensión efectiva
del terreno.
De entre los posibles casos de deformación, en este capítulo se va a estudiar la unidimensional, dejando
al margen los casos de consolidación en dos o tres dimensiones. La consolidación unidimensional se da en
situaciones de capas de terreno sometidas a una carga en superficie de dimensiones teóricamente infinitas
(carga muy extensa con respecto alespesor de la capa de terreno arcilloso). En la Figura 4.1 se presenta un

B
carga

arcilla

H

B / H muy grande

Figura 4.1. Capa de terreno blando sometido a carga extensa

© Grupo Geotecnia. Universidad de Cantabria.

4.2

Capítulo 4

Edómetro

Teoría

esquema. En esta situación, la
consolidación
únicamente

se
en

la

produce

Carga

Medida deformacióndirección

vertical. Algunos ejemplos en los

Anillo rígido
(confinamiento lateral)

que esto ocurre son: construcción
de terraplenes (base del terraplén
del orden de 40 a 60 metros)
sobre capas de terreno blando de
espesor

pequeño

frente

a

Suelo

la

dimensión del terraplén (H = 10 a

Figura 4.2. Esquema de suelo en el edómetro

20 metros), rellenos naturales porsedimentación, etc.
El estudio en laboratorio de la consolidación unidimensional se realiza mediante el ensayo edométrico.
En este ensayo el suelo se encuentra en una situación de compresión confinada (deformación lateral nula), y
bajo estas condiciones se le va aplicando escalones sucesivos de carga (Figura 4.2). Para cada escalón se
analiza la consolidación que tiene lugar (disipación del excesode presiones intersticiales y evolución de las
deformaciones).

© Grupo Geotecnia. Universidad de Cantabria.

4.3

Capítulo 4

Edómetro

Teoría

4.1.1 Cambio de volumen. Origen de las deformaciones verticales
En la situación descrita en la Figura 4.2 la deformación lateral es nula (εx = εy = 0), siendo la única
deformación posible la vertical (εz). Por tanto, la deformaciónvolumétrica resulta directamente el valor de la
deformación vertical:

ε vol = ε 1 + ε 2 + ε 3 = ε x + ε y + ε z = ε z

(4.1)

La deformación vertical que se produce con un incremento de tensión vertical ∆σz puede ser debida a
distintos fenómenos:
1. Compresión de la materia sólida (variación en
el volumen de partículas), que puede
producirse por: a) deformación de la partícula,
b)aplastamiento en los contactos entre
partículas (ver Figura 4.3)
2. Variación en el volumen de huecos, lo que
exige una reacomodación de las partículas de
a) deformación de
b) Aplastamiento en los
suelo. Esta variación puede producirse por
partícula de suelo
contactos
alguna de las siguientes causas: a) compresión
elástica del agua y/o del aire, b) disolución del
aire en el agua, c) expulsión...