Characterisation and thermo-hydro-mechanical behaviour of unsaturated Boom clay: an experimental study
El objetivo principal de esta investigación se centra en el análisis de los efectos de la temperatura y la hidratación o secado de las arcillas en el comportamiento de cambio de volumen, permeabilidad y características de retención de agua, ante una variedad de trayectorias de succión, tensión neta...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 1999 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/6224 |
| Acceso en línea: | http://www.tdx.cat/TDX-0930102-092135 http://hdl.handle.net/10803/6224 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93536 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | partial saturation laboratory equipment suction clays laboratory tests temperature effects 2511. Edafologia - 3305. Tecnologia de la construcció 624 |
| Sumario: | El objetivo principal de esta investigación se centra en el análisis de los efectos de la temperatura y la hidratación o secado de las arcillas en el comportamiento de cambio de volumen, permeabilidad y características de retención de agua, ante una variedad de trayectorias de succión, tensión neta y temperatura. Se han utilizado dos muestras de arcilla de Boom (Mol, Bélgica) artificialmente preparadas con una estructura dominante de agregados y exhibiendo pautas de comportamiento extremas de las arcillas parcialmente saturadas. Las muestras artificiales se han caracterizado extensamente con relación a los aspectos hidráulicos y mecánicos, tanto desde el punto de vista micro-estructural como a escala macro-estructural, donde se identifican dos zonas claras de dominio de la succión a nivel 'intra-agregado' o a nivel 'inter-agregado'. <br/><br/>Se han diseñado y construido nuevas células edométricas y un equipo triaxial con control de temperatura y succión. La célula triaxial permite registrar la evolución temporal de las deformaciones axiales (a través de LVDT locales), de las deformaciones radiales y de las isócronas de los perfiles laterales (a través de sensores láser), que experimenta la muestra en diferentes trayectorias mecánicas, de hidratación y de temperatura. En la técnica de sobre-presión de aire se ha mantenido una presión constante, aplicándola inicialmente en condiciones de fase de aire continua. La temperatura se limitó a un máximo de 80°C para evitar cambios de fase y químicos apreciables, así como para limitar los problemas asociados a la técnica de traslación de ejes. Se llevaron a cabo dos tipos de ensayos: las trayectorias en condiciones isotérmicas a dos temperaturas contrastantes y los ensayos en condiciones no isotérmicas. Los ensayos isotérmicos se enfocaron en trayectorias de humedecimiento y de secado bajo tensiones netas verticales y medias constantes, en ciclos de carga y descarga a succión constante, así como en ensayos isócoros a succión controlada. <br/><br/>Los ensayos sobre muestras altamente sobreconsolidadas revelaron un hinchamiento irreversible en las trayectorias de calentamiento a succión constante, debido a una reestructuración del esqueleto de la arcilla asociada a un mecanismo de adsorción de agua. Los resultados no isotermos mostraron valores similares ante cambios de volumen y contenidos de agua a los obtenidos bajo condiciones isotérmicas en trayectorias de humedecimiento a diferentes temperaturas y estados tensionales equivalentes. La existencia de deformaciones plásticas y de cambios irreversibles en el contenido de agua, asociados con las trayectorias principales de hidratación y de secado, es un aspecto relevante de los resultados, siendo más importante a temperaturas elevadas. Los resultados a succión controlada y tensión neta media constante revelaron una contracción irreversible durante el calentamiento de una muestra de arcilla normalmente consolidada. Asimismo se identifica una zona de máximo colapso en las trayectorias isotérmicas de humedecimiento bajo tensión neta vertical constante realizadas sobre las muestras de alta porosidad. Los ensayos isócoros sobre las muestras de baja porosidad mostraron un hinchamiento dominante, asociado a una presión de hinchamiento mayor que la registrada por las muestras de alta porosidad, donde se detecta un colapso macroestructural compensado por la expansión reversible de la estructura. Basándose en estas observaciones, se han propuesto hipótesis para explicar las pautas de comportamiento desde el punto de vista de los diferentes fenómenos micro y macroscópicos que afectan a las arcillas no saturadas. Se han planteado una serie de expresiones para las curvas de retención y permeabilidad al agua a diferentes temperaturas, porosidades y grados de saturación. Los cambios producidos por la acción mecánica, la succión y la temperatura se han interpretado bajo un concepto elastoplástico utilizando diferentes variables de estado tensionales y sus correspondientes variables conjugadas extensivas. |
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