Estudio teórico y experimental de la resistencia al cortante de los suelos no saturados

El comportamiento de resistencia y cambios volumétricos de un suelo saturado están controlados por los esfuerzos efectivos, sin embargo para el caso de los suelos no saturados no ha sido posible esclarecer este argumento. No existe una ecuación de esfuerzos efectivos para los suelos no saturados que...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Julio Cesar Leal Vaca
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2014
País:México
Institución:Universidad Autónoma de Querétaro
Repositorio:Repositorio Institucional de la Universidad Autónoma de Querétaro
OAI Identifier:oai:ri-ng.uaq.mx:123456789/814
Acceso en línea:http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/814
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Arena limosa
Effective stress
Esfuerzo efectivo
Silty sand
Suelos no saturados
Unsaturated soils
INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
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description El comportamiento de resistencia y cambios volumétricos de un suelo saturado están controlados por los esfuerzos efectivos, sin embargo para el caso de los suelos no saturados no ha sido posible esclarecer este argumento. No existe una ecuación de esfuerzos efectivos para los suelos no saturados que sea aplicable a todos los tipos de suelos. Bishop (1959) propuso una ecuación para esfuerzos efectivos para suelos no saturados, esta ecuación contiene el parámetro ¿, para determinar este parámetro existen varias ecuaciones pero ninguna comprende todos los casos. Por otra parte, en la mecánica de suelos se ha considerado que la resistencia al cortante de los suelos finos se incrementa con la succión; sin embargo esto no es el caso para todos los tipos de suelos. Existen algunos suelos cuya resistencia alcanza un máximo para cierta succión y luego se reduce para valores mayores de succión. No obstante, tales casos aún no han sido completamente documentados y analizados. En este trabajo se presenta una serie de pruebas triaxiales consolidadas drenadas con succión controlada en laboratorio hechas en una arena limosa. Las pruebas se hicieron para las trayectorias de humedecimiento y secado. La succión fue controlada mediante circulación de aire con humedad relativa constante. La curva de retención de agua fue también obtenida para ambas trayectorias con la técnica del papel filtro, y para la trayectoria de secado se hicieron pruebas con el cilindro extractor de membrana. Los resultados de las pruebas triaxiales se muestran en diagramas de esfuerzo efectivo contra esfuerzo desviador y se ha podido observar que la resistencia del suelo crece a un máximo para cierta succión y luego decrece para valores mayores de succión. Para explicar el comportamiento de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos no saturados, se propone una ecuación. Esta ecuación representa el esfuerzo equivalente y es una extensión del modelo de Murray, en su planteamiento se considera que los suelos presentan una estructura dual formada por una macroestructura y una microestuctura. Estas estructuras son representadas en un modelo poroso que permite evaluar los parámetros requeridos de la ecuación propuesta, y finalmente se hace una comparación entre resultados teóricos y experimentales. Los resultados teóricos del modelo poroso y experimentales correspondientes a las curvas de retención de agua y a los del parámetro ¿ observan resultados aceptables al comparase, la forma y tendencia de sus trayectorias son similares en los procesos de secado y humedecimiento, por lo tanto el modelo puede ser utilizando para estimar la resistencia al esfuerzo cortante de suelos no saturados.
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Existen algunos suelos cuya resistencia alcanza un máximo para cierta succión y luego se reduce para valores mayores de succión. No obstante, tales casos aún no han sido completamente documentados y analizados. En este trabajo se presenta una serie de pruebas triaxiales consolidadas drenadas con succión controlada en laboratorio hechas en una arena limosa. Las pruebas se hicieron para las trayectorias de humedecimiento y secado. La succión fue controlada mediante circulación de aire con humedad relativa constante. La curva de retención de agua fue también obtenida para ambas trayectorias con la técnica del papel filtro, y para la trayectoria de secado se hicieron pruebas con el cilindro extractor de membrana. Los resultados de las pruebas triaxiales se muestran en diagramas de esfuerzo efectivo contra esfuerzo desviador y se ha podido observar que la resistencia del suelo crece a un máximo para cierta succión y luego decrece para valores mayores de succión. Para explicar el comportamiento de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos no saturados, se propone una ecuación. Esta ecuación representa el esfuerzo equivalente y es una extensión del modelo de Murray, en su planteamiento se considera que los suelos presentan una estructura dual formada por una macroestructura y una microestuctura. Estas estructuras son representadas en un modelo poroso que permite evaluar los parámetros requeridos de la ecuación propuesta, y finalmente se hace una comparación entre resultados teóricos y experimentales. Los resultados teóricos del modelo poroso y experimentales correspondientes a las curvas de retención de agua y a los del parámetro ¿ observan resultados aceptables al comparase, la forma y tendencia de sus trayectorias son similares en los procesos de secado y humedecimiento, por lo tanto el modelo puede ser utilizando para estimar la resistencia al esfuerzo cortante de suelos no saturados."The strength and the volumetric changes of a saturated soil are controlled by effective stress; however, in the case of unsaturated soils it h as not been possible to clarify this argument. There is not an equation for the effective stress on unsaturated soils which is applicable to all types of soil. Bishop (1959) proposed an equation for effective stress on unsaturated soils, this equation contains the parameter ¿; there are several equations to determine this parameter but none embraces all cases. Moreover, in soil mechanics it has been considered that the shear strength of fine soils increases with suction, but this is not the case for all soil types. There are some soils whose resistance reaches a maximum for certain suction and then decreases for higher values of suction. However, such cases have not yet been fully documented and analyzed. This article presents a series of unconsolidated undrained triaxial tests with controlled suction made to silty sand. The tests were made on wetting and drying trajectories. The suction was controlled by circulation of air with constant relative humidity. The water retention curve was obtained for both wetting and drying trajectories using the filter paper technique and additional tests were made using the cylinder membrane extractor for the drying trajectory. The results of triaxial tests are shown in effective stress diagrams against deviator stress, and it can be observed that the resistance of soil increases to a maximum value for certain suction and then decreases for higher values of suction. An equation is proposed with the purpose of explaining the behavior of the shear strength of unsaturated soils. This equation represents the equivalent stress and is an extension of the model of Murray; in its approach is considered that the soils have a dual structure consisting of a macro and microstructure. These structures are represented in a porous model allowing evaluation of the required parameters of the proposed equation; finally, a comparison between theoretical and experimental results is presented. The theoretical and experimental results of the porous model corresponding to the water retention curves and the ¿ parameter show acceptable results when being compared, the shape and tendency of their trajectories are similar in drying and wetting processes, therefore the model can be used to estimate the shear strength of unsaturated soils."20142018-12-14T16:10:48Z2018-12-14T16:10:48Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisAdobe PDFapplication/pdfhttp://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/814reponame:Repositorio Institucional de la Universidad Autónoma de Querétaroinstname:Universidad Autónoma de Querétaroinstacron:UAQEspañolSiAcceso Abiertohttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessoai:ri-ng.uaq.mx:123456789/8142024-10-04T19:19:42Z
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