YESSICA BOTERO VARGAS 1152693786JUAN CARLOS MARTINEZ ROLDAN 1017229387

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLINLABORATORIO MECANICA DE SUELOS Y ROCAS

PARÁMETROS DE RESISTENCIA DEL SUELO MEDIANTE COMPRESIÓNTRIAXIAL

El ensayo de compresión triaxial es el más usado para determinar las características de esfuerzo-deformación y de resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. El ensayo consiste en aplicar esfuerzos laterales y verticales diferentes, a probetas cilíndricas de suelo y estudiar su comportamiento.

OBJETIVOS

- Determinación de los parámetros de resistencia del suelo.- Determinación de la curva esfuerzo vs deformación bajo la influencia del

confinamiento lateral- Determinar la resistencia del suelo a un esfuerzo de compresión sumado con una

presión de confinamiento

1. EQUIPO

- Dispositivo de carga axial: Puede ser cualquier aparato de compresión, con suficiente capacidad y control para proporcionar una adecuada velocidad de carga.Las vibraciones durante el ensayo deberán ser mínimas, de tal forma que no se altere las dimensiones de la muestra o la presión de poros.La velocidad de avance del dispositivo de carga no se debe desviar en más del ±1% del valor seleccionado para el ensayo

- Cámara de compresión triaxial: Contiene al espécimen y el fluido de confinamiento- Piedras porosas: Se usaran para permitir el drenaje de la muestra, el coeficiente de

permeabilidad de los discos puede ser aproximadamente 1×10-4 cm/s.- Membrana de caucho: Evita la entrada del fluido que esta proporcionan la presión

lateral a la muestra, esta membrana debe ser completamente impermeable, la muestra no debe proporcionar confinamiento y su espesor no debe exceder el 1% de la muestra.

- Base superior y base inferior: Diseñadas para proporcionar drenaje en ambos extremos de la muestra

- Dispositivo para la medición de cambio de volumen: Medirá la cantidad de volumen que entra y drena de la muestra

- Aparato para la medición de presión de poros- Pisto de carga axial- válvulas- Horno para secamiento- Balanzas

2. MUESTRA

- Tamaño de la probeta: los especímenes deben tener un diámetro mínimo de 33 mm y el mayor tamaño de partícula dentro de la muestra debe ser menor que 1/10 de su diámetro. La relación altura/diámetro debe ser entre2 y 2,5.

- Pueden usarse muestras inalteradas siempre y cuando sean de mayor tamaño- Se efectuaran varias medidas de del diámetro y altura de la muestra y se determinara

la masa del espécimen.- Muestras remodeladas: espécimen preparado a partir de una muestra inalterada

fallada o de una alterada.- La muestra debe ser tallada si así se requiere

3. EQUIPO

- Dispositivo de carga axial: puede ser cualquier aparato de compresión, con suficiente capacidad y control para proporcionar una adecuada velocidad de carga.Las vibraciones durante el ensayo deberán ser mínimas, de tal forma que no se altere las dimensiones de la muestra o la presión de poros.La velocidad de avance del dispositivo de carga no se debe desviar en más del ±1% del valor seleccionado para el ensayo

- Cámara de compresión triaxial: contiene al espécimen y el fluido de confinamiento- Piedras porosas: se usaran para permitir el drenaje de la muestra, el coeficiente de

permeabilidad de los discos puede ser aproximadamente 1×10-4 cm/s.- Membrana de caucho: evita la entrada del fluido que esta proporcionan la presión

lateral a la muestra, esta membrana debe ser completamente impermeable, la muestra no debe proporcionar confinamiento y su espesor no debe exceder el 1% de la muestra.

- Base superior y base inferior: diseñadas para proporcionar drenaje en ambos extremos de la muestra

- Dispositivo para la medición de cambio de volumen: medirá la cantidad de volumen que entra y drena de la muestra

- Aparato para la medición de presión de poros- Pisto de carga axial- Válvulas - Horno para secamiento- Balanzas

4. TIPOS DE ENSAYO

4.1. ENSAYO NO CONSOLIDADO NO DRENADO (UU)

Permite conocer los esfuerzos y las relaciones de esfuerzo vs deformación de muestra cilíndrica de suelo inalterada o remoldeada.

Características:

- La muestra es sujeta a confinamiento mediante la presión que ejercerá un fluido en una cámara triaxial.

- No se permitirá el drenaje de la muestra durante el ensayo - Los esfuerzos aquí tomados serán expresados como esfuerzos totales, no se tendrá en

cuenta la presión de poros generada.- El ensayo se realizara a una velocidad constante de deformación

Observaciones:

El esfuerzo de falla encontrado mediante este ensayo está determinado por los esfuerzos totales, dependiendo entonces de la presión de poros generada durante la carga, pero al no permitir el drenaje de la muestra los esfuerzos de falla obtenidos serán diferentes a los obtenidos en un ensayo donde se permite el drenaje.

Si la muestra está completamente saturada, no ocurrirá consolidación cuando se aplique la presión de confinamiento ya que no se permite el drenaje de la muestra. Por lo tanto si se prueban varias muestras del mismo material, a la misma humedad y la misma relación de vacíos se obtendrán aproximadamente los mismos esfuerzos de falla, por consiguiente la envolvente de Mohr será una línea horizontal.

En una muestra parcialmente saturada ocurrirá consolidación cuando se aplique la presión de confinamiento, aunque no sea permitido el drenaje, por consiguiente si se fallan varias muestras del mismo material a diferentes presiones de confinamiento ya no se obtendrán los mismos esfuerzos de falla, lo que conlleva a que la envolvente de Mohr ya no sea una línea horizontal.

Los parámetros de resistencia encontrados en este ensayo son aplicables en una situación en la que las cargas actúen tan rápidamente en el suelo, de tal manera que no haya tiempo para que haya consolidación del suelo.

Procedimiento:

Los procesos de consolidación (si se requiere) y de corte de la muestra se realizarán en un ambiente dónde las fluctuaciones de temperatura estén dentro de un rango menor a ± 4° C y no haya contacto directo con la luz del sol.

- Se prepara la base inferior colocando una piedra porosa, si las bases poseen drenajes- Se colocara un disco pulido de plexiglás o de teflón ligeramente mayor que la muestra

sobre la piedra porosa y se cubrirán las base con una capa delgada de grasa de silicona, esto permitirá reducir la fricción entre la muestra y las bases, permitiendo así una deformación más uniforme

- Se procede a colocar sobre la muestra una membrana impermeabilizante, también se puede colocar una cada delgada de grasa de silicona en la superficie lateral de la muestra para ayudar con la impermeabilidad del montaje.

- Se coloca la cámara con la muestra en el dispositivo de carga y se llena con fluido (presión de confinamiento), se debe esperar por lo menos 10 minutos después de la aplicación de la presión lateral, para que la muestra se estabilice

- Se pondrá en movimiento el aparato de carga y se dejara unos minutos para compensar cualquier efecto producido por fricción o empuje debido a la presión de cámara

- Se anotan las lecturas de carga y deformación.La rata de deformación debe hallarse entre 0,3%/min y 1,0%/min para materiales plásticos y para materiales frágiles entre 3% y 6% de la deformación.La carga se continuara aplicando hasta que llegue al 20% de la deformación axial o hasta un 5% más a partir de donde ocurrió el máximo esfuerzo desviador

- Después de la falla, se quitara toda presión y se drenara el fluido de confinamiento, se desmontara un aparato y se hará un análisis de la muestra

4.2. ENSAYO DE CONSOLIDACION NO DRENADO (CU)

Este ensayo permite determinar los esfuerzos y las relaciones esfuerzo vs deformación, de una muestra cilíndrica de suelo saturada, que puede ser inalterada o remoldeada.

Características:

- En una primera etapa la muestra de suelo es consolidada isotrópicamente- Teniendo la muestra consolidada se procede con el ensayo de compresión triaxial, bajo

condiciones no drenadas- El ensayo se realizara a una velocidad constante de deformación - Este método provee información acerca de esfuerzos totales, efectivos y presión de poros- Puede determinarse la envolvente de Mohr y el módulo de Young mediante este ensayo

Generalmente se prueban tres muestras sometidas a diferentes esfuerzos de consolidación efectivos y es aplicable a situaciones de campo donde se presentan condiciones de drenaje totales, donde se puedan medir las presiones de poro en campo y cuando el ensayo asemeje las condiciones en el sitio del suelo.

Observaciones:

El esfuerzo de falla de un suelo saturado en un ensayo triaxial, depende de los esfuerzos aplicados, el tiempo de consolidación, la velocidad de deformación y la historia tensional del suelo.

Este tipo de ensayo es aplicable a situaciones de campo donde la consolidación del suelo ha ocurrido totalmente, para luego ser sometido a cargas que actúan rápidamente, de tal manera que no hay tiempo de que se disipe el exceso de presión de poros.

Teniendo en cuenta la presión de poros, que se medirá durante el ensayo, los parámetros de resistencia pueden ser determinados en términos de esfuerzos efectivos.

Procedimiento:

Los procesos de consolidación (si se requiere) y de corte de la muestra se realizarán en un ambiente dónde las fluctuaciones de temperatura estén dentro de un rango menor a ± 4° C y no haya contacto directo con la luz del sol.

- Se prepara el pedestal, primero colocando una piedra porosa sobre la base inferior, después de coloca la muestra sobre la piedra porosa, se verifica que todo quede correctamente alineado

- Se coloca la membrana impermeable sobre la muestra- Se procede con una fase de saturación, con esto se pretende llenar todos los vacíos de

la muestra y se realiza aplicando una contrapresión de agua a los poros de la muestra. Esta saturación puede hacerse con la muestra seca o ya saturada

- Se define el parámetro B, de presión de poros como la relación entre el cambio de la presión de poros y el cambio en la presión de cámara.Para realizar las mediciones necesarias para obtener este parámetro B se deberán cerrar las válvulas de drenaje, registrar la presión de poros y aumentar la presión de la cámara.Después de 2 minutos se registra la presión de poros inducida y se calcula el cambio en la presión de poros.

- Consolidación: permite alcanzar el equilibrio de un suelo drenado, bajo un esfuerzo de consolidación efectivo, en el cual se determina el esfuerzo de falla. Se tomaran los

datos de consolidación para saber cuándo termina el proceso y a la velocidad que se deformara la muestra

- Antes de someter la muestra al ensayo como tal, se debe tener en cuenta lo siguiente: La presión de cámara debe permanecer constante mientras se realiza el

ensayo. No se permitirá el drenaje durante el ensayo, pero a pesar de ello se medirán

las presiones de poro.

Se pondrá en movimiento el aparato de carga y se dejara unos minutos para compensar cualquier efecto producido por fricción o empuje debido a la presión de cámara.

- La carga axial que se le aplique al espécimen será aquella que tenga una velocidad de deformación que permita la disipación de las presiones de poro.

- Después de la falla, se quitara toda presión y se drenara el fluido de confinamiento, se desmontara un aparato y se hará un análisis de la muestra

- Finalmente se pesa la muestra y se coloca en el horno con el fin de calcular su humedad y peso unitario