En el campo, la compresibilidad de una arcilla puede investigarse haciendo pruebas de consolidación en muestras extraídas de manera que su estado se altere lo menos posible. Deben reconocerse dos condiciones diferentes de importancia práctica, que son: si el estrato del que se tomó la muestra está normalmente cargado o si está preconsolidado. Se dice que un estrato está normalmente consolidado, si nunca han actuado en él presiones verticales mayores que las existentes en la actualidad. Por otra parte, un estrato pre o sobreconsolidado, en alguna época de su historia estuvo sujeto a presiones verticales mayores que las que ahora están en actividad.
En la fig. 3.4, se muestra una curva típica e-log p de una muestra inalterada de una arcilla de baja sensibilidad normalmente consolidada. La curva se señala con Ku. Al igual que la porción m’n de la curva e-log p de la fig. 3.2, consta normalmente de dos ramas: de una porción inicial relativamente plana y de otra inclinada casi recta. Para efectos de comparación, Kr, representa los resultados de una prueba en el mismo material después de remoldearlo con una humedad cercana al límite líquido. La porción inferior de Kr, casi recta, tiene una pendiente menor que la de Ku.
Las coordenadas del punto a (fig. 3.4) representan la relación de vacíos y la presión efectiva correspondiente al estado de la arcilla en el campo. Cuando se extrae una muestra empleando las mejores técnicas, la humedad de la arcilla no aumenta significativamente. Por tanto, la relación de vacíos e0 al principio de la prueba es prácticamente idéntica a la que tiene la arcila en el terreno. Cuando la presión en la muestra llega a po, la curva e-log p debe pasar por el punto a, a menos que las condiciones de la prueba difieran en alguna manera de las del campo. En realidad, K pasa siempre abajo del punto a, porque aun las mejores muestras resultan un poco alteradas.
Figura 3.4. Curvas típicas e-log p para muestras inalteradas (Ku) renioldeadas (Kr) de ardua normalmente consolidada de baja sensibilidad.
Lo que importa al ingeniero es la curva e-log p de la arcilla en el campo, no en el laboratorio. Por lo tanto, necesita disponer de algún procedimiento para extrapolar los resultados de las pruebas de laboratorio a las condiciones representativas en el campo. Un procedimiento para lograrlo puede elaborarse tomando como base la comparación de las curvas Ku y Kr. Se ha observado (Schmertmann, 1955) en muchas arcillas, que las prolongaciones de las porciones inferiores rectas de las curvas Ku y Kr se cortan en un punto f correspondiente a una relación de vacíos aproximadamente igual a O.4e0. Las prolongaciones de las curvas e-log p de las muestras con grados de alteración intermedios también pasan por el punto f o muy cerca del mismo. Por tanto, es razonable suponer que la relación de campo e-log p es aproximadamente una línea recta K que se extiende de a a f.
Si se sabe que un depósito de arcilla está normalmente consolidado, el valor de Po puede calcularse conociendo la humedad, el peso volumétrico de los sólidos, y el grado de saturación de los estratos sobreyacentes, siempre que se conozca la posición del nivel del agua freática. La relación de vacíos inicial de la arcilla también puede calcular- se fácilmente. Por lo tanto, pueden determinarse las coordenadas del punto a. Los procedimientos para calcular Po y € se estudiaron en los arts. 1.6 y 2.4.
El punto f se puede determinar ejecutando una prueba de consolidación en una muestra inalterada o incluso en una muestra parcialmente alterada, Los puntos a y f pueden unirse con una línea recta para determinar la relacion de campo K en la que puede basarse el cálculo del asentamiento.
A la pendiente de K en el diagrama semilogarítmico se le llama índice de compresión Ce, definido por la ecuación:
El valor numérico de Ce, puede determinarse fácilmente del diagrama. Si e1 corresponde a cualquier presión arbitraria P1 y C2 a la presión P2 = 10p1, entonces Ce = e1 - e2.
Se ha descubierto (Skempton, 1944) que Ce, está íntimamente relacionado al límite liquido de las arcillas sedimentarias normalmente consolidades. La relación entre las dos cantidades es aproximadamente:
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