domingo, 13 de febrero de 2011

Resistencia al Corte de los Suelos No Saturados.


Las relaciones entre el esfuerzo normal efectivo y la resistencia al esfuerzo cortante en los suelos no saturados, no son demasiado diferentes a las de los suelos saturados. Sin embargo, para la valuación de la resistencia al esfuerzo cortante tomando como base estas relaciones, se requiere conocer la presión de poro, no solamente en el agua contenida en los vacíos, sino también en el aire que ocupa el resto de los mismos. La presión de poro del aire y la presión del agua pueden tener valores muy diferentes, debido a la tensión superficial en las interfases del aire y del agua. Debido a las dificultades existentes para valuar estas presiones, la técnica ordinaria consiste en investigar la resistencia de suelos parcialmente saturados por medio de pruebas triaxiales en las que solamente se miden esfuerzos totales y, en las cuales se trata de que las condiciones en que se hacen las pruebas en el laboratorio sean un duplicado, tan aproximado como sea posible, de las que se prevén en el campo. En muchos casos, las pruebas Q resultan apropiadas. La humedad de cada muestra se mantiene constante. Sin embargo, ocurren cambios volumétricos, debido a la compresión del aire en los vacios.


En la fig. 4.11 se muestran los resultados típicos de varias series de pruebas Q en muestras de una arcilla inorgánica (CL) (Casagrande y Hirshfeld, 1960). Todas las muestras se compactaron al mismo peso volumétrico seco. La línea de falla para las muestras con bajo grado de saturación inicial es muy curva. Cuando los grados de saturación iniciales aumentan, las resistencias disminuyen. Además, para un grado de saturación inicial dado, los aumentos de presión producen compresión del aire de los vacíos y, también, aumenta la solubilidad del aire en el agua. En consecuencia, el grado de saturación aumenta. En muestras con grados iniciales de saturación elevados, Sr puede llegar a 100 por ciento a una presión comparativamente baja, en la que se satisfagan las condiciones Ø = 0 y la línea de falla en términos de esfuerzos totales llega a ser horizontal. 

Figura 4.11. Resultados de pruebas Q en muestras parcialmente saturadas de arcilla inorgánica, compactas a pesos volumétricos secos iguales. 

Ordinariamente, un terraplén compactado se tiende con una humedad cercana a la óptima; este valor corresponde a una condición de saturación parcial. La resistencia en el momento de la compactación, depende para un procedimiento de compactación determinado, de la humedad de colocación. Esto se ilustra por los resultados de las pruebas Q en una arcilla limosa (fig. 4.1 2a), cuya curva de compactación aparece en la fig. 4.12b. Sin embargo, finalmente el terraplén casi se satura o se satura completamente. La resistencia después de la saturación puede diferir mucho de la de construcción, como se muestra en la fig. 4. 12a, y se requiere una investigación por medio de pruebas adecuadas hechas en el suelo saturado. Las relaciones representadas en la ng. 4.12, difieren mucho para suelos diferentes, y para los mismos suelos sujetos a diversos procedimientos de compactación (Seed y colaboradores, 1960). También dependen de que el cambio de humedad ocurra con o sin cambio de volumen.

Figura 4.12. a) Resultados de pruebas Q en muestras de arcilla limosa compactada, en el momento de la compactación y tras inmersión en agua. b) Curva de compactación proctor estándar del material.