Post on 29-Jun-2015
Suelos expansivos y colapsables
(64.08) Mecánica de Suelos FIUBA
Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos • Suelos colapsables • ¿Cómo distinguir suelos expansivos de
colapsables?
Sue
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Suelos de comportamiento “especial” en el edómetro • Expansivos
– suelos parcial o totalmente saturados que aumentan su volumen cuando aumenta su contenido de humedad, a carga constante
• Colapsables – suelos parcialmente
saturados que reducen su volumen y resistencia cuando aumenta su contenido de humedad, a carga constante
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Suelos de comportamiento “especial” en el triaxial • Cementados
– suelos que poseen una componente de la resistencia que se pierde con el progreso de la deformación
• Sensitivos – suelos que reducen su
resistencia con el progreso de la deformación
– ejemplo de falla de un talud natural durante una lluvia
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Suelos de comportamiento “especial” en carga cíclica • Licuables
– suelos que exhiben rigidez y resistencia al corte (casi) nulas cuando se los somete a carga cíclica no drenada debido a la generación de presión neutra por contracción plástica
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Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos
– Experiencia de contracción – Mecanismo de expansión de arcillas – Caracterización de expansividad – Medidas de diseño
• Suelos colapsables • ¿Cómo distinguir suelos expansivos de
colapsables?
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Experiencia de contracción de arcillas
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Experiencia de contracción de arcillas
Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos
– Experiencia de contracción – Mecanismo de expansión de arcillas – Caracterización de expansividad – Medidas de diseño
• Suelos colapsables • ¿Cómo distinguir suelos expansivos de
colapsables?
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Mecanismo de expansión: estructura interna de arcillas
100 mm, 50 mm, 20 mm, 10 mm, 2 mm, 1 mm
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Mecanismo de expansión: absorción de agua por ósmosis
partícula de arcilla
cationes adsorbidos
concentración decreciente
catión retenido por fuerzas
electromagnéticas
agua con poca concentración
Ley de Fick: sale el catión
o entra el agua
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Mecanismo de expansión: absorción de agua por ósmosis
partícula de arcilla
cationes adsorbidos
concentración decreciente
catión retenido por fuerzas
electromagnéticas
agua con poca concentración
Ley de Fick: sale el catión
o entra el agua
entra agua por ósmosis
Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos
– Experiencia de contracción – Mecanismo de expansión de arcillas – Caracterización de expansividad – Medidas de diseño
• Suelos colapsables • ¿Cómo distinguir suelos expansivos de
colapsables?
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Caracterización de expansividad
• Indice de actividad
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• Límite de contracción
Caracterización de expansividad
16
Cla
sific
ació
n de
sue
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Caracterización de expansividad
• Superficie específica: relación entre la superficie de una partícula (m2) y su masa (gr)
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Medición superficie específica • Técnica empleada: Absorción de azul de metileno
Absorción total
A. metileno en exceso
(fin ensayo)
Halo celeste
Número (N)
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Expansión libre S
uelo
s ex
pans
ivos
y c
olap
sabl
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Presión de hinchamiento S
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Presión de hinchamiento con doble edómetro
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Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos
– Experiencia de contracción – Mecanismo de expansión de arcillas – Caracterización de expansividad – Medidas de diseño
• Suelos colapsables • ¿Cómo distinguir suelos expansivos de
colapsables?
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Suelos expansivos: medidas de diseño • Si es posible, se elimina el problema • Si no puede eliminarse el problema
– se determina el potencial de expansión
– se mide o estima la profundidad activa
– se calcula la expansión y se diseñan las estructuras para esta acción exterior
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Suelos expansivos: plateas postesadas
Texas - USA Gran Buenos Aires
Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos • Suelos colapsables
– Estructura y mecanismos – Caracterización de colapsabilidad – Medidas de diseño
• ¿Cómo distinguir suelos expansivos de colapsables?
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Estructura de suelos colapsables y mecanismo de colapso • Baja plasticidad (poca
actividad electroquímica) • Bajo grado de saturación (hay
tensión capilar) • Muy bajo peso unitario seco
(alta relación de vacíos)
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Estructura de suelos colapsables y mecanismo de colapso • El agua rompe los puentes cementantes entre
partículas • Las partículas caen a una posición más estable
Un ensayo de campo
• Ensayo 1 – carga – inundación
• Ensayo 2, 3 Y 4 – inundación – carga – inundación
• Asentamientos finales – colapso (B) / no colapso
(A):> 7 – distintos colapsos (L-F-I):
1.4
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Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos • Suelos colapsables
– Estructura y mecanismos – Caracterización de colapsabilidad – Medidas de diseño
• ¿Cómo distinguir suelos expansivos de colapsables?
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Ensayo de colapsabilidad
Esta recta no depende de P 3-Imbibición
4-Colapso primario
5-Colapso secundario
1-Carga inicial P
2-Saturación
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Suelos colapsables: ensayo UNCOR 1-Carga inicial 2-Saturación 3-Incremento de carga
4-Otros incrementos
5-Se miden las pendientes
Retoma el comportamiento del mat. intalterado
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Suelos colapsables: ensayo UNCOR
Humedad natural
Pfn Pfs
Potencialmente colapsables
Auto colapsables Sue
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Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos • Suelos colapsables
– Estructura y mecanismos – Caracterización de colapsabilidad – Medidas de diseño
• ¿Cómo distinguir suelos expansivos de colapsables?
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Medidas de diseño para suelos colapsables • Retiro y recolocación • Compactación in situ • Inundación • Fundaciones indirectas
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Índice
• Suelos “especiales” • Suelos expansivos • Suelos colapsables • ¿Cómo distinguir suelos expansivos de
colapsables?
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¿Cómo distinguir suelos expansivos de colapsables?
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¿Cómo distinguir suelos expansivos de colapsables? • Los suelos expansivos reducen su volumen
cuando se reduce su humedad • Los suelos colapsables reducen su volumen
cuando aumenta su humedad • La manifestación exterior puede ser similar • El límite líquido permite distinguirlos
– Expansivo LL>50, ωsat << LL – Colapsable LL<35, ωsat ≅ LL
Bibliografía
• Básica – Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed.
Limusa • Complementaria
– Mitchell. Fundamentals of soil behavior. Wiley. – Redolfi. Pilotes en suelos colapsables. Tesis CEDEX
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