CARACTERIZACION Y COMPORTAMIENTO

DE TERRAPLENES EN CONDICIONES

NO SATURADAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

Area de Geotecnia.Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

MARCELO E. ZEBALLOS

APLICACIONES DE LA MECANICA

DE LOS SUELOS

NO SATURADOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

Area de Geotecnia.Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.

MARCELO E. ZEBALLOS

CARACTERIZACION DE LA MECANICA DE SUELOS

MECANICA DESUELOS

SUELOS SATURADOS

ARCILLAS Y

LIMOS

ARENAS YGRAVAS

Presión de Porosuw > 0

LIMOS Y ARCILLAS COMPACTADOS

ARCILLAS DESECADAS

SUELOS RESIDUALES

SUELOS NO SATURADOS

Presión de Porosuw < 0

MECANICA DE LOS SUELOS NO SATURADOS

Presión de poros negativa

Presión Neta Normal(-ua)

Succión Matricial(ua- uw)

N.F.

Presiones Efectivas(-uw)

MECANICA DE LOS SUELOS SATURADOS

SUELO NO SATURADO

SUELO SECODiscontinuidad en Vacíos llenos en sula fase de agua mayoría con aire

FASE DE 2 FLUIDOS Fase de agua Fase de aire continua continuo

ZONA CAPILAR Vacíos llenos en su Fase gaseosa mayoría con agua discontinua

SUELOS SATURADOS

Vacíos llenos de Aire en estado

agua disuelto

EJEMPLOS DE APLICACION

EQUILIBRIO DE HUMEDAD

Alturas Capilares

Suelo Dio (mm) e hcr (cm) hcr (cm)

Grava gruesa 0,82 0,27 5,4 6,0

Grava arenosa 0,20 0,45 28,4 20,0

Grava fina 0,30 0,29 19,5 20,0

Grava limosa 0,06 0,45 106,0 68,0

Arena gruesa 0,11 0,27 82,0 60,0

Arena media 0,02 0,48-0,66 239,6 120,0

Arena fina 0,03 0,36 165,5 112,0

Lino 0,006 0,95-0,93 359,2 180,0

Lane - Washburn, 1.946

AMBITO DE APLICACIÓN DEL PROBLEMA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

ASPECTOS DE INTERES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

•CARACTERIZACION DE LA RESISTENCIA

•EVALUACION DE LA ESTABILIDAD GLOBAL

•ANALISIS TENSO - DEFORMACIONAL

•CONDICIONES DE FILTRACIÓN

•COMPORTAMIENTO ACOPLADO

“El ingeniero que trabaja en suelos debe proyectar su estructura no sólo

para las propiedades del suelo existentes al comienzo de la obra, sino

también para toda la vida del proyecto de la estructura. Necesita conocer

las propiedades del terreno al comienzo de la obra y la forma en que éstas

variarán a lo largo del tiempo. Tanto el tamaño y la forma de un depósito

determinado como las propiedades mecánicas del suelo que los componen

pueden variar de forma significativa. Muchas de estas variaciones se

producen independientemente de la actividad humana, mientras que otras

se deben a la propia obra”.

W. Lambe - R. Whitman (1.984)

AMBITO DE APLICACIÓN DEL PROBLEMA

CARACTERIZACION DE LA RESISTENCIA

• RELACION ENTRE SUCCION Y HUMEDAD

• DEFINICIÓN DE PARÁMETROS RESISTENTES

SUCCION Y HUMEDAD

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000

SUCCION [kPa]

GR

AD

O D

E S

AT

UR

AC

ION

RE

LA

TIV

O

MODELO

U.N.C.-1996

HUANG, 1993

TORONTO, 1984

MOORE

SABBAGH, 1995

LEONG, 1995

FLEUREAU, 1995

FLEUREAU, 1995

HAN, 1995

ARCILLA

ARENA

LIMOARCILLOSO

ARENA+LIMO+ARCILLA

ARENA+LIMO

SUCCION Y

HUMEDAD

M O D E L O E C U A C I O N C O N D I C I O N1d b

B r o o k s y C o r e y ( 1 9 6 4 )n

d a

b

B r i t s a e r t ( 1 9 6 6 ) nd

a

1

1

1d b M c K e e y B u m b ( 1 9 8 4 )

na

d e

b

M c K e e y B u m b ( 1 9 8 7 )

nad

e

1

1

F r e d l u n d y X i n g ( 1 9 9 4 )

m

nd

ae

ln

1

G a r d n e r ( 1 9 5 6 ) nd a

1

1

V a n G e n u c h t e n ( 1 9 8 0 )

m

nda

1

1

V a n G e n u c h t e n ( 1 9 8 0 ) - B u r d i n e ( 1 9 5 3 )

n

nda

/21

1

1

V a n G e n u c h t e n ( 1 9 8 0 ) - M u a l e m ( 1 9 7 6 )

n

nda

/11

1

1

RESISTENCIA AL CORTE

)tg()()'tg()(' bwafaf uuuc

ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO

ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO

EQUILIBRIO DE MOMENTO

EQUILIBRIO DE FUERZAS

NfWaA

RuuNRc

FSxLL

b

a

b

w

m

)'tg()'tg()tg(

1)'tg()tg(

'

)sen(

)'tg()cos()'tg()tg(

1)'tg()tg(

)cos('

NA

uuNc

FSL

b

a

b

w

f

ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO

INFLUENCIA DE PARAMETROS Y FS

)tg('tg' bwaanm uuuc

FSS

FS

FSu

FSu

FSc

XXWN

bw

baLR

'tgsencos

tgsen

tg'tg)sen(sen'

dydxvdydxdzz

vv

tV

ww

ww

PERMEABILIDAD EN SUELOS NO SATURADOS

Conservación de Masas

zk

czu

zk

kc

zu

ct

u w

g

ww

w

wvww

vw

1

2

2

gmk

cw

wwv 2

2

1m

cg

Ecuación Diferencial Básica

Parámetros deformacionales

Contenido volumétrico de aguacondición de contorno b(x,t)

Potencial hidráulicoCondición de contorno b(x,t)

Contenido volumétrico de aguab(x,t)

Cambios contenido volumétricode agua (x,t) / t

Flujo de aguaJ(x,t)

Gradiente Potencial hidráulico(x,t)

Succión sin cargah(x,t,,e,...)

Presión de porosu(x,t,,e,,...)

Potencial hidráulico(x,t, ,e,,...)

Tensión conductividadHidráulica ku (x,t,h,e,...)

Relación de vacíose(x,t)

Cambios Relación de vacíose(x,t) / t

Tensión de deformación(x,t)

Condición de bordeDesplazamientos db (x,t)

Estructura

Módulo volumétricoke(x,t, , máx,, , máx,h...)

Módulo de corteG (x,t, , máx,, , máx,h...)

Tensión de corte (x,t, , máx,, , máx,h...)

Tensión normal t

Tensor de tensiones(x,t)

Tensor efectivo de tensión(x,t,u,e, )

Condición de contornoen tensiones b

MODELO DE FLUJO DE AGUA NO ESTACIONARIO

Proceso mecánico o hidráulico independienteAcoplamiento debido a cambio en porosidad o potencial hidráulicoAcoplamiento debido a procesos de corte o falla

MODELO DE TENSIONES Y DEFORMACIONES CUASIESTATICO