03b suelos expansivos - colapsables.pdf

7/16/2019 03b Suelos expansivos - colapsables.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/03b-suelos-expansivos-colapsablespdf 1/39

Suelos expansivos

(84.08)

Mecánica de Suelos y GeologíaFIUBA



Índice

s

• Suelos “especiales”• Suelos expansivos - c o l a p s a

b l e

• Suelos colapsables

• ¿Cómo distinguir suelos expansivos de e x p

a n s i v o s

colapsables? S u e l o



Suelos de comportamiento“especial” en el edómetro

s

Suelos parcial o totalmentesaturados que aumentan su

- c o l a p s a

b l e

volumen cuando aumenta sucontenido de humedad, acar a constante e

x p

a n s i v o s

Suelos colapsablesSuelos arcialmente

S u e l o

saturados que reducen suvolumen y resistencia cuando

humedad, a carga constante



Suelos de comportamiento“especial” en el triaxial

s

Suelos que poseen unacomponente de la resistencia

- c o l a p s a

b l e

que se pierde con el progreso dela deformación

e x p

a n s i v o s

Suelos que reducen suresistencia con el ro reso de la

S u e l o

deformación



Suelos de comportamiento“especial” en carga cíclicaSuelos licuables s

Suelos que exhiben rigidez y resistencia al corte (casi)nulas cuando se los somete a carga rápida debido a la

- c o l a p s a

b l e

generac n e pres n neu ra por con racc n

e x p

a n s i v o s

S u e l o



Índice

s

• Suelos “especiales”• Suelos expansivos - c o l a p s a

b l e


• ¿Cómo distinguir suelos expansivos de e x p

a n s i v o s




Experiencia de contracción de

s

arcillas

- c o l a p s a b l e

e x p

a n s i v o s

S u e l o



Experiencia de contracción de

s

arcillas


e x p

a n s i v o s

S u e l o



Mecanismo de expansión:

s

estructura interna de arcillas


e x p a n s i v o s

S u e l o

100 μm, 50 μm, 20 μm, 10 μm, 2 μm, 1 μm




s

absorción de agua por ósmosis

- c o l a p s a b l e partícula de

arcilla

e x p a n s i v o s

adsorbidos

concentración

fuerzas

electromagnéticas

S u e l o

decreciente

agua con poca

concen rac n

Ley de Fick:sa e e ca n

o entra el agua




s

absorción de agua por ósmosis

- c o l a p s a b l e partícula de

arcilla

e x p a n s i v o s

adsorbidos

concentración

fuerzas

electromagnéticas

S u e l o

decreciente

agua con pocaentra agua por ósmosis

concen rac n

Ley de Fick:sa e e ca n

o entra el agua



Caracterización de expansividad:

s

Indice de actividadSEDIMENTOMETRÍAS


50

60

70

80

90

q u e p a s a ( % )

El índice de actividadmide la actividad

e x p a n s i v o s

IP 010

20

30

40

P o r c e n t u a l

C-14 0.80 m C-12 0.60 m C-7 0.60 m c-3 0.60 M

S u e l o % 2μ < 110100 Diámetro (mic)

e es a o conpoca cantidad de

,

activa



Caracterización de expansividad:

s

Límite de contracción

- c o l a p s a b l e El límite de contracción es la humedad en la que el

suelo deja de contraer, cambia de color y se des-

e x p a n s i v o s

S u e l o

[ ][ ]% 43.53

% 46.38 43.53% 46.38

LL LC

IP

+= −

+



Caracterización de expansividad:Superficie específica

s

- c o l a p s a b l e Es la relación entre la superficie de una partícula

(m2) y su masa (gr)

e x p a n s i v o s e e gra o e ag omerac n e paque es e

hojas de arcilla

S u e l o

14



Medición superficie específicacon azul de metileno

s

Número (N)


Halo celeste

e x p a n s i v o s

Absorcióntotal

A. metileno enexceso S

u e l o



Medición de succión (matricial ytotal)

s

- c o l a p s

a b l e • Papel filtro calibrado

• 7 días de equilibrio higrotérmico

e x p a n s i v o s

S u e l o

Calibración papel filtro Preparación ensayo



Estudios mineralógicos

s

- c o l a p s

a b l e

Halloysita (grupo kaolín)

• Difracción por rayos X

• Análisis térmico diferencial

e x p a n s i v o s

S u e l o

Montmorillonita (grupo smectita)

Minerales arcillosos Attapulgita (grupo chlorita)



Difracción por rayos X

s

- c o l a p s

a b l e • Se ataca una muestra con rayos α

• Se cuentan las veces que se repite un ángulo de

e x

p a n s i v o s racc n unc n e os m nera es presen es

S u e l o nera es

predominantes

n⋅λ

= 2 ⋅d ⋅senθ ( )(Ley de Bragg)



Capacidad de intercambiocatiónico (CEC)

s

- c o l a p s

a b l e Mide la capacidad de intercambio de iones que

presentan las partículas de arcilla al hidratarse

e x

p a n s i v o s

S u e l o

Cationesintercambiables

CEAC=

Ac

Clasificación s/Pearring – Holt(Cation Exchange Activity)



Coeficiente lineal de extensión(COLE)

s

- c o l a p s

a b l e Mide el cambio volumétrico de una muestra

indisturbada al pasar del estado húmedo al seco

e x

p a n s i v o s

S u e l o

© Peso unitario seco a horno succión 1000 MPa

©dM Peso unitario seco a 33 kPa de succión



Hinchamiento libre

s

- c o l a p s

a b l e Mide el potencial de hinchamiento que experimenta

una muestra parcialmente saturada por hidratación,

e x

p a n s i v o s

S u e l o

Preparación muestra Ensayo



Hinchamiento libre

s

- c o l a p s

a b l e

e x

p a n s i v o s

Fin hinchamiento primario

S u e l o

1 día

n ce e expans ndel ensayo y corregidoal 50% (ASTM D4829).



Hinchamiento libre

Ensayo de expansión libre s

6%

- c o l a p s

a b l e

4%

5%

s i ó n

e x

p a n s i v o s

3% E x p a n

S u e l o

1%

Horas

0%

0 12 24 36 48 60 72



Presión de hinchamiento enedómetro

s

- c o l a p s

a b l e Deformación uniaxial por ingreso de agua libre

Medición directa del potencial expansivo del terreno

e x

p a n s i v o s

S u e l o



Presión de hinchamiento con doble

edómetro s

- c o l a p s

a b l e

e x

p a n s i v o s

S u e l o



Prueba CBR

(California Bearing Ratio) s

- c o l a p s

a b l e Se mide el hinchamiento durante 96hs, bajo una

sobrecarga de diseño

e x

p a n s i v o s e e ec a un ensayo e pene rac n con p s n

normalizado hasta alcanzar 12.7mm de recorrido

S u e l o

Preparación muestra Ensayo (ASTM D1883)



Prueba CBR

(California Bearing Ratio) s

- c o l a p s

a b l e

2.8%

3.2%

ε (%)

CURVA DE EXPANSIÓN - C1 0.20-1.20m

0.5

0.6

σ1 (MPa)

CURVA DE PENETRACIÓN - C1 0.20-1.20m

e x

p a n s i v o s

1.2%

1.6%

2.0%

.

0.2

0.3

0.4

CBR = 4

S u e l o

0.0%

0.4%

0.8%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

tiempo (hs)

0.0

0.1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

δ [mm]

Generalmente se informa el valor CBRara 2.54mm de enetración.

CBR=σ 1δ =2.54mm

6.9MPa

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠⎟⋅100

CBR=σ 1δ =5.08mm

10.3MPa⎝ ⎜

⎠⎟⋅100



Índice

s

• Suelos “especiales”

• Suelos expansivos - c o l a p s

a b l e


• ¿Cómo distinguir suelos expansivos de e x

p a n s i v o s




Estructura de suelos colapsables

s

y mecanismo de colapso

- c o l a p s

a b l e Baja plasticidad (poca actividad

electroquímica)

e x

p a n s i v o s a o gra o e sa urac n ay

tensión capilar)

S u e l o uy a o peso un ar o seco

(alta relación de vacíos)



Estructura de suelos colapsables

y mecanismo de colapso s

El agua rompe los puentes cementantes entrepartículas

- c o l a p s

a b l e

as par cu as caen a una pos c n m s es a e

e x

p a n s i v o s

S u e l o



Un ensayo de campo

• Ensayo 1 s

– carga – inundación - c o l a p s

a b l e

• Ensayo 2, 3 Y 4

– inundación e x

p a n s i v o s

– carga

– inundación S u e l o

• sen am en os na es – colapso (B) / no colapso>

– distintos colapsos(L-F-I): 1.4



Ensayo de colapsabilidad

s

1-Car a inicial P - c o l a p s

a b l e

Esta recta no depende de P3-Imbibición

2-Saturación

e x

p a n s i v o s

4-Colapso primario

-

S u e l o



Suelos colapsables: ensayo

UNCOR1-Carga inicial 2-Saturación 3-Incremento de carga

s


Retoma el comportamiento del mat. e x

p a n s i v o s

intalterado

S u e l o

4-Otros incrementos

( )log /

x

t x y x

y xt t ε ε ε ε = − −⎡ ⎤⎣ ⎦

5-Se miden las pendientes



Suelos colapsables: ensayo

UNCORPfnPfs

s

Humedad natural - c o l a p s a b l e

e x

p a n s i v o s

S u e l o

o enc a men e

colapsables

uto co apsa es



Medidas de diseño para suelos

colapsables s

• Compactación in situ - c o l a p s a b l e

• Fundaciones indirectas e

x p a n s i v o s

S u e l o



Índice

s

• Suelos “especiales”

• Suelos expansivos - c o l a p s a b l e


• ¿Cómo distinguir suelos expansivos de e x p a n s i v o s




¿Cómo distinguir suelos

s

expansivos de colapsables?


e x p a n s i v o s

S u e l o



¿Cómo distinguir suelos

s

expansivos de colapsables?

- c o l a p s a b l e Los suelos expansivos reducen su volumen cuando

se reduce su humedad

e x p a n s i v o s os sue os co apsa es re ucen su vo umen

cuando aumenta su humedad

S u e l o a man es ac n ex er or pue e ser s m ar

El límite líquido permite distinguirlos

• xpans vo > , ωsat <<• Colapsable LL < 35, ωsat ≅ LL



Bibliografía

s

• Básica – Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed.


• Complementaria e

x p a n s i v o s

. . . – Sagüés, P. (2008). Rigidez a baja deformación en el

Pampeano Compactado. Tesis de grado, LMS, FIUBA. S u e l o

– Serigós, P. (2009). Rigidez a baja deformación demezclas de suelo de la Formación Pampeano y

. , , .

– Redolfi. Pilotes en suelos colapsables. Tesis CEDEX

03b suelos expansivos - colapsables.pdf

Documents