Ensayo de expansión en cámara triaxial

José Medina

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Laboratory Testing

ABSTRACT: A procedure for the test of expansive soils in the triaxial compression test is presented. The method offers the following advantages: it takes into account the state of the confining-stress of the field`s soil; it permits the soil to deform in three directions and the test specimen to fail by shear strength; lastly, it permits a clear definition of the stress of the soil fail by shear and lateral deformation. In addition, this test offers a better approximation to reality compared with the test in which the material is confined within a metallic ring. Based on the results obtained with the triaxial compression test, a methodology is presented for realizing the stability analysis of a build foundation upon an expansive soil.

RESUMEN: Se expone un procedimiento para el ensayo de suelos expansivos en cámara de compresión triaxial. El método presenta las siguientes ventajas: toma en cuenta el estado de confinamiento de la masa de suelo en el campo; se permite que la probeta se deforme en tres direcciones y que ésta falle por resistencia al esfuerzo cortante; se define de manera clara el esfuerzo de falla del material por esfuerzo cortante y deformación lateral; además este ensayo ofrece una mayor aproximación a la realidad si se compara con el ensayo en el que se confina al material en un anillo metálico. Por otra parte, con base en los resultados obtenidos en el ensayo en la cámara triaxial, se expone una metodología para efectuar el análisis de estabilidad de una cimentación desplantada sobre un suelo expansivo. 1 INTRODUCCIÓN Los suelos expansivos son característicos de las zonas áridas y presentan la propiedad de experimentar cambio de volumen al variar su contenido de agua. Cuando estos suelos absorben agua se expanden; y al perder agua se contraen. Estos cambios de volumen van asociados con desplazamientos verticales que dañan las edificaciones construidas sobre ellos. Tradicionalmente estos materiales se han estudiado en el odómetro, en donde se restringe la deformación lateral y se impide a la probeta fallar por cortante y deformación lateral (Jennings, 1961; Zeevaert, 1983; Technical Committee on Expansive Soils, (1993); Pérez y Plascencia, 2005). En este trabajo se expone un procedimiento para ensayar un suelo expansivo en la cámara de compresión triaxial, en donde se permite, tanto la deformación de la probeta en tres direcciones; así como la falla de la misma por resistencia al esfuerzo cortante. Se realizan ensayos de expansión tanto en la cámara de compresión triaxial como en el odómetro. Las pruebas se efectúan en muestras del tipo inalterado de un suelo expansivo de la ciudad de Hermosillo, Sonora, México. Las muestras ensayadas se tomaron lo más cercanamente posible unas de otras. 2. ENSAYOS DE EXPANSIÓN El suelo ensayado presentó las siguientes características: humedad natural de 7.2 %; masa volumétrica natural de 1 850 kg/m3; contenido de arena de 5.2 %; contenido de finos de 94.8 %; límite líquido de 46 %, límite plástico de 25 % y gravedad específica de sólidos de 2.74. El suelo se clasifica de acuerdo con el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos como arcilla de baja compresibilidad (CL). Los ensayos anteriores se realizaron de acuerdo con las normas ASTM (2007). 2.1 Ensayo en cámara triaxial Este ensayo se realiza en la cámara de compresión triaxial, en ensayos del tipo consolidado drenado con esfuerzos controlados. A continuación se describe el procedimiento utilizado para el ensayo del suelo expansivo en la cámara triaxial, (Figura 1): 2.1.1 Primera etapa del ensayo: a) La probeta con su contenido de humedad natural se monta en la cámara de compresión triaxial. b) En la primera etapa del ensayo se aplica el esfuerzo de confinamiento, similar al esfuerzo horizontal al que estaba sometido el material en campo, de acuerdo con la siguiente ecuación: c = ko oz [1] ko es el coeficiente de presión lateral de tierras en reposo. c) Seguidamente se aplica un incremento de carga en el eje vertical, para llevar a la muestra a un esfuerzo vertical similar al de campo: v = oz - oh [2]

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