Suelos expansivos y colapsables

(64.08) Mecánica de Suelos FIUBA

Índice

•  Suelos “especiales” •  Suelos expansivos •  Suelos colapsables •  ¿Cómo distinguir suelos expansivos de

colapsables?

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bles

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

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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

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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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