3 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA EXPERIMENTAL. EQUIPOS Y METODOLOGÍA.

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1 3 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA EXPERIMENTAL. EQUIPOS Y METODOLOGÍA. 3.1 Objetivos y descripción generl de los ensyos En el estudio experimentl se hn empledo mteriles limo rcillosos procedentes de dos entornos diferentes que son: el vlle de l Arnyó junto l futur pres de tierrs de l Albgés y el cnl Segrr-Grrigues; mbos mteriles hn sido crcterizdos en el cpítulo 2. Los objetivos del estudio experimentl bsdos en los diversos ensyos de lbortorio relizdos son básicmente el determinr ls propieddes mecánics: el colpso, l resistenci y l compresibilidd de los mteriles, sí como ls propieddes hidráulics de los mteriles procedentes de los dos entornos nteriormente citdos estudiándose el estdo nturl y el estdo compctdo de los limos. Así pues, se pueden distinguir básicmente dos grupos de ensyos: Ensyos mecánicos Ensyos hidráulicos En los ensyos mecánicos, cuyos resultdos están descritos en el cpítulo 4, encontrrímos los ensyos edométricos de inundción sturd y bjo control de succión, medinte los cules se determin l colpsbilidd de los limos, deformbilidd y compresibilidd, demás de lgunos prámetros hidráulicos (permebilidd de limos no sturdos, l prte de succión bj de l curv de retención). Tmbién hllrímos los ensyos de resistenci, como el corte directo y el trixil. En el corte directo se buscn básicmente los prámetros de cohesión y ángulo de fricción intern. En los ensyos hidráulicos, cuyos resultdos están descritos en el cpítulo 5, se encuentrn los ensyos psicrométricos que junto con los edómetros de succión controld se form l curv de retención de gu (que relcion el contenido de humedd y l succión). El nálisis de los dtos de los ensyos edométricos con succión controld permite l obtención de l permebilidd pr diferentes estdos de sturción. Los ensyos edométricos de succión controld y los ensyos en el psicrómetro (SMI) se hn efectudo en un sl del Lbortorio del deprtmento de Ingenierí del Terreno de l UPC. Los equipos quedn isldos de vibrciones, protegidos de los ryos solres, fuentes de clor y corriente de ire. L tempertur de est sl está controld 22±1ºC y un humedd reltiv de 50%. 13

2 3.2 Equipos utilizdos y metodologí experimentl Ensyo edométrico. Equipo de Bishop y metodologí experimentl Los ensyos edométricos se hn relizdo en un equipo edométrico Normtest (tipo Bishop), con ls siguientes crcterístics (ver Figur 3.1): Anillo edométrico de 50/70 mm y 20 mm de ltur. Crg verticl plicd por plncs de brzo vrible. Desplzmiento verticl medido medinte un micrómetro con un resolución de 3 µm o, lterntivmente, con un LVDT con un resolución mejor de 1 µm. El procedimiento experimentl sigue los criterios estblecidos en l norm ASTM D Ls fses típics de los ensyos fueron ls siguientes: Fse de crg en condiciones prcilmente sturd l humedd de óptim de compctción (muestrs compctds de limo rcilloso del Cnl Segrr-Grrigues) o l humedd nturl (muestrs de limo rcilloso del Cnl Segrr-Grrigues y de l Pres de l Albgés); se crg en etps que se mntienen durnte 24 hors. Fse de sturción. L muestr compctd o en condiciones nturles se inund bjo un tensión efectiv verticl constnte (50 y 100 kp pr ls muestrs de limos compctdos del Cnl Segrr-Grrigues; 200 kp pr l muestr de limo del Cnl Segrr-Grrigues en condiciones nturles; 100, 200, 400 y 600 kp pr ls muestrs de limo de l Pres del Albgés en condiciones nturles). L durción de est fse es de 24 hors. Fse de crg/descrg en condición sturd. L muestr, doblemente drend, se crg y posteriormente se descrg en etps que se mntienen durnte 24 hors. Figur 3.1: Equipo edométrico Normtest (tipo Bishop) durnte l relizción de un ensyo. Al inicio de los ensyos en el edómetro, un vez situd l muestr en el equipo se colocb un pequeño peso pr que el émbolo hicier contcto con l muestr ntes de l plicción de los esclones de crg. Tmbién se protegí l muestr y el recipiente con el plástico pr evitr un posible perdid de humedd en l rm de crg prcilmente sturd pr que mntuvier en lo posible ls condiciones iniciles (ver Figur 3.1) 14

3 3.2.2 Ensyo edométrico con control de succión. Equipo y metodologí experimentl Metodologí experimentl. Técnics experimentles ctules El estudio de suelos no sturdos en el lbortorio h experimentdo un crecimiento importnte en ls últims décds. Se hn credo distintos equipos y nuevs técnics pr mejorr el conocimiento de los suelos, que hn permitido con el tiempo imponer ls muestrs tryectoris de tensiones succión controld. En este prtdo hy un breve descripción de ls técnics de control de succión que se hcen servir en l ctulidd. Como los ensyos edométricos efectudos en l tesin el control de succión se reliz con l trslción de ejes profundizndo en sus vrintes y funcionmiento. Ensyo succión controld L myor prte del conocimiento del comportmiento mecánico y hidráulico de los suelos no sturdos proviene del estudio en el lbortorio. L problemátic más grnde que hy l hor de relizr los ensyos succión controld se centr en medir l succión. Es decir, medir l presión intersticil negtiv desrrolld en el menisco gu-ire. Pr solucionrlo se imponen diferentes esclones de succión durnte el ensyo y se mntienen constntes hst conseguir un vrición estcionri del contenido de gu de l muestr. En l Figur 3.2 se resumen ls diverss técnics experimentles que existen pr controlr l succión presentds por Gens y Romero (2000). Diferencin entre ls que se control l succión totl (trnsferenci de vpor) y ls que se control l succión mtricil (trnsferenci de gu líquid). En l Figur 3.2 tmbién se indic el rngo de presiones con que se puede trbjr y el tiempo que se trd en conseguir el equilibrio. Pr controlr l succión mtricil existen dos técnics: l bsd en el principio osmótico y l de trslción de ejes. En l tesin se h trbjdo con l trslción de ejes, que continución se detll. Trslción de ejes L trslción de ejes es l técnic más empled dentro del método de control de succión con predominio de trnsferenci de gu líquid. Un modificción de est se h hecho servir en el tesin. Este método experimentl se bs en l técnic introducid por Hilf (1956) pr medir presiones de gu en suelos prcilmente sturdos con contenido de ire, generlmente con S r <0.95, medinte el incremento de l presión de ire. Fredlund y Morgenstern (1977) lo evluron pr un rngo del grdo de sturción de S r entre 0.76 y 0.95, obteniendo un resultdo stisfctorio. Trntino y Mongiovi (2000) l estudiron pr un S r entre 0.56 y Existen dos técnics pr plicr l trslción de ejes: l bsd en l sobrepresión de ire, y l bsd en l subpresión de gu. En l primer se mntiene l presión de ire constnte e igul cero, controlndo l succión prtir de un column de gu que introduce presiones de gu negtivs o igules cero en el sistem. Por tnto, d un succión igul o myor cero. En l segund técnic l presión de gu es nul y constnte, controlndo l succión prtir de compresores que introducen presiones de ire positivs o igules cero en el sistem que dn succiones igules o myores cero. En los ensyos de l tesin 15

4 se h empledo l técnic bsd en l subpresión de gu, emplendo en lgunos csos presiones de gu myores cero y siempre constntes. Figur 3.2: Técnics experimentles de plicción de l succión (Gens y Romero, 2000) Los dos elementos más utilizdos pr l seprción de los fluidos mnteniendo l continuidd son l membrn sturd de cetto y l cerámic de lto vlor de entrd de ire (AVEA). Este último sistem es el empledo en l tesin, y que l membrn de cetto es más compresible, menos durder frente los tques químicos y biológicos y present myor difusión de ire que l lrg puede provocr l pérdid de continuidd del sistem de gu. Mientrs ls cerámics de AVEA típics permiten trbjr con un rngo de succión entre 0.01MP 1.5MP, el cetto de celulos puede llegr los 7MP. En los ensyos de succión controld por subpresión de gu l muestr se coloc sobre un piedr poros de AVEA permitiendo plicr l presión tmosféric en el gu de l muestr u w =0 (presiones reltivs). L otr componente de l succión, presión de ire, se impone plicndo en l prte superior de l muestr un presión de ire myor cero u >0. Este ensyo posibilit mntener l humedd constnte si se just l presión de gu de form que no hy intercmbio de gu. L limitción del rngo de succión con que se puede trbjr viene impuesto por ls crcterístics de l piedr poros de AVEA. 16

5 Ls problemátics más importntes en l plicción de l técnic de trslción de ejes hcen referenci l control de l humedd reltiv, l cumulción de ire disuelto bjo los elementos seprdores de presiones de fluidos y l cumulción de ire en el sistem de gu Equipo edométrico con control de succión El edómetro es un prto empledo en los lbortorios geotécnicos pr el cálculo de sientos del terreno. Generlmente, l deformción lterl es nul. En los ensyos con control de succión se impone externmente l crg verticl σ v, l presión de ire u y l presión de gu u w. Los equipos edométricos con control de succión utilizdos en l tesin l controln con el principio de trslción de ejes, plicndo l técnic de subpresión de gu (ver prtdo ). El edómetro está formdo esencilmente por un nillo donde se coloc l muestr situd entre dos piedrs poross que l comprimen y donde se puede medir el desplzmiento reltivo que existe durnte el proceso. L deformción verticl de l muestr se puede medir con un micrómetro situdo sobre el pistón y fijdo un portmicrómetro unido l bse de l célul. L precisión del micrómetro puede llegr mm. Célul edométric y equipos uxilires L célul edométric const de 3 cuerpos principles de cero que quedn unids medinte junts tórics segurndo l estnqueidd. 1-Bse metálic, donde en l zon centrl se sitú l piedr poros de lto vlor de entrd de ire (AVEA). Sobre l piedr poros se sitú un nillo port muestrs de diámetro 50mm y ltur de 20mm. Ls plcs poross sirven pr trnsmitir l crg l muestr y permiten su drenje. 2.-Un nillo externo que se une l cuerpo inferior. 3.-Sobre el nillo externo se coloc un cuerpo superior. Form un cámr que contiene el ire presión que se plic sobre l muestr grcis un conducto interno del pistón. Medinte el pistón tmbién se plic l crg verticl de form uniforme sobre l muestr. Sobre el pistón de crg se coloc el micrómetro. Se utilizó un micrómetro con un recorrido de 6 mm y un resolución de mm. El sistem de presión de gu lo formn el medidor de ls vriciones de volumen de gu, l trmp de ire, el recipiente de gu y el ltímetro donde se coloc el recipiente (ver Figur 3.3). Los cmbios de succión provocn el secdo o humedecimiento de l muestr ensyd quedndo reflejdo en el medidor de ls vriciones de volumen de gu. El medidor está grdudo cd 0.02ml y tiene un cpcidd de 6.50ml. Hy situdo un sistem by-pss de válvuls en l bse del medidor de volumen de gu. L trmp de ire tiene l función de cpturr el posible ire que pued existir en el sistem de presión de gu. El recipiente de gu mrc l ltur de l column de gu. El ltímetro sirve pr colocr el recipiente de gu un ltur conocid. El sistem de presión de ire está compuesto por el trductor de presión, los reguldores y los tubos de 4mm de diámetro. Permite plicr l crg verticl y l presión de ire l muestr. 17

6 El trductor de presión se utiliz pr medir l presión de ire que se plic en l muestr directmente o l presión del pistón. Lleg medir un presión de 200kP con un resolución de 1kP. L precisión del trductor es generlmente del 0.1% del rngo, por tnto es de 0.2kP. L clibrción del trductor de presión del equipo se efectuó con el mnómetro ptrón del lbortorio. El sistem de ire está formdo por dos reguldores. Uno sirve pr plicr l presión del pistón, mientrs que el otro se utiliz pr introducir l presión de ire en l muestr. Figur 3.3: Sistem de presión de gu. De izquierd derech son el medidor de vriciones de volumen de gu, l trmp de ire y el equipo pr plicr l ltur de gu (recipiente y ltímetro). Montje experimentl del equipo edométrico El edómetro de succión controld empledo es el utilizdo por Romero (1999). Los elementos que formn el equipo edométrico de succión controld por subpresión de gu (u w constnte) son l célul edométric, el micrómetro, el medidor de vriciones de volumen de gu, el sistem de presión de ire y el sistem de presión de gu (ver Figur 3.4). L succión se impone vrindo l presión de ire y plicndo un presión de gu constnte. Con este equipo se relizron los ensyos con un rngo de succión inferior 80 kp. En l Figur 3.5 se observ el equipo empledo. Antes de efectur un nuevo ensyo es recomendble tomr diverss precuciones pr el buen funcionmiento del equipo. Los circuitos de gu hn de estr llenos de gu eliminndo el posible ire que pued existir cumuldo. El medidor de volumen de gu se h de posicionr con suficiente recorrido. Los circuitos de ire hn de estr totlmente secos y l piedr poros de AVEA h de estr totlmente sturd de gu. L piedr poros superior se h de posicionr horizontl y segurndo el contcto con el pistón. El micrómetro se h de colocr bien fijdo y con el suficiente recorrido pr poder medir ls deformciones. Los tornillos se hn de pretr de form eficiente. 18

7 Figur 3.4: Equipo edométrico utilizdo. En el centro está el edómetro montdo, en el fondo el sistem de presión de ire y en l izquierd el medidor de vriciones de volumen de gu u σ v uw= Micrómetro. 2. Membrn. 3. Bse suelo 4. Piedr poros. 5. Suelo. 6. Piedr poros AVEA. 7. Mnómetro. 8. Reguldores de presión de ire. 9. Suministrdor de ire. 10. Trmp de ire. 11. Medidor del contenido de volum de gu. 12. Recipiente de gu. Figur3.5: Equipo edométrico de succión controld por subpresión de gu. 19

8 Corrección l presión del pistón Debido que l presión sobre el pistón medid con el trductor no se plic en tod el áre del pistón de bronce, y que en l prte intern del disco existe un cilindro que pone en contcto l muestr con el exterior (Figur 3.6) se h de relizr un corrección. Si definimos A m como el áre de l sección trnsversl del cilindro verticl interno del pistón, A p como el áre de l bse del pistón y A M como el áre de l muestr se obtiene que[3.1][3.2]: σ C ( A P A m ) = u A P + ( σ V u ) A M [3.1] ( σ u ) A A P m P V = σ C u [3.2] A M A M A Figur 3.6: Esquem del cilindro del equipo edométrico. Como l muestr y l bse del pistón tienen l mism áre A M =A P l ecución qued trnsformd en [3.3]: A m ( σ V u ) = σ C 1 u A [3.3] M El edómetro utilizdo en los ensyos tení ls siguientes crcterístics: A m =0.785cm 2 (φ=1cm) y A P =19.635cm 2 (φ=5cm). Así pues, se obtiene que l relción entre l presión del pistón y l crg verticl corresponde l expresión siguiente[3.4]: ( σ V u ) = 0.96 σ C u [3.4] Crcterístics generles de ls piedrs poross de lto vlor de entrd de ire AVEA Ls piedrs poross de cerámic de AVEA se utilizn desde hce décds en los ensyos de succión controld. Ls propieddes físics y geométrics de l piedr poros, un vez sturd, permite plicr un diferencil de presión entre l prte superior donde se plic l presión de ire u y l prte inferior donde se plic l presión de gu u w sin que se desture (Figur 3.7). El vlor máximo de este diferencil de presiones entre el ire y el gu necesri pr que el ire penetre en l piedr poros y se desture recibe el nombre de Alto Vlor de Entrd de Aire (AVEA). 20

9 Est propiedd es l cus de su importnci pr plicr l técnic de trslción de ejes, y que permite imponer presiones de gu menores que l presión de ire sin perder l continuidd del gu. u Alçd u w Diàmetre Figur 3.7: Presiones plicds sobre l piedr poros. Ls piedrs poross de cerámic de AVEA se crcterizn por presentr un porosidd donde los poros más grndes osciln entre µm y un porcentje del volumen totl entre el 31-50%. El vlor de entrd de ire oscil entre brs dependiendo del tipo de cerámic. Propieddes geométrics y hidráulics de l piedr poros de AVEA. En los ensyos se utilizó únicmente un piedr poros de lto vlor de entrd de ire, cuys propieddes geométrics se presentn en l Tbl 3.1: Tbl 3.1: Propieddes físics de l piedr poros de AVEA utilizd en los equipos edométricos. Piedr poros Altur (mm) Áre (cm 2 ) Límite de poros (µm) Cerámic 7,4±0,05 22,062 cm Pr el cálculo de l permebilidd de l piedr cerámic, se relizron 2 ensyos plicndo l presión de 50kP. Pr l relizción de los ensyos de l piedr cerámic se sturron ls piedrs poross directmente en el edómetro. Un vez montdo el edómetro se colocó un cntidd de gu conocid y se plicó l presión, midiendo el tiempo necesrio pr que el gu fuer expulsd. A prtir del volumen de gu expulsd y el tiempo se obtiene el cudl Q. A prtir del cudl Q y de ls relciones mtemátics [3.5],[3.6] y [3.7] se puede clculr l permebilidd K medinte l fórmul [3.8]: h i = L [3.5] Q = v A [3.6] Drcy : v = K i [3.7] Q Q Q = = = [3.8] i A h h π d A L L 4 K 2 21

10 donde y es el grdiente de presiones, A es el áre de l piedr poros (d el diámetro y L l ltur) y Q el cudl. En el Anexo 3 se muestrn l Figur K_1 y l Figur K_2 donde se representn ls conductividdes hidráulics sturds de l piedr cerámic l presión de 50kP medinte l relción volumen de gu que ps por el disco prtido por el áre del disco (cm 3 /cm 2 )y el tiempo (s) que se hn obtenido en los dos ensyos de permebilidd. En l Tbl 3.2 se resumen los resultdos de conductividdes hidráulics sturds l presión de 50kP en l piedr cerámic ensyd. Tbl 3.2: Conductividd hidráulic sturd de l piedr poros cerámic de AVEA un presión de 50kP en los ensyos relizdos. K: Conductividd hidráulic Ensyo sturd 1 5,32x10-6 cm/s 2 4,98x10-6 cm/s K: Conductividd hidráulic sturd medi 5,15x10-6 cm/s Comprobción del vlor de entrd de ire de l piedr poros de AVEA Un vez l piedr poros de lto vlor de entrd de ire h sido sturd por gu, se puede comprobr que diferencil de potencil entre el ire y el gu resiste. Un form de comprobrlo serí colocndo un cntidd de gu conocid sobre l piedr poros de AVEA y plicndo un presión fij. Si l piedr resiste l presión plicd sin desturrse un vez h drendo l cntidd de gu conocid, se obtendrá un cot inferior del vlor de entrd de gu. Por el contrrio, si el sistem fllse y se desturse l piedr un presión dd, tendrímos un cot superior. Se relizó un ensyo plicndo un presión de 80kP l piedr poros cerámic. Se observó que un vez expulsd l cntidd de gu colocd, el medidor de volumen continub mostrndo slid de gu. Así pues, l piedr poros se estb desturndo. Su vlor de entrd de ire er inferior 80kP. Se relizó otr comprobción plicndo est vez un presión de 60kP l piedr cerámic. En est ocsión, un vez expulsd l cntidd de gu colocd sobre l piedr, se freno l slid de gu. L piedr cerámic hbí selldo correctmente. Por tnto, l piedr cerámic segur un vlor de entrd de ire de 60kP Ensyo Psicrométrico. Concepto de succión. Curv de retención. Equipo y metodologí experimentl Concepto de succión El termino de succión o potencil de gu design l integrnte del estdo de tensiones que tiene en cuent los efectos de superficie cpces de retener gu dentro de l estructur del suelo (Blmced, 1991). L succión totl de un suelo Ψ está formd por l sum de dos componentes: l succión osmótic Π y l succión mtricil s [3.9] (Alonso, Gens y Hight, 1987). Ψ = Π + s [3.9] L succión osmótic Π está relciond con ls fuerzs que son fruto de l repulsión osmótic originds entre ls prtículs debido l presenci de sles en el gu [3.10]. Π = -Ψ Π γ w [3.10] 22

11 L succión mtricil es l componente principl de l succión y está relciond con su potencil [3.11]. -Ψ m γ w = s = u - u w [3.11] L succión mtricil se origin en l tensión superficil que se produce en los meniscos cpilres cus de l diferenci entre l presión de ire y l de gu, y en ls fuerzs de bsorción que ejerce l superficie de ls prtícul del suelo sobre ls moléculs de gu. En estos 2 spectos influye l distribución, form y l medid de los poros. Est componente es l responsble de los cmbios en el comportmiento tenso-deformcionl de los suelos no sturdos (Alonso, Gens y Jos, 1990). Un interpretción típic de l succión mtricil es l socid los fenómenos de cpilridd del scenso de gu trvés de pequeños poros o conductos delimitdos dentro del esqueleto sólido. L relción entre el rdio del menisco y l diferenci entre l presión de ire y l de gu viene determind por l ley de Jurin [3.12]: 2σ cosθ u - u w = [3.12] r donde u es l presión de ire, u w l presión de gu, σ es l tensión superficil en el contcto gu-ire y θ es el ángulo de contcto entre el menisco y l prtícul sólid. Curv de retención L comprensión del comportmiento de un suelo no sturdo se encuentr en l relción entre el gu y el ire. L curv de retención describe est relción considerndo el contenido de gu (volumétrico, grvimétrico o grdo de sturción) con l succión s. Observndo l curv de retención se determin que l secr un muestr sturd ument l succión, mientrs que l sturrl, y se medinte fenómenos de infiltrción o de scensión cpilr, est disminuye hst llegr un succión nul. Generlmente se representn dos curvs de retención debido que un mismo suelo, con idéntic humedd, present succión diferente según l histori de secdo y/o humedecimiento. Se hbl entonces de curv de retención de secdo y de curv de retención de humedecimiento. Pr obtener l curv de secdo, se stur totlmente l muestr (succión nul) y se sec, mientrs que pr obtener l curv de humedecimiento se prte desde l muestr sec (succión cercn 100MP un humedd reltiv del mbiente del 50%) y se v mojndo hst sturrl. Ls vribles que se controln son l succión y el contenido de gu de l muestr. Como l medid de l succión es muy complicd se opt por imponer esclones de succión y clculr l humedd obtenid. Los distintos esclones de succión mrcrín unos puntos en l gráfic y justndo los prámetros se obtendrí l curv de retención. En el cso de suelos finos compctdos, existe un zon de l curv de retención donde no influye prácticmente l densidd inicil; está zon es l zon de succión (s) más lt y humedd (w) más bj. En cmbio, existe otr zon de l curv con succión más bj que está clrmente fectd por l densidd inicil de l muestr; en este cso, un suelo con un humedd determind, l succión (s) es ms pequeñ cunto myor es l densidd (menor índice de poros, e). 23

12 Ensyo Psicrométrico El vlor de l succión del gu en el suelo, en equilibrio con un mbiente de ire húmedo, está ligdo termodinámicmente l vlor de l humedd reltiv de dicho mbiente. L expresión que relcion mbs mgnitudes es l Ley psicrométric [3.13] (Romero, 2001): MRT w Ψ h r = e [3.13] donde h r = humedd reltiv M w = Peso moleculr del gu (0.018 kg/mol) Ψ = succión totl del gu (MP) R = Constnte universl de los gses (8.3143x10-3 MP kg/k mol) T = Tempertur (K) Por tnto, un medid de l humedd reltiv del ire en contcto con el gu de los poros del suelo proporcion inmeditmente el vlor de l succión. L medid de l humedd reltiv se reliz medinte l técnic psicrométric que consiste básicmente en obtener l diferenci de temperturs entre un termómetro seco, situdo en el mbiente cuy humedd quiere medirse, y un termómetro húmedo, que está rodedo de gu evporándose de form continu. El clor de vporizción hce que desciend l tempertur del termómetro húmedo en form proporcionl l diferenci entre l presión de vpor en el mbiente y l presión de vpor en condiciones de sturción de éste (humedd 100%). El psicrómetro utilizdo pr l relizción de dicho ensyo es el desrrolldo por Soil Mechnics Instrumenttion (SMI), bsdo en l medid de l tempertur medinte trnsistores y es un instrumento de medid de l humedd reltiv del ire en un espcio confindo. El psicrómetro const de 3 prtes: - cámr térmicmente isld - probets psicrométrics - cj de pntll isld de slid y lectur de medids. Este modelo, disponible en el lbortorio, const de 12 probets pr relizr el ensyo simultánemente en tods ells y l cj de lecturs posee igul número de cnles de slid de lectur. L Figur 3.8 y l Figur 3.9 muestrn el equipo psicrométrico utilizdo en el lbortorio. Al finl del ensyo, l diferenci de lecturs entre l inicil y l finl nos d un cntidd de milivoltios (mv) que l entrr en l gráfic o l sustituirlos en l ecución clibrd correspondiente cd uno de los cnles de ls probets obtenemos l succión totl (Ψ). En ls Figurs se represent l succión totl (Ψ) como l succión mtricil (s) desprecindo el vlor de l componente osmótic (Π). Previmente l ensyo, el psicrómetro debe hber sido puesto cero, consistiendo est operción en utilizr como muestr gu destild y llevr tods ls medids iniciles un vlor estble pr tomrlo como referenci o vlor inicil. Después de colocr ls muestrs 24

13 en el prto se dej equilibrr ls lecturs de nuevo en un intervlo de tiempo de proximdmente un hor y se relizn ls lecturs finles. Figur 3.8: Probet psicrométric, sensores (termómetro seco y termómetro húmedo ) y recipiente pr compctción de muestrs de limo rcilloso. Figur 3.9: Cámr térmicmente isld, probets psicrométrics y voltímetro. En dicho ensyo se pretende relizr l curv de retención del limo rcilloso en un tryectori de secdo y humedecimiento. Est informción será de utilidd pr definir l relción entre el contenido de humedd y l succión, que es l vrible tensionl uxilir utilizd por el modelo plicdo en el cpítulo 7 (Alonso y Romero, 2003 b). Conjuntmente con los otros ensyos, permite evlur ls propieddes de colpsbilidd, l igul que los cmbios de compresibilidd y resistenci bjo diferentes niveles de sturción (o succión) Ensyo de corte directo. Equipo y metodologí experimentl El presente ensyo tiene por objeto l determinción de los prámetros resistentes, cohesión c y ángulo de rozmiento interno φ de un suelo sometido esfuerzo cortnte. Se utiliz un equipo de corte directo, donde un probet de suelo de form cilíndric que se encuentr restringid lterlmente por un pred rígid, se cort lo lrgo de un plno horizontl mientrs se encuentr sometid un presión norml dicho plno. El ensyo se reliz en un equipo Wykehm Frrnce WF (Figur 3.10). Ls crcterístics más importntes de dicho equipo son ls siguientes: Cj de corte de 60 mm de diámetro y 25 mm de ltur. L crg verticl se plic con un sistem de plncs, siendo recomendble no superr los 500 kp. 25

14 L medid del desplzmiento verticl y horizontl se reliz mendinte un LVDT, con un resolución de 1 µm, conectdo un sistem de dquisición utomático. El desplzmiento horizontl plicdo en l prte inferior de l muestr está controldo por un motor, que permite velociddes entre 1 µm /min y 1.2 mm/min. El desplzmiento horizontl máximo es de 7 mm. L fuerz tngencil se control por un célul de crg de 1 kn de cpcidd, que se lmcen en el rchivo de resultdos con un precisión de 0.1 %FS. El tipo de ensyo efectudo h sido consoliddo-drendo (CD), en el cul se plic l tensión norml, permitiendo el drenje del suelo hst finlizr l consolidción primri. A continución se procede l rotur de l probet un velocidd lo suficientemente lent como pr que no se originen presiones intersticiles, permitiendo el libre drenje del gu de los poros. De este modo se obtienen los prámetros resistentes efectivos. El procedimiento experimentl sigue los criterios estblecidos en l norm ASTM D Ls fses típics de los ensyos de corte fueron ls siguientes: Fse de sturción. L muestr compctd se inund bjo un tensión efectiv verticl de (σ v -u w ) o = 20 kp. Fse de compresión verticl. L muestr se crg hst l tensión efectiv verticl previ l etp de corte (σ v -u w ) f. El periodo de consolidción es de 1 dí. Fse de corte. L muestr compctd se somete un umento progresivo de l tensión tngencil un velocidd de desplzmiento horizontl constnte de 5 µm/min hst un desplzmiento máximo de 7 mm. El período de corte drendo es de 1 dí. Se registrn ls evoluciones temporles de desplzmiento verticl, de desplzmiento horizontl y de tensión tngencil. Figur 3.10: Detlle del equipo de corte directo Ensyo Trixil CIU. Equipo y metodologí experimentl Los ensyos trixiles CIU con medición de presión de poros en l etp de rotur se hn relizdo en un equipo trixil utomático fbricdo por GDS Instruments Ltd. Ls crcterístics del equipo son ls siguientes (Figur 3.11): L deformción verticl viene impuest por un pistón controldo por un motor pso pso instldo en l bse del equipo. L medid, con un resolución de 1µm, se reliz medinte el conteo de psos que efectú el motor en el desplzmiento del pistón. L fuerz xil se control por un célul de crg intern de 2 kn de cpcidd (< 0.05% 26

15 FS de histéresis y < 0.05% FS de no-linelidd), que está interctundo con dicho motor. Ls presiones de cámr y de gu (col) se plicn medinte dos pistones utomáticos. Éstos se desplzn por un motor pso pso controldo por el ordendor, que permite un control de ls presiones en el rngo de kp con un resolución de 1 kp y un control de flujo de hst 0.5 mm 3 /pso. L presión de gu/col (conectd l cbezl inferior), l presión de cámr y l presión de poros (est últim conectd l cbezl superior) se miden con trnsductores de presión (<0.1% FS de histéresis y no linelidd: 2 kp). Todos los trnsductores de presión y desplzmiento, sí como los pistones que suministrn presión, están conectdos un sistem de dquisición de dtos que permite poner cero todos los trnsductores, controlr ls diferentes etps del ensyo por ordendor, progrmr múltiples tryectoris tensionles y lmcenr en tiempo rel ls diferentes vribles del ensyo pr el posterior procesdo de dtos. Ls probets utilizds fueron de proximdmente 38 mm de diámetro y 76 mm ltur. Ls fses típics de los ensyos CIU fueron ls siguientes: Etp de sturción. L presión de confinmiento se increment hst 540 kp. El extremo inferior de l muestr se conect l pistón utomático, que mntiene un presión de col de 500 kp. El extremo superior se mntiene un presión de cbez de 400 kp, segurndo el vnce del frente de hidrtción desde l bse. L presiones se incrementn linelmente con el tiempo un velocidd promedio de 10 s/kp. Consolidción isótrop. L tryectori se reliz en condiciones drends. Durnte este tiempo se mntiene un presión de gu intersticil de 500 kp en l bse de l muestr. El proceso de crg se interrumpe de form utomátic pr disipr el exceso de presión intersticil, cundo dicho exceso entre l bse drend y el cbezl sin drenje super los 20 kp. El objetivo de est fse del ensyo es lcnzr ls tensiones efectivs especificds, previs l etp de rotur. Rotur no drend. Ls conexiones de bse y de cbezl se mntienen cerrds. El cbezl está conectdo un trnsductor de presión, que permite registrr los cmbios de presión de poros. Se h seguido un procedimiento de deformción controld 10 mm/h hst lcnzr un desplzmiento máximo de 15 mm. Figur 3.11: Equipo trixil utomático GDS Instruments Ltd. 27

16 3.2.6 Ensyo de dispersbilidd por tubificción (pinhole test). Equipo y metodologí experimentl El ensyo de dispersbilidd por tubificción se utiliz pr identificr suelos rcillosos dispersivos o ltmente erosionbles. Consiste en hcer circulr gu trvés de un orificio prcticdo lo lrgo de l muestr, observndo el mteril rrstrdo y el cudl de gu circulnte. Los ensyos relizdos siguen los criterios estblecidos en l norm NLT- 207/91. Pr l relizción de este ensyo, se coloc horizontlmente el equipo con el tubo de slid del depósito l nivel del eje de l célul (Figur 3.12). Se bre l conexión entre el depósito de crg constnte y l célul, grntizndo un ltur piezométric de 5 cm, que se mide con el tubo uxilir de medid del nivel piezométrico. Al slir l primer ms de gu por el tubo, se pone en mrch el cronómetro registrndo el volumen de gu recogido los 2, 4, 5, 6, 8 y 10 minutos (se relizron registros cd 15 segundos pr precir posibles cmbios en el cudl), sí como el estdo de turbidez. El volumen de gu de slid se registr con un blnz electrónic. En función de l turbidez del gu se repite el proceso pr los niveles piezométricos 18, 38 y 102 cm. Un vez finlizdo el ensyo se relizrá el clculo del cudl, el estdo de turbidez, φ del orificio y form del mismo; se clsificrá según l tbl 1 presente en l norm NLT Figur 3.12: Esquem de montje y detlle de l célul un vez montd. 28