sábado, 23 de abril de 2011

Ensayo triaxial no consolidado no drenado (UU): Determinar el parámetro de resistencia no drenado cu

A este ensayo se lo denomina también ensayo rápido (Q) donde no se permite en ningún momento el drenaje. La probeta no es consolidada, por lo tanto no se disipa la presión de poros durante la aplicación de la presión isotrópica de cámara s3 en la etapa de saturación.

Después de establecer la presión de confinamiento en la cámara, se conecta la prensa para aplicar la carga axial, se deben tomar lecturas de los deformímetros de deformación y de carga a intervalos regulares, de este último hasta que se produzca la falla o hasta que la deformación alcance un valor considerable (aproximadamente 20%). El incremento del esfuerzo desviador es bastante rápido, lo que permite que no se disipe la presión de poros y los resultados puedan solo expresarse en términos de esfuerzo total. La duración del ensayo es de 10 a 15 minutos.

Este ensayo se usa para determinar el parámetro de resistencia no drenado cu y es adecuado para arcillas saturadas. En condiciones no drenadas, los suelos saturados presentan un esfuerzo de corte crítico que tiende a mantenerse constante para cualquier valor del esfuerzo normal. Un aumento en el esfuerzo axial ocasiona un aumento semejante en la presión de poros, por lo tanto el esfuerzo efectivo normal permanece constante. En una serie de ensayos no drenados efectuados bajo esfuerzos desviadores diferentes en probetas saturadas con el mismo suelo, los círculos de esfuerzos de Mohr para la combinación de esfuerzos de falla describirán la envolvente de falla no drenada como se muestra en la Figura 6.53. La intersección de la envolvente con el eje de corte define el valor de la cohesión no drenada del suelo (cu). Este parámetro de resistencia del suelo aparentemente es constante. Sin embargo, se deben notar dos condiciones importantes relacionadas con cualquier valor observado de cu. Primero el valor es relevante sólo para una masa de suelo sin drenado y segundo que el valor solo corresponde para un determinado contenido de humedad y volumen específico, por lo que se obtendrá un valor distinto para un diferente contenido de humedad y volumen específico.

Figura 6.53. Envolvente de falla no drenado resultante del triaxial UU.

Para poder dibujar el círculo de Mohr de esfuerzos es indispensable determinar los esfuerzos principales s1 y s3. Durante el ensayo triaxial (UU), se recolectan periódicamente valores de los deformímetros que controlan el anillo de carga y la deformación de la probeta (DL). La deformación vertical e, es calculada con la siguiente expresión:

Donde:
e = Deformación vertical del espécimen de suelo.
ΔL = Deformación del espécimen registrado por el deformímetro.
L0 = Longitud inicial del espécimen de suelo.

La carga P que transmite el vástago a la probeta de suelo es el producto de la medida que registra el deformímetro ubicado en el anillo de carga multiplicado por el factor de calibración del anillo, es decir:

P = (Lectura del deformímetro)·(Factor de calibración del anillo).

Durante la comprensión el área transversal del espécimen de suelo cambia por lo cual debe ser corregida, se utiliza la siguiente expresión:

Donde:
A = Área transversal corregida.
e = Deformación vertical del espécimen de suelo.
A0 = Área transversal inicial del espécimen de suelo

Figura 6.54. Deformación vertical en función al esfuerzo desviador en un ensayo triaxial UU.

El esfuerzo desviador sd, que actúa en el espécimen  de suelo, será:
La Figura 6.54 muestra la variación de la deformación vertical e en función al esfuerzo desviador, según al Tipo de suelo la curva presentará un valor del esfuerzo desviador de falla (σd)f que será el valor pico (σd)p o el crítico (σd)cr según al caso, donde cualquiera de estos podrá tomarse como el instante de falla. Según la ecuación [6.28] el esfuerzo principal mayor σ1, será:


El esfuerzo principal menor en la falla (s3)f, es la presión de registrada en la cámara triaxial al momento de la falla. Teniendo los esfuerzos principales se grafica el círculo de Mohr de esfuerzos. Aunque basta con obtener un círculo de esfuerzo, es conveniente realizar diversos ensayos (como mínimo 3) para trazar la envolvente de falla con la cual puede determinarse el parámetro de resistencia no drenado.

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