caracterizacion y comportamiento de terraplenes en condiciones no saturadas
DESCRIPTION
“El ingeniero que trabaja en suelos debe proyectar su estructura no sólo para las propiedades del suelo existentes al comienzo de la obra, sino también para toda la vida del proyecto de la estructura. Necesita conocer las propiedades del terreno al comienzo de la obra y la forma en que éstas variarán a lo largo del tiempo. Tanto el tamaño y la forma de un depósito determinado como las propiedades mecánicas del suelo que los componen pueden variar de forma significativa. Muchas de estas variaciones se producen independientemente de la actividad humana, mientras que otras se deben a la propia obra”.TRANSCRIPT
CARACTERIZACION Y COMPORTAMIENTO
DE TERRAPLENES EN CONDICIONES
NO SATURADAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA
Area de Geotecnia.Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.
MARCELO E. ZEBALLOS
APLICACIONES DE LA MECANICA
DE LOS SUELOS
NO SATURADOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA
Area de Geotecnia.Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.
MARCELO E. ZEBALLOS
CARACTERIZACION DE LA MECANICA DE SUELOS
MECANICA DESUELOS
SUELOS SATURADOS
ARCILLAS Y
LIMOS
ARENAS YGRAVAS
Presión de Porosuw > 0
LIMOS Y ARCILLAS COMPACTADOS
ARCILLAS DESECADAS
SUELOS RESIDUALES
SUELOS NO SATURADOS
Presión de Porosuw < 0
MECANICA DE LOS SUELOS NO SATURADOS
Presión de poros negativa
Presión Neta Normal(-ua)
Succión Matricial(ua- uw)
N.F.
Presiones Efectivas(-uw)
MECANICA DE LOS SUELOS SATURADOS
SUELO NO SATURADO
SUELO SECODiscontinuidad en Vacíos llenos en sula fase de agua mayoría con aire
FASE DE 2 FLUIDOS Fase de agua Fase de aire continua continuo
ZONA CAPILAR Vacíos llenos en su Fase gaseosa mayoría con agua discontinua
SUELOS SATURADOS
Vacíos llenos de Aire en estado
agua disuelto
Alturas Capilares
Suelo Dio (mm) e hcr (cm) hcr (cm)
Grava gruesa 0,82 0,27 5,4 6,0
Grava arenosa 0,20 0,45 28,4 20,0
Grava fina 0,30 0,29 19,5 20,0
Grava limosa 0,06 0,45 106,0 68,0
Arena gruesa 0,11 0,27 82,0 60,0
Arena media 0,02 0,48-0,66 239,6 120,0
Arena fina 0,03 0,36 165,5 112,0
Lino 0,006 0,95-0,93 359,2 180,0
Lane - Washburn, 1.946
ASPECTOS DE INTERES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA
•CARACTERIZACION DE LA RESISTENCIA
•EVALUACION DE LA ESTABILIDAD GLOBAL
•ANALISIS TENSO - DEFORMACIONAL
•CONDICIONES DE FILTRACIÓN
•COMPORTAMIENTO ACOPLADO
“El ingeniero que trabaja en suelos debe proyectar su estructura no sólo
para las propiedades del suelo existentes al comienzo de la obra, sino
también para toda la vida del proyecto de la estructura. Necesita conocer
las propiedades del terreno al comienzo de la obra y la forma en que éstas
variarán a lo largo del tiempo. Tanto el tamaño y la forma de un depósito
determinado como las propiedades mecánicas del suelo que los componen
pueden variar de forma significativa. Muchas de estas variaciones se
producen independientemente de la actividad humana, mientras que otras
se deben a la propia obra”.
W. Lambe - R. Whitman (1.984)
AMBITO DE APLICACIÓN DEL PROBLEMA
CARACTERIZACION DE LA RESISTENCIA
• RELACION ENTRE SUCCION Y HUMEDAD
• DEFINICIÓN DE PARÁMETROS RESISTENTES
SUCCION Y HUMEDAD
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000
SUCCION [kPa]
GR
AD
O D
E S
AT
UR
AC
ION
RE
LA
TIV
O
MODELO
U.N.C.-1996
HUANG, 1993
TORONTO, 1984
MOORE
SABBAGH, 1995
LEONG, 1995
FLEUREAU, 1995
FLEUREAU, 1995
HAN, 1995
ARCILLA
ARENA
LIMOARCILLOSO
ARENA+LIMO+ARCILLA
ARENA+LIMO
SUCCION Y
HUMEDAD
M O D E L O E C U A C I O N C O N D I C I O N1d b
B r o o k s y C o r e y ( 1 9 6 4 )n
d a
b
B r i t s a e r t ( 1 9 6 6 ) nd
a
1
1
1d b M c K e e y B u m b ( 1 9 8 4 )
na
d e
b
M c K e e y B u m b ( 1 9 8 7 )
nad
e
1
1
F r e d l u n d y X i n g ( 1 9 9 4 )
m
nd
ae
ln
1
G a r d n e r ( 1 9 5 6 ) nd a
1
1
V a n G e n u c h t e n ( 1 9 8 0 )
m
nda
1
1
V a n G e n u c h t e n ( 1 9 8 0 ) - B u r d i n e ( 1 9 5 3 )
n
nda
/21
1
1
V a n G e n u c h t e n ( 1 9 8 0 ) - M u a l e m ( 1 9 7 6 )
n
nda
/11
1
1
ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO
EQUILIBRIO DE MOMENTO
EQUILIBRIO DE FUERZAS
NfWaA
RuuNRc
FSxLL
b
a
b
w
m
)'tg()'tg()tg(
1)'tg()tg(
'
)sen(
)'tg()cos()'tg()tg(
1)'tg()tg(
)cos('
NA
uuNc
FSL
b
a
b
w
f
ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO
INFLUENCIA DE PARAMETROS Y FS
)tg('tg' bwaanm uuuc
FSS
FS
FSu
FSu
FSc
XXWN
bw
baLR
'tgsencos
tgsen
tg'tg)sen(sen'
dydxvdydxdzz
vv
tV
ww
ww
PERMEABILIDAD EN SUELOS NO SATURADOS
Conservación de Masas
zk
czu
zk
kc
zu
ct
u w
g
ww
w
wvww
vw
1
2
2
gmk
cw
wwv 2
2
1m
cg
Ecuación Diferencial Básica
Parámetros deformacionales
Contenido volumétrico de aguacondición de contorno b(x,t)
Potencial hidráulicoCondición de contorno b(x,t)
Contenido volumétrico de aguab(x,t)
Cambios contenido volumétricode agua (x,t) / t
Flujo de aguaJ(x,t)
Gradiente Potencial hidráulico(x,t)
Succión sin cargah(x,t,,e,...)
Presión de porosu(x,t,,e,,...)
Potencial hidráulico(x,t, ,e,,...)
Tensión conductividadHidráulica ku (x,t,h,e,...)
Relación de vacíose(x,t)
Cambios Relación de vacíose(x,t) / t
Tensión de deformación(x,t)
Condición de bordeDesplazamientos db (x,t)
Estructura
Módulo volumétricoke(x,t, , máx,, , máx,h...)
Módulo de corteG (x,t, , máx,, , máx,h...)
Tensión de corte (x,t, , máx,, , máx,h...)
Tensión normal t
Tensor de tensiones(x,t)
Tensor efectivo de tensión(x,t,u,e, )
Condición de contornoen tensiones b
MODELO DE FLUJO DE AGUA NO ESTACIONARIO
Proceso mecánico o hidráulico independienteAcoplamiento debido a cambio en porosidad o potencial hidráulicoAcoplamiento debido a procesos de corte o falla
MODELO DE TENSIONES Y DEFORMACIONES CUASIESTATICO