Permeabilidad, consolidación y resistencia al corte en suelos: ensayos clave

Permeabilidad de los Suelos: Ensayo y Definiciones

Definición: Se dice que un material es permeable cuando permite el paso de los fluidos a través de sus poros. En el caso de los suelos, se dice que estos son permeables cuando tienen la propiedad de permitir el paso del agua a través de sus vacíos.

Tipos de Suelos según su Permeabilidad

• Suelos permeables: Gravas y arenas limpias.
• Suelos impermeables: Generalmente arcillosos.

Ensayos para Determinar la Permeabilidad

• Directos: Permiten determinar directamente el coeficiente de permeabilidad de una muestra de suelo. Pueden ser:
  • Ensayo de permeabilidad de carga constante.
  • Ensayo de permeabilidad de carga variable.
• Indirectos: Se basan en el cálculo a partir del análisis granulométrico y solo son aplicables a suelos gruesos limpios de finos. Sus resultados son muy poco precisos.

Ensayo de Consolidación Unidimensional

Objetivo: Obtener datos del suelo que puedan ser usados para predecir la rata y el asentamiento de estructuras fundadas sobre arcillas. Aunque algunos de los asentamientos de estructuras sobre arcillas pueden ser causados por esfuerzos de corte, la gran mayoría se debe normalmente al cambio de volumen, particularmente si el estrato de arcilla es de gran espesor o la estructura está apoyada directamente sobre la arcilla.

Con el ensayo de consolidación unidimensional (ECU) obtenemos:

• Índice de compresión (Cc): Se relaciona con cuánta consolidación tendrá lugar.
• Coeficiente de consolidación (Cv): Se relaciona con el tiempo en el cual tendrá lugar una determinada cantidad de consolidación.

Durante el proceso de consolidación, el movimiento de las partículas del suelo puede producirse en dirección vertical, por lo que se denomina consolidación unidimensional.

Ensayos de Corte Directo, Compresión Triaxial y Compresión No Confinada

Ensayo de Corte Directo

Permite conocer la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. Se realiza en dos etapas:

1. Consolidación: Se aplica una presión vertical a la muestra.
2. Corte: Se aplica una fuerza horizontal al marco inferior hasta que ocurra la falla en la muestra a lo largo de un plano horizontal.

Según las condiciones de drenaje, se distinguen tres tipos de ensayo:

• Rápido: No se toma en cuenta el tiempo para la consolidación de la muestra ni antes ni después del ensayo.
• Rápido-consolidado: Se da tiempo para que el agua se disipe dentro de los poros antes del comienzo de la etapa de corte. La consolidación puede determinarse observando el micrómetro de deformación vertical.
• Lento: Este ensayo funciona de manera de permitir esencialmente la consolidación bajo cargas ampliadas en todo tiempo. El ensayo se extiende tan lentamente que no hay presión de poros apreciable en ningún momento. Este ensayo puede durar de 4 a 6 semanas y solamente es ejecutado para investigar resultados.

Ensayo de Compresión Triaxial

Son ejecutados con el fin de determinar las características de esfuerzo-deformación y resistencia de suelos. Se denomina compresión triaxial porque en la muestra de suelo actúan tres esfuerzos principales independientes y perpendiculares. El mayor de ellos es llamado esfuerzo principal mayor, y el menor se le conoce como esfuerzo principal menor.

Se realiza en dos etapas: consolidación y ruptura.

1. Consolidación: Se aplica a una muestra cilíndrica una presión hidrostática (consolidación isotrópica). A veces se aplica simultáneamente una carga o descarga (consolidación anisotrópica).
2. Ruptura: La muestra se lleva a la falla mediante la aplicación de una descarga vertical (ensayo de extensión) manteniendo la presión lateral o confinante.

Según las condiciones de drenaje, los ensayos triaxiales se clasifican en:

• Compresión triaxial no consolidada no drenada (UU): Se mide el drenaje durante la etapa de ruptura o corte.
• Compresión triaxial consolidada no drenada (CU): Se impide el drenaje durante la etapa de ruptura o corte.
• Compresión triaxial consolidada-drenada (CD): El drenaje se permite durante todo el ensayo y no se dejan generar presiones de poro. Las cargas son aplicadas a una velocidad adecuada durante la etapa de ruptura.

Ensayo de Compresión No Confinada

Es un método importante para determinar la resistencia al corte de los suelos cohesivos y semi-cohesivos.