Informe Nº5 “Ensayo Triaxial CIU” - U

UNIVERSIDAD DE CHILE
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ingeniería Civil
Informe Nº5
“Ensayo Triaxial CIU”
Geomecánica: CI4402
Nombre:
César Torres Farías
Profesora:
Loreto Cifuentes
Ayudante:
Cristhian Pardo
Fecha de Realización:
20/06/2012
Fecha de Entrega:
05/07/2012
1.- Introducción
El presente documento trata sobre los resultados del ensayo CIU (consolidado
isotrópicamente no drenado), realizado en el laboratorio MECESUP de la Universidad de Chile.
Este ensayo consiste en cargar una muestra de suelo en sus tres ejes. Para la anterior
se aplica una presión de confinamiento sigma3 alrededor de la probeta mediante un fluido que
generalmente es agua. Esto produce una consolidación isotrópica. Adicionalmente se le aplica
un esfuerzo delta sigma en la dirección axial para provocar la falla. En este ensayo no se
permite el drenaje de la muestra, por lo tanto no existe cambio volumétrico y se generan
presiones de poro que pueden aumentar o disminuir la resistencia al corte de la muestra.
Figura 1: Esquema inicial y durante el ensayo
2.- Confección de la probeta
Para confeccionar la probeta se utiliza arena fina con humedad del 5%. La
compactación se realiza a un DR=70% en 5 capas de 75,81 gr cada capa de arena. El molde
utilizado posee dos orificios y se le pone una mica en el contorno para que el suelo no se
adhiera. Para evitar las pérdidas de suelo, en la parte superior en inferior de la muestra se
colca un geotextil, el cual permite el paso del agua. Luego de compactar las 5 capas de suelo,
se sitúa una membrana en el porta-membrana del molde y se retira la presión para que la
membrana se adhiera al suelo. Se aplican los “o-rings” arriba y abajo.
Las burbujas de la probeta se deben eliminar para lo cual generalmente se utiliza
dióxido de carbono. Esto a su vez permita un drenaje con mayor rapidez del agua a través de la
probeta.
Finalmente la probeta se introduce en la cápsula de prueba para ser llevada a la
máquina triaxial.
3.- Resultados
Durante el ensayo se trabajo con muestra de suelo a DR=70% y humedad de 5%. A una
de las muestras, que se llamará “muestra 1”, se le aplicó una presión de cámara de 1
[kg/cm^2], mientras que a la otra, que se denominará “muestra 2”, la presión de cámara
aplicada fue de 2 [kg/cm^2]. A continuación se presentan los gráficos obtenidos a partir de los
datos del ensayo.
delta presión de poros v/s deformación
unitaria axial
0,4
sigma3'=2 [kg/cm^2]
sigma3'= 1[kg/cm^2]
Delta u [kg7cm^2]
0,2
0
0
5
10
15
20
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
deformación unuitaria axial [%]
Gráfico 1: delta presión de poros v/s deformación unitaria axial
25
Esfuerzo de corte q' v/s deformación
unitaria axial
4
3,5
q' [kg/cm^^]
3
sigma3'= 2[kg/cm^2]
sigma3'= 1[kg/cm^2]
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
5
10
15
deformación unuitaria axial [%]
20
25
Gráfico 2: q’ v/s deformación unitaria axial
q' v/s p'
4
y = 0,6812x
R² = 0,9944
3,5
q' [kg/vm^2]
3
sigma3=2 [kg/cm^2], sigma
efectivo
2,5
sigma3=1 [kg/cm^2], sigma
efectivo
2
LEU residual
1,5
Lineal (LEU residual)
1
0,5
0
0
1
2
p' [kg/cm^2]
3
4
Gráfico 3: q’ v/s p’ y LEU residual
5
6
q v/s p
4
y = 0,6812x
R² = 0,9944
3,5
3
sigma3=2 [kg/cm^2], sigma
efectivo
q [kg/vm^2]
2,5
sigma3=1 [kg/cm^2], sigma
efectivo
1,5
sigma3=2 [kg/cm^2],
tensiones totales
1
sigma3=1 [kg/cm^2]
0,5
Lineal (LEU residual)
2
LEU residual
0
0
1
2
3
p [kg/cm^2]
4
5
6
Gráfico 4: q’ v/s p’ más tensiones totales.
Para la confección de la LEU se utilizan las siguientes resistencias residuales:
muestra
p’ res
q’ res
1 2,897384551 1,808880226
2 5,108124905 3,572968358
Tabla 1: Resistencias residuales
Además se agrega el punto (0,0) a los datos de la tabla 1.
A partir de la ecuación de la LEU obtenida mediante regresión lineal, se obtiene la
cohesión y el ángulo de fricción interna phi. Se debe notar que en la regresión lineal realizada
en los gráficos 3 y 4, se señala la intersección en el punto (0,0), pues se trata de una arena.
M
a
C [kg/cm^2]
phi [grado]
0,6957
-0,0624
0
33,721
Tabla 2: Ángulo de fricción interna phi y cohesión C
4.- Comentarios y Conclusiones
La única diferencia entre ambas muestra de suelo, es la presión de cámara a la que
fueron sometidas durante el ensayo. Esto determina la diferencia en el comportamiento de
cada probeta, puesto que ambas están a DR=70%
En el gráfico 1 se observa que la carga aplica en ambas muestras es inicialmente
soportada por el agua, es por esto que se ve un aumento en la presión de poros. Este
aumento es mayor para la muestra 2, puesto que está sometida al doble de presión de cámara
que la muestra 1. Para la muestra 1, se observa que a partir de deformaciones unitarias del
2%, la presión de poros se vuelve negativa. En cambio para la muestra 2 esto sucede a 5% de
deformación unitaria axial. Esta y disminución y cambio de signo en la presión de poros,
significa que ya la carga está siendo soportada por las partículas de suelo y se aumenta la
tensión efectiva del suelo.
En el gráfico 2 se observa que la probeta sometida a presión de cámara sigma3’=2
[kg/cm^2], es la que alcanza mayor resistencia (aproximadamente el doble de la otra probeta).
Esto se debe principalmente a que la presión de cámara es mayor para la muestra 2, lo que
genera un nivel de consolidación mayor para la muestra 2.
Del gráfico 3 se observa que la curva q v/s p ya no es lineal como en el ensayo CID
debido a que en el CIU no existe drenaje lo que genera presiones de poro que varían el
comportamiento entre las partículas de suelo.
En el gráfico 4 se presentan las curvas q y p totales además de lo que se muestra en
gráfico 3. Se observa que la muestra de suelo 2 tiene mayor resistencia para la muestra 2
Se debe señalar que para la obtención de la LEU en un comienzo no se realiza la
regresión lineal intersectando con cero, lo que daba como resultado una cohesión negativa.
Como se sabe que la arena tiene cohesión cero, se señala la intersección para obtener C y phi.