SUELOS: Procedimiento para la Determinacicion de los Coeficientes A y B de la presión de Poros.


Estos coeficientes fueron propuestos por Skempton (1954), discutidos por Henkel (1960) y Wade (1966). Con estos coeficientes se examina la variación de la presión de poros debido a la presión de confinamiento (σ3) y debido a la compresión (σ1) en la probeta.

Para el análisis es conveniente considerar la variación de la presión de poros total (Δu1) como si estuviera constituido por dos componentes: un esfuerzo isotrópico (Etapa 2) y un esfuerzo uniaxial (Etapa 3), como se muestra en el elemento de suelo de la Figura 6.46.


σ1 = σd + σ3

Por lo que el esfuerzo desviador puede escribirse como:

σd = σ1σ3 = Δσ1Δσ3                                                      [6.28]

Skempton (1954), propuso que la variación de la presión de poros a lo largo de todo el ensayo sería:



Los coeficientes A y B pueden analizarse teóricamente en las etapas 1, 2 y 3.

Etapa 1 y 2: El coeficiente B se define como la relación que existe entre el aumento de presión de poros Δu3 y el aumento del esfuerzo isotrópico de confinamiento Δs3, que será:





Donde Δu3 es la variación de la presión de poros debido a la presión de confinamiento.

Al aplicar Δσ3, el esfuerzo efectivo comunicado a la estructura del suelo Δσ'3 será:



Si Ce representa la compresibilidad de la estructura de suelo, es decir la deformación volumétrica unitaria por unidad de presión actuante, entonces el cambio de volumen de la estructura de suelo puede expresarse como:


Donde Vm es el volumen de la muestra de suelo.

Por otra parte, si Cf es la compresibilidad del fluido aire-agua y n es la porosidad del suelo, el cambio de volumen del suelo será:


Tanto la masa de suelo como el fluido que ocupa los vacíos entre partículas del suelo se comprimen simultáneamente, entonces puede igualarse miembro a miembro el cambio de volumen del suelo y del fluido agua-aire (ΔVm = ΔVm), por lo que se tendrá que:


Por lo cual se escribe:


En un suelo totalmente saturado Cf es mucho menor que Ce debido a que el agua es prácticamente incompresible, por lo que B debe resultar igual a 1. En un suelo completamente seco Cf es mucho mayor que Ce pues el aire es mucho más compresible que la estructura del suelo, por lo que B debe resultar muy cercano a cero.

Etapa 3: En esta etapa el incremento de los esfuerzos efectivos debido al esfuerzo uniaxial en la etapa de compresión será:

El valor de A en el momento de la falla al corte se lo denomina Af. Para un suelo dado, el coeficiente A varía principalmente con la historia de las presiones actuantes en el suelo (suelos sobreconsolidados o normalmente consolidados) y con el porcentaje de presión aplicada respecto a la falla.

En la Figura 6.47 se observa la variación del coeficiente A en función a la deformación unitaria para el caso de las arcillas normalmente consolidadas en la parte derecha y las arcillas sobreconsolidadas en la parte de la izquierda. El valor de Af depende principalmente del índice de sobreconsolidación (OCR). Una arcilla normalmente consolidada es contractiva y adquiriere un valor positivo de Af, mientras que una arcilla sobreconsolidada es contractiva y luego dilatante adoptando un valor negativo de Af. Bishop (1960) encontró para una arcilla determinada una curva que puede relacionar este valor con el índice de sobreconsolidación, que se muestra en la Figura 6.48.


Figura 6.47. Influencia de la historia del suelo en la presión de poros (Bishop, 1960).

 
Figura 6.48. Variación de Af según OCR (Bishop, 1960). 
La Tabla 6.3 muestra intervalos del valor de Af para distintos suelos.

Tabla 6.3. Valores de coeficiente Af. (Skempton, 1964)

Cuanto más suelto sea el suelo o mayor sea el índice de vacíos el valor de Af será elevado, en cambio cuanto más denso o menor sea el índice de vacíos el valor de Aff será pequeño debido a la dilatancia.

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