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ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO DRENADO

A este ensayo se lo conoce también como ensayo lento (S). El drenaje se permite en las dos últimas etapas, de este modo se tiene una consolidación bajo la presión de cámara y el exceso de presión de poro se disipa durante la aplicación lenta del esfuerzo desviador. En la primera etapa se satura la muestra completamente de agua, en la segunda esta es consolidada bajo una presión isotrópica de cámara y en la tercera etapa se aplica una carga axial, que va incrementándose a un ritmo suficientemente lento para que no se presente un incremento en la presión de poros. Con un drenado total y una velocidad adecuada, se asegura que la presión de poros en la muestra permanezca constante, entonces el incremento en el esfuerzo efectivo es igual al incremento del esfuerzo total (Δσ’ = Δσ). Se utiliza la válvula C para vigilar la presión de poros, con la válvula A y las lecturas de los deformímetro que controlan la carga y la deformación vertical se mide el cambio de volumen de la probeta. El objetivo del ensayo es determinar los parámetros de resistencia efectivos c' y Φ' del suelo.

Para determinar los esfuerzos principales y dibujar el círculo de esfuerzo de Mohr se procede de la misma manera que para el caso del ensayo UU, entonces se grafica la variación de la deformación vertical respecto al esfuerzo desviador mostrada en la Figura 01

Figura 01. Deformación vertical en función al esfuerzo desviador en un ensayo triaxial CD.

Obteniendo de la curva mostrada en la Figura 6.56 el esfuerzo desviador de falla (σd)fque puede ser el valor pico o crítico, se determina el esfuerzo principal mayor con la expresión:

σ'1)f = (σ'3)f + (σd)f

…………………..

02

El esfuerzo principal menor efectivo de falla (σ'3)f, será el esfuerzo isotrópico aplicado en la cámara para la consolidación de la probeta. Para trazar la envolvente de falla y determinar los parámetros de resistencia efectivos, se deben trazar tres círculos (Figura 03).

Figura 03. Envolvente de falla para un suelo Tipo I en un ensayo triaxial CD.

De acuerdo al tipo de ensayo se obtiene un valor diferente de ángulo de fricción. En general, el ensayo consolidado drenado presenta ángulos de fricción mayores, mientras el ensayo No consolidado - No drenado da los valores mínimos de . (Winterkorn y Fang – 1991). En la interpretación de resultados de ensayos Triaxiales debe tenerse en cuenta las siguientes fuentes de error:

a. Las muestras tienden a deformarse como un barril, lo cual conduce a sobreestimación de la resistencia al cortante. b. En el proceso de saturación, la muestra tiende a alterarse por cambio de volumen, lo cual puede determinar una pérdida de resistencia.

Variables del ensayo Triaxial

Los resultados que pueden ser obtenidos del ensayo Triaxial dependen del tipo de ensayo y del equipo disponible y se pueden obtener los siguientes resultados: a. La envolvente de falla con el ángulo de fricción y la cohesión pico. b. La respuesta de presión de poros al corte (Ensayos no drenado). c. La respuesta de cambio de volumen al corte (ensayo drenado). d. Módulos tangente y secante inicial o los correspondientes de descarga y recarga. e. Las características de consolidación. f. La permeabilidad a diferentes presiones de confinamiento.

Tamaño de la muestra

Para ensayar suelos residuales, el diámetro de la muestra no debe ser menor de 76 mm., debido a que diámetros menores no se consideran representativos para tener en cuenta los efectos de escala, relacionados con las fisuras y juntas en el suelo. Adicionalmente, el diámetro no debe ser menor de 8 veces el tamaño máximo de la partícula. La relación largo – diámetro no debe ser menor de 2 – 1.

Consolidación antes del Corte

La muestra es consolidada o no consolidada, de acuerdo al tipo de ensayo que se realice. En suelos saturados (arcillas y limos) para una serie de ensayos a la misma profundidad, la resistencia a la compresión para ensayos no consolidados no drenados se encontró que es independiente de la presión de la celda, con excepción de las arcillas fisuradas.

Algunas causas de error en el ensayo Triaxial

Fell (1987) indica una serie de errores comunes que se cometen en el manejo del ensayo Triaxial: a. Ensayo a un nivel muy alto de esfuerzos La envolvente del círculo de Mohr tiene una forma curva y si se trabaja con niveles altos de esfuerzos se puede sobreestimar la resistencia para el caso real de esfuerzos menores; por ejemplo, para esfuerzos de confinamiento entre 100 y 400 kPa, las resistencias se pueden sobreestimar hasta en un 300 %. Por lo tanto, es importante que el ensayo Triaxial se realice al nivel de esfuerzos de confinamiento reales en el talud analizado. b. Saturación incompleta Comúnmente, las muestras inalteradas no son ensayadas con saturación total debido a que por gravedad es difícil obtener la saturación. El resultado es un aumento en el valor de la resistencia de laboratorio, comparativamente con la resistencia real en campo, para el caso saturado.

Triaxial moderno

LoadTrac II/FlowTrac II Cíclico La unidad de ensayo cíclico LoadTrac II/FlowTrac II automatiza completamente el ensayo triaxial cíclico en suelos. Se requiere un tiempo mínimo de mano de obra. El sistema Cíclico LoadTrac II/FlowTrac-II está compuesto por una celda triaxial para contener la muestra, un marco de carga con un plato (o superficie circular) el cual es controlado por un computador

para aplicar la carga estática, dos bombas de flujo controladas por un computador para manejar la presión de cámara y la contrapresión, un dispositivo para desplazamiento lineal de alto rendimiento, un dispositivo servo asistido para aplicar la carga cíclica con tasas de actualización de 500 veces por segundo, un microprocesador para tener un control más preciso de la carga cíclica, una PC con un procesador Pentium que controlará el ensayo e ingresará los datos del ensayo. Las herramientas de edición y reporte están incorporadas en el programa del ensayo y control del mismo. La unidad es enviada en una caja especialmente acondicionada con todo el equipo necesario. El sistema Cíclico LoadTrac II/FlowTrac II es controlado mediante un menú. El software está basado en entorno Windows® XP o Vista y permite que los usuarios puedan definir las condiciones para la ejecución del ensayo, para el ingreso de la data del ensayo y para el reporte de resultados. Los usuarios pueden especificar los valores para controlar la saturación, consolidación y carga cíclica de un ensayo. Durante el ensayo, se visualizarán los datos actuales y el estado del sistema. Los datos recolectados se escriben en un archivo en el disco duro del sistema. El software de reporte realiza todos los cálculos requeridos y permite a los usuarios tener una variedad de opciones para graficar y generar datos.