Influencia de los cambios del contenido de agua en la resistencia al corte de un material granular intermedio compactado (2022)
El presente trabajo de grado se encuentra enfocado al estudio de la influencia de los cambios de contenido de agua en la resistencia al corte de un material granular intermedio, compactado, proveniente de la Formación Guadalupe, en un sitio de afloramiento localizado al sur de la ciudad de Bogotá D. C. Los materiales granulares compactados son suelos parcialmente saturados cuyo comportamiento mecánico dependen tanto de su fábrica, caracterizada por la distribución del tamaño de sus poros PSD (Pores Size Distribution, por sus siglas en inglés), como de su componente de succión que corresponde a una variable del estado de esfuerzos fundamental para describir las características esfuerzo – deformación del suelo. A través de la teoría de los suelos parcialmente saturados desarrollado por (Bishop, 1959), (Fredlund, Rahardjo, & Fredlund, 2012) hasta la actualidad y su relación existente entre la succión matricial y el contenido de agua en la masa de suelo definida mediante la Curva Característica Suelo – Agua (SWCC Soil Water Characteristic Curve, por sus siglas en inglés), se determinó la influencia que tiene en la resistencia al corte (es decir, c’ y ϕ’) las diferentes condiciones de estado de esfuerzos bajo distintos estados de humedecimiento y secado controlados en laboratorio, simulando las condiciones climáticas de exposición in situ como precipitación, evapotranspiración y otros factores que afectan la resistencia al corte de los suelos. Las muestras de suelo intermedio fueron moldeadas según energía de compactación del ensayo normal o estándar (INV E-141-13). El método “A” fue empleado para determinar la relación de la humedad con el peso unitario de la fracción intermedia para lo cual se pasó el material por el tamiz No. 4 (tamiz de 4.75 mm) buscando retirar los sobre tamaños de la fracción gruesa. Para explicar el comportamiento mecánico del material en los ensayos de resistencia se realizaron ensayos de microestructura como Microscopía Electrónica de Barrido Ambiental (ESEM Environmental scanning electron microscope, por sus siglas en inglés) y Espectrometría de Dispersión de Energía (EDS Energy Dispersive Spectrometer, por sus siglas en inglés), adicional a las propiedades índice, de clasificación y mecánicas halladas en laboratorio para los materiales. De igual manera, se realizaron ensayos de deformabilidad para la obtención de parámetros de conductividad hidráulica, parámetros parcialmente saturados como la SWCC y succión matricial para la determinación de los esfuerzos de la masa de suelo a través del ensayo de papel filtro INV-E-159-13 (Instituto Nacional de Vías, 2013). Los resultados obtenidos explicaron la importancia del entendimiento de los ciclos de humedecimiento y secado en el parámetro de resistencia al corte a través de la relación entre la succión matricial y su contenido de humedad que se representa por medio de la Curva Característica Suelo – Agua (SWCC), mostrando que cualquier variación en el contenido de agua de la masa de suelo (aumento o disminución en la succión matricial) produce un cambio en la estructura interna del suelo. Para las muestras compactadas en la “rama seca” se presentan valores de entrada de aire (Air Entry Value, por sus siglas en inglés) menores comparados con las muestras compactadas en la “rama húmeda” asociado a estructuras más abiertas y con menores densidades en comparación con la densidad seca máxima. Inmediatamente estos cambios en el contenido de agua se ven reflejados en el parámetro geotécnico de resistencia al corte dado que influye en los esfuerzos efectivos del suelo, de igual manera, los resultados permitieron entender la importancia de las condiciones ambientales en el comportamiento del suelo en términos de resistencia, deformabilidad y conductividad hidráulica.