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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico Conclusiones
Comportamiento mecánico de suelos finos
Cristhian Camilo Mendoza B.
Grupo de Interés en GeotecniaUniversidad Nacional de Colombia, sede Manizales, Colombia
vspace1
May 23, 2018
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 1 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico Conclusiones
Motivación
El Tiempo. 2008Newspaper
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 2 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico Conclusiones
Tabla de contenido
1. Superficie de fluencia
2. Influencia de la velocidad
3. Comportamiento anisótropico
4. Conclusiones
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 3 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Superficie de fluencia
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 4 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Superficie de fluencia
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 5 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Superficie de fluencia
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 6 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Superficie de fluencia
(Función de la velocidad)
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Anisotropic in velocity
(Función de la temperatura)
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 8 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve
(Airport Clay)
0 50 100 150 200 250 300Effective mean stress p' [kPa]
0
50
100
150
Deviatoric stress q [kPa]
CIU test - OCR=8,0
CIU test - OCR=2,0
CIU test - OCR=1,5
CIU test - OCR=1,3
CA test - η=0,75 - K=0,50
CAU test - η=0,625 - K=0,56
CA test - η=0,50 - K=0,625
CA test - η=0,375 - K=0,70
CA test - η=0,25 - K=0,78
Bogotá ClayP2 - Dorado Airport
Deep 3,0 m
γs=25,7 kN/m3
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 9 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve (Triaxial tests CIU)
(Airport Clay)
0 5 10 15 20 25
Axial strain εa [%]
0
40
80
120
Deviatoric stress q [kPa]
CIU test - OCR=8,0
CIU test - OCR=2,0
CIU test - OCR=1,5
CIU test - OCR=1,3
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 10 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve (Triaxial tests CIU)
(Airport Clay)
0 4 8 12 16 20
Axial strain εa [%]
-20
0
20
40
60
Excess pore pressure u [kPa] CIU test - OCR=8,0
CIU test - OCR=2,0
CIU test - OCR=1.5
CIU test - OCR=1.3
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 11 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve (Triaxial tests CAU)
(Airport Clay)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500Effective mean stress p' [kPa]
0
50
100
150
200
250
Dev
iato
ric
stre
ss q [kPa]Bogotá Clay
P2 - Dorado AirportDeep 3,0 m
γs=25,7 kN/m3
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 12 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve (Triaxial tests CAU)
(Airport Clay)
100 200 300 400
Effective mean stress p´ [kPa]
0
4000
8000
12000
16000
Str
ain
en
erg
y W [
kP
a]
CA test - η=0,75 - K=0,5
σ´P=140 KPa
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 13 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve (Triaxial tests CAU)
(Airport Clay)
10 100 1000
Vertical effective stress σ´v [kPa]
1.8
2
2.2
2.4
2.6
Void Ratio e [-]
CA test - η=0,75 - K=0,5
σ´P=140 KPa
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 14 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve
(Airport Clay)
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU
Yield curve
(Airport Clay)
10 100 1000
Effective mean stress p' [kPa]
1.8
2
2.2
2.4
2.6
Void Ratio e [-]
CAU test - η=0,25 - K=0,785
CAU test - η=0,375 - K=0,7
CAU test - η=0,50 - K=0,625
CAU test - η=0,625 - K=0,56
CAU test - η=0,75 - K=0,50
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 16 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Efecto de la velocidad
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 17 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Estructura del Suelo
(Bogotá Clay)
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 18 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Polo Clay)
0 50 100 150 200 250 300Effective mean stress p' [kPa]
0
50
100
150
Deviatoric stress q [kPa]Bogotá Clay
P1 - Polo NeighborhoodDeep 20,5 m
e0=3,3 - γs=25,2 kN/m3
ε.
10ε.
ε/10.ε/10
.ε.ε
.ε.10ε
.10ε
.
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 19 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Polo Clay)
0 4 8 12 16 20
Axial strain εa [%]
0
20
40
60
80
100
Deviatoric stress q [kPa]
ε.
10ε.
10ε.
ε.
10ε.
ε. ε
.
ε.
ε/10.
ε/10.
0 4 8 12 16 20
Axial strain εa [%]
0
40
80
120
160
Excess pore pressure u [kPa]
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 20 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Polo Clay)
0 50 100 150 200 250 300Effective mean stress p' [kPa]
0
50
100
150
Deviatoric stress q [kPa]Bogotá Clay
P1 - Polo NeighborhoodDeep 20,5 m
e0=3,3 - γs=25,2 kN/m3
ε.
10ε.
ε/10.ε/10
.ε.ε
.ε.10ε
.10ε
.
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Polo Clay)
0 4 8 12 16 20
Axial strain εa [%]
0
20
40
60
80
100
Deviatoric stress q [kPa]
ε.
10ε.
10ε.
ε.
10ε.
ε. ε
.
ε.
ε/10.
ε/10.
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Airport Clay)
0 4 8 12 16 20
Axial strain εa [%]
0
40
80
120
160
Deviatoric stress q [kPa]
ε.
10ε.
10ε.
ε.
ε.
ε.
ε.
ε/10.
ε/10. ε
.
ε/10.
ε.
ε/10.
17.2 17.6 18
0
20
40
60
ε/10.
ε.
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Airport Clay)
0 50 100 150 200 250 300Effective mean stress p' [kPa]
0
50
100
150
Deviatoric stress q [kPa]Bogotá Clay
P2 - Dorado AirportDeep 3,0 m
e0=2,46 - γs=25,7 kN/m3
ε.
ε.
ε.
ε.
ε.
ε/10.
ε/10.
ε/10.
10ε.
ε.
ε.
10ε.
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 24 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Polo Clay)
0 4 8 12 16 20
Axial strain εa [%]
0
40
80
120
Deviatoric stress q [kPa]
ε.
10ε.
ε.
10ε.
ε.
ε.
ε.
ε/10. ε/10
.
ε/10.
ε.
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests CIU
(Polo Clay)
0 50 100 150 200 250 300Effective mean stress p' [kPa]
0
50
100
150
Deviatoric stress q [kPa]Bogotá Clay
P1 - Polo NeighborhoodDeep 20,5 m
e0=3,3 - γs=25,2 kN/m3
ε.
10ε.
ε/10.
ε/10.
ε.ε
.
ε.10ε.
ε.
ε/10.
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Estructura del Brasília
(Brasilia Clay)
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 27 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Triaxial tests
(Brasilia Clay)
0 200 400 600 800Mean effective stress p' [kPa]
0
100
200
300
400
Dev
iato
ric st
ress
q
[kPa
]
p'=110 kPa - OCR=1,0 - Test CIUp'=200 kPa - OCR=1,0 - Test CIUp'=300 kPa - OCR=1,0 - Test CIUp'=110 kPa - OCR=1,0 - Test CIDp'=200 kPa - OCR=1,0 - Test CIDp'=300 kPa - OCR=1,0 - Test CID
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 28 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
CIU
(Brasilia Clay)
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 29 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
CID
(Brasilia Clay)
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Compresión triaxial
(Bogotá clay and Brasilia Clay)
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU
Viscosity index
Liquid Limit
Iνα
Airport 3.0 m (CIU)
Arcilla de Brasilia 3.0 m
Polo 22.5 m (CAUE)
Polo 21.5 m (CIU)
Polo 20.5 m (CIU)Polo 16.5 m (CA)
Polo 18 m (CA)
Polo 18 m (CA-R)
Cu = Cuα
[1+ Iνα ln
ε̇
ε̇α
]
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Comportamiento anisótropico
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 33 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
0 100 200 300 400 500 600 700
Effective mean stress p' [kPa]
0
100
200
300
400
Dev
iato
ric
stre
ss q [
kP
a]
CA test - η=0,0 - K=1
CA test - η=0,5 - K=0,625
Bogotá Clay
P1 - Polo NeighborhoodDeep 16,5 m
e0=3,5 - γs=25,2 kN/m3
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 34 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
10 100 1000
Effective mean stress p´ [kPa]
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Void Ratio e [-]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 35 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
1000 2000 3000 4000 5000
Time t [min.]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Increm
ent volume ∆Vol. [cm
3]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 36 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
0 4 8 12 16 20
Slope m [%]
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Stress relations
η [-]CA test - š=0,002 [mm/mim]
CA test - š=0,02 [mm/mim]
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
100 200 300 400 500 600 700
Effective mean stress p´ [kPa]
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
Strain energy W [kPa]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]
W =
∫σ′v · dεv
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 38 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
100 200 300 400 500 600
Effective mean stress p´ [kPa]
0
10000
20000
30000
40000
50000
Str
ain
en
erg
y W [
kP
a]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]
0 100 200 300 400
40000
41000
42000
43000
ε/10.
ε.
ε.
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 39 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
10 100 1000
Effective mean stress p´ [kPa]
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Void Ratio e [-]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]
100 200 300 400 500 600 700
Effective mean stress p´ [kPa]
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
Strain energy W [kPa]
σ´P=181 KPa
σ´P=345 KPa
CCη=0.0 = 1.65 CCη=0.5 = 1.80
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 40 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
0 100 200 300 400 500
Effective mean stress p' [kPa]
0
100
200
300
Deviatoric stress q [kPa]
Relaxation
CA test - η=0,5 - K=0,625
Bogotá Clay
P1 - Polo NeighborhoodDeep 8,5 m
e0=3,46 - γs=24,7 kN/m3
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 41 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
10 100 1000
Effective mean stress p´ [kPa]
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Void Ratio e [-]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]
Relaxation
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 42 / 49
www.efn.uncor.edu/…/portada.html 1/2
S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
10 100 1000
Effective mean stress p´ [kPa]
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Void Ratio e [-]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]
Relaxation
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 43 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
2000 4000 6000 8000 1E+004
Time t [min.]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Increm
ent volu
me ∆Vol. [cm
3]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]
Relaxation
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 44 / 49
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
2000 4000 6000 8000 1E+004
Time t [min.]
0
100
200
300
Deviatoric stress q [kPa]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]
Relaxation
Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 45 / 49
www.efn.uncor.edu/…/portada.html 1/2
S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic consolidation test
(Polo Clay)
2000 4000 6000 8000 1E+004
Time t [min.]
0
100
200
300
400
500
Effective mean stress p' [kPa]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]
CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]
Relaxation
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic triaxial test
(Bogotá clay)
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación
Anisotropic triaxial test
(Bogotá clay)
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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico Conclusiones
Conclusiones
• Se obtuvo una linea de fluencia de los ensayos realizados.• La superficie de Hvorslev es una envolvente que cubre varias superficies de
estado limite.• En la superficie de estado limite influyen factores de velocidad, y la energía de
deformación W = f (ε, σ, ε̇).• La Tasa de cambio del volumen respecto al tiempo es lineal y su pendiente varia
con el grado de anisótropia y velocidad.• Los esfuerzos son influenciados por la velocidad de deformación haciendo que
estos varíen su comportamiento en el tiempo..• La arcilla de Bogota(Barrio El Polo) tiene índice de viscosidad de Iνα = 0.06. El
cual se ajusta a la propuesta de Leinenkugel con el límite líquido.
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