el ensayo dilatométrico de marchetti silvano marchetti

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E E l DMT es un interesante ensayo geotécnico in situ cuya aplicación no está aún extendida en España. Se trata de un ensayo carga-defor- mación, con deformación controlada (Mar- chetti, 1975, 1980) y cuyo rango de aplica- ción es en suelos granulares o cohesivos, de poco a muy densos y de blandos a duros, respectivamente. Desde un punto de vista geológico/geotécnico presenta tres aplica- ciones principales: • Determinar el perfil estratigráfico del terreno. Evaluar los parámetros geotécnicos de las capas atravesadas. • Calcular la capacidad portante del te- rreno y asientos frente a solicitaciones externas. En el presente trabajo se describen el equi- po y ensayo, se presentan correlaciones con las propiedades de los suelos y se analizan ejemplos en distintos suelos españoles. Procedimiento y equipos del ensayo DMT El Dilatómetro Plano de Marchetti (DMT) consiste una paleta plana que se hinca en el terreno y está provista de una fina membra- na metálica circular, expandible horizontal- mente en el suelo mediante gas a presión (Figs, 1 y 2). La hinca de la paleta en el terreno se rea- liza mediante penetración estática, utilizan- do para ello los mismos camiones que se utilizan para la realización de ensayos de penetración estática y piezoconos (Fig. 3). El varillaje utilizado es el mismo que el de estos ensayos. La paleta se conecta a una unidad de con- trol en superficie (Fig. 4) mediante una man- guera de presión de nylon en cuyo interior contiene un cable eléctrico que transmite las señales. La manguera y cable discurre por el interior de las varillas de hinca, que son huecas. A intervalos de 20 cm se detiene la pene- tración y la membrana es inflada mediante gas presurizado. Se toman dos lecturas: A, que corresponde a la presión necesaria pa- ra comenzar a mover la membrana, y B, que es a la presión requerida para producir una deformación de 1,1 mm en el terreno. El desplazamiento de la membrana de la paleta es de 1,1 ± 0,02 mm y, tratándose de piezas sólidas, no puede ser alterada en modo alguno por el operador. Se trata, por lo tanto, de un instrumento de gran preci- sión. GEOTECNIA Marcelo DEVINCENZI. IgeoTest, S.L. Silvano MARCHETTI, Universidad de L’Aquila, Italia. Palabras clave: ASIENTO, CARGA, COHESIVO, DEFORMACIÓN, DILATOMETRÍA, ENSAYO, GEOTECNIA, GRANULAR, IN SITU, PERFIL, SUELO. Con el presente artículo el autor pretende dar a conocer un ensayo poco extendido en España, como es el ensayo dilatométrico de Marchetti (DMT), y que, sin embargo, se presenta como una excepcional herramienta de trabajo, que unida a otro ensayo más conocido como la prueba de penetración estática, permite determinar parámetros geotécnicos de resistencia y deformabilidad in situ de forma rápida y precisa. El ensayo dilatométrico de Marchetti Fig. 1.- Paleta DMT. Fig. 2.- Central de lectura DMT. Aplicaciones recientes en España.

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Page 1: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

EEl DMT es un interesante ensayogeotécnico in situ cuya aplicaciónno está aún extendida en España.Se trata de un ensayo carga-defor-

mación, con deformación controlada (Mar-chetti, 1975, 1980) y cuyo rango de aplica-ción es en suelos granulares o cohesivos, depoco a muy densos y de blandos a duros,respectivamente. Desde un punto de vistageológico/geotécnico presenta tres aplica-ciones principales:

• Determinar el perfil estratigráfico delterreno.

• Evaluar los parámetros geotécnicos delas capas atravesadas.

• Calcular la capacidad portante del te-rreno y asientos frente a solicitacionesexternas.

En el presente trabajo se describen el equi-po y ensayo, se presentan correlaciones con

las propiedades de los suelos y se analizanejemplos en distintos suelos españoles.

Procedimiento y equipos del ensayo DMT

El Dilatómetro Plano de Marchetti (DMT)consiste una paleta plana que se hinca en elterreno y está provista de una fina membra-na metálica circular, expandible horizontal-mente en el suelo mediante gas a presión(Figs, 1 y 2).

La hinca de la paleta en el terreno se rea-liza mediante penetración estática, utilizan-do para ello los mismos camiones que seutilizan para la realización de ensayos depenetración estática y piezoconos (Fig. 3).El varillaje utilizado es el mismo que el deestos ensayos.

La paleta se conecta a una unidad de con-trol en superficie (Fig. 4) mediante una man-guera de presión de nylon en cuyo interiorcontiene un cable eléctrico que transmitelas señales. La manguera y cable discurrepor el interior de las varillas de hinca, queson huecas.

A intervalos de 20 cm se detiene la pene-tración y la membrana es inflada mediantegas presurizado. Se toman dos lecturas: A,que corresponde a la presión necesaria pa-ra comenzar a mover la membrana, y B,que es a la presión requerida para produciruna deformación de 1,1 mm en el terreno.El desplazamiento de la membrana de lapaleta es de 1,1 ± 0,02 mm y, tratándose depiezas sólidas, no puede ser alterada enmodo alguno por el operador. Se trata, porlo tanto, de un instrumento de gran preci-sión.

GEOTECNIA

Marcelo DEVINCENZI. IgeoTest, S.L.Silvano MARCHETTI, Universidad de L’Aquila,

Italia.

Palabras clave: ASIENTO, CARGA, COHESIVO,DEFORMACIÓN, DILATOMETRÍA, ENSAYO,GEOTECNIA, GRANULAR, IN SITU, PERFIL,SUELO.

Con el presente artículo el autor pretende dar a conocerun ensayo poco extendido en España, como es el ensayodilatométrico de Marchetti (DMT), y que, sin embargo, sepresenta como una excepcional herramienta de trabajo,que unida a otro ensayo más conocido como la pruebade penetración estática, permite determinar parámetrosgeotécnicos de resistencia y deformabilidad in situ deforma rápida y precisa.

El ensayo dilatométricode Marchetti

Fig. 1.- Paleta DMT. Fig. 2.- Central de lectura DMT.

Aplicaciones recientes en España.

Page 2: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

Calibrado de las membranas

Las lecturas de campo A y B deben sercorregidas por los efectos de la rigidez pro-pia de la membrana para determinar las pre-siones P0 y P1 :

(1)

(2)

donde: ∆A, es la presión exterior que debeser aplicada a la membrana al aire libre paraque se mantenga en reposo sobre su apoyo,y ∆B, es la presión interna necesaria paradesplazar la membrana 1,1 mm. Los valo-res de ∆A y ∆B se leen en campo aplicandoa la paleta una presión negativa mediante va-cío y una presión positiva, respectivamente.

Los valores de ∆A oscilan entre 0,05 a0,30 bar, y los de ∆B entre 0,05 y 0,80 bar.El cambio de ∆A o ∆B no debe ser superiora 0,25 bar antes y después del ensayo, si es-to sucede, debe ser repetido.

Normativas

No existe una norma publicada para esteensayo, únicamente unas recomendacionesde la ASTM. Concretamente: ASTM sub-committee D18.02.10. 1996. Suffested Me-thod for Performing the Flat DilatometerTest (Geotech. Testing Journal, Vol. 9, nº 2:93-101.June.

Recientemente, el comité TC16 de laISSMFE ha publicado un informe en el quese describen de forma detallada los equipos,procedimientos, interpretación y aplicacio-nes para el diseño del ensayo (Marchetti etal., 2001).

Interpretación del ensayo DMT

Parámetros Primarios DMT

A partir de los valores de P0 y P1 se de-rivan los tres parámetros intermedios ca-racterísticos de este ensayo:

- ID, Material Index, relacionado con eltipo de suelo.

- KD , Horizontal Stress Index, relaciona-do con la razón de sobreconsolidacióndel suelo (OCR).

- ED , Módulo Dilatométrico, determina-do a partir de la teoría de la elasticidad.

A continuación se describen brevementelos conceptos básicos necesarios para la in-terpretación y valoración de los resultados.

P B B1 = + ∆

P A AO = + ∆

ID : indice del material o tipo de suelo

Definido por:

(3)

donde u0 es la presión intersticial.En general, ID es indicativo del tipo de

suelo. En el campo de los suelos cohesivos,no obstante, ID puede clasificar a un sueloarcilloso como limoso, y viceversa. Unamezcla de arcillas y arenas también podríaser clasificada como un limo.

Al utilizar este parámetro se debe tenerpresente que la clasificación del suelo no esel resultado de un análisis granulométrico,sino que responde a parámetros que reflejanun comportamiento mecánico del medio, encierto modo un índice de rigidez. Como re-calca Marchetti, en cierto modo puede re-

IP P

P u

P

P uDO O

=−−

=−

1 0

0 0

sultar más relevante una descripción basadaen un comportamiento mecánico que unabasada en un análisis granulométrico.

Por ejemplo, si una arcilla por una razóndeterminada se comporta de una forma másrígida que la mayoría de las arcillas, desdeel punto de vista del valor de ID será clasi-ficada como un limo. Esta caracterización,si bien es incorrecta desde el punto de vistagranulométrico, puede ser relevante desdeun punto de vista del comportamiento me-cánico.

Los valores de ID oscilan de 0,1 a 10 (3órdenes de magnitud) y su valor es cons-tante en una capa homogénea de suelo. Deacuerdo a Marchetti (1980), el tipo de sue-lo se identifica como:

Arcilla 0,1 < ID < 0,6Limo 0,6 < ID < 1,8Arena 1,8 < ID < (10)

KD: Horizontal Stress Index

Definido por:

(4)

donde σ’v0 es la tensión efectiva vertical.KD es la base para la interpretación de va-

rios parámetros del suelo, y es clave para elresultado del ensayo. Este parámetro depen-de de la tensión efectiva horizontal y estárelacionado con la razón de sobreconsolida-ción del suelo (OCR). Puede decirse que re-presenta al valor de K0 amplificado por losefectos de la penetración de la paleta.

El perfil de KD es similar en forma al per-fil de O.C.R. y, por lo tanto, es sumamenteútil para entender la historia tensional de undepósito (Marchetti, 1980, Jamiolkowski etal., 1988). El valor de KD en arcillas nor-malmente consolidadas (NC) es:

(5)

oscilando entre 1,8 y 2,3.

ED: Módulo DMT

ED se obtiene a partir de la teoría de laelasticidad. Resumiendo:

(6)

Este parámetro no debe utilizarse en simismo como un módulo de deformación,fundamentalmente por la falta de informa-ción de la historia tensional. Sólo debe serutilizado en combinación con KD e ID y, es-pecialmente, no debe ser confundido con elmódulo de Young.

E PD = 34 7, ∆

KD NC, ≅ 2

KP u

DO

v

=− 0

0σ '

G E O T E C N I A

Fig. 3.- Hinca del dispositivo.

Fig 4.- Esquema de realización delensayo DMT.

Page 3: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

Interpretación de parámetrosgeotécnicos

De forma abreviada, a partir de los pará-metros ID , KD , y ED , definidos en los epí-grafes anteriores, pueden estimarse los pa-rámetros geotécnicos clásicos de resistencia,deformabilidad e historia tensional de unsuelo:

- Tipo de suelo (estratigrafía).- OCR y K0 en arcillas.- Cu en suelos cohesivos.- DR% y φ en suelos granulares.- MDMT (módulo Edométrico) en suelos

granulares y cohesivos.

Tipo de suelo y peso específicorelativo

Marchetti y Crapps (1981) desarrollaronel ábaco de la Fig. 5 en el que se puede de-terminar el tipo de suelo y su peso específicorelativo a partir de los parámetros ID y ED.

Historia Tensional (OCR)

En arcillas no cementadas, la correla-ción empírica entre la razón de sobrecon-solidación (OCR) y KD propuesta porMarchetti (1980) y corroborada por nu-merosas investigaciones posteriores se in-dica en la ecuación:

(7)

La ecuación 7 fue derivada en correspon-dencia a un valor de KD = 2 para suelos ar-cillosos no cementados normalmente con-solidados (NC), tal como demuestran nume-rosas investigaciones.

Otras correlaciones similares se presen-tan en la Fig. 6.

Esta relación no se debe aplicar en arci-llas sobreconsolidadas (OC) o cementadas.No se ha encontrado una única relación en-tre KD y OCR para este tipo de suelos.

La determinación (e incluso la defini-ción) de OCR en arenas es mucho más difí-cil que en arcillas. La única forma de obte-ner cierta información de OCR en arenas,es utilizando la razón:

(8)

donde: M, es el módulo confinado determi-nado a partir de ED ,y qc es la resistenciapor punta del penetrómetro estático (CPT).

El valor de αα para arenas/limos NC osci-la entre 5 y 10, y para arenas/limos OC en-tre 12 y 24 (Marchetti, 2001).

α =M

qDMT

c

OCR KDMT D= ( , ) ,0 5 1 56

En la Fig. 7 se presenta un ejemplo de lavariación del parámetro αα en un suelo li-moso cementado en su estado natural y des-pués de saturarlo (Devincenzi y Canicio,2001 a, b). El ejemplo corresponde a un de-pósito cuaternario tipo loéssico cercano a laciudad de Girona. Los valores de αα fueronobtenidos de la combinación de ensayosCPT y DMT, a partir de los cuales se obtu-vieron los valores de qc y M, respectiva-mente.

Se observa claramente que los valores deαα para el suelo en su estado natural son si-milares a los de los suelos compactados osobreconsolidados (OC), con una media de20. La sobreconsolidación aparente de estesuelo viene dada principalmente por una in-cipiente cementación carbonática. Sin em-bargo, en su estado saturado, el suelo ha per-dido su estructura pasando a un estado nor-malmente consolidado (NC), y los valoresde αα descienden a una media de 8.

G E O T E C N I A

Fig. 5.- Ábaco paradeterminar eltipo de suelo ypeso específicorelativo (Marchettiy Crapps, 1891).

Fig. 6.- OCR y KD (Kameye Iwasaki,1995).

Page 4: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

(freshly deposited); si bien, dicha elecciónimplica cierto grado de subjetividad.

Si bien este es uno de los muy pocos mé-todos para estimar el valor de K0 en arenas(o al menos, la forma del perfil de K0 ), sufiabilidad es difícil de establecer debido a lafalta de valores de referencia.

En la Fig. 8, se presenta un ejemplo co-rrespondiente a los depósitos deltaicos delrío Llobregat, cerca de su desembocadura.El perfil litológico puede apreciarse clara-mente en el gráfico del piezocono (izquier-da), donde se traza el valor de qT (qc corre-gida) y el valor de u (presión intersticial).En primer término se encuentra una capa dearenas densas, seguida de una segunda en laque abundan las intercalaciones limo-arci-llosas. En tercer lugar, a partir de los 22 maproximadamente, se encuentra una capa dearcillas limosas con delgadas intercalacio-nes granulares finas.

En este ejemplo, se presenta la estima-ción de K0 en base a la ecuación 9 (tramoscohesivos, serie de color rojo) y a la ecua-ción 10 (tramos arenosos, serie de colorazul). Si bien, se observa una mayor disper-

sión del valor de K0 en los tramos arenosos,la tendencia general del gráfico parece bas-tante razonable.

Parámetros resistentes

cu (arcillas)La correlación original propuesta por

Marchetti (1980), es la siguiente:

(12)

Un ejemplo de comparaciones entre cu ,determinada a partir del DMT y otros ensa-yos geotécnicos in situ (vane test, presió-metro autoperforante, CPT) y ensayos delaboratorio (triaxiales), se presenta en laFig. 9. Los resultados muestran la bondadde la correlación propuesta.

φ (arenas)Básicamente, existen dos métodos para

determinar el ángulo de rozamiento de are-nas a partir del ensayo DMT (ver tambiénMarchetti, 1997).

C Ku v D= ⋅( )0 22 0 50

1 25, ,' ,

σ

G E O T E C N I A

Fig. 7.- Valores MMDT/qc en un suelolimoso en estado natural y saturado.Devincenzi y Canicio, 2001.

Fig. 8.-Estimación deK0 ensedimentosdeltaicos delrío Llobregat,Barcelona.

El valor del parámetro αα proporciona asíuna valoración aproximada de la historiatensional de los depósitos arenosos. La com-binación de los ensayos CPT y DMT cons-tituye una excelente herramienta de investi-gación de campo para el estudio de estos se-dimentos.

Coeficiente de empuje en reposo K0

La relación empírica para arcillas NC nocementadas, fue propuesta por Marchetti(1980):

(9)

En arcillas cementadas, sin embargo, estarelación puede sobreestimar significativa-mente el valor de K0, , ya que parte del va-lor de KD es debido a los efectos de la ce-mentación.

La determinación de K0 en arenas, sóloes factible en arenas mediante la combina-ción del ensayo de penetración estáticaCPT (Schmertmann, 1982, 1983).

Baldi et al., (1986), a partir de los men-cionados trabajos de Schmertmann y de lasmodificaciones posteriores de Marchetti(1985), propuso:

(10)

(11)En la práctica actual, la ISSMGE (TC16

2001) recomienda la utilización de las ante-riores ecuaciones utilizando para el últimocoeficiente valores de 0,005, en depósitosarenosos antiguos (seasoned sands), y de0,002, en depósitos arenosos recientes

K KDq

vc

0 00 376 0 095 0 0046= + −, , , / 'σ

K KDq

vc

0 00 376 0 095 0 0017= + −, , , / 'σ

KKD

0

0 47

1 50 6=

,,

,

Page 5: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

El primer método (Schemertmann, 1982,1983) está basado en resultados de ensayosen cámara de calibración (CC) y relacionaK0 - KD - φ.

Una variación de este método (Marchetti,1985) consiste en primero determinar K0 ,tal como se indicó en el epígrafe anterior, yutilizar el ábaco de la Fig. 10 para estimarφ a partir de K0, y qc determinado a partirdel ensayo CPT.

El segundo método es descrito en detallepor Marchetti (1997). Se determina φ a par-tir de KD mediante la ecuación siguiente:

(13)

Esta ecuación es conservadora y sólo de-be aplicarse si no se dispone de otra infor-mación más precisa.

Parámetros de deformación

El módulo M determinado a partir de losensayos DMT (designado como MDMT) co-rresponde al módulo vertical drenado (uni-dimensional) tangente a la presión de confi-namiento σ’v0 del ensayo, y es igual al de-terminado en el edómetro.

La posibilidad de estimar el móduloconfinado tanto en suelos cohesivos comogranulares es una de las principales apor-taciones del ensayo DMT. MDMT , se ob-tiene aplicando al parámetro ED el corres-pondiente factor de corrección RM , deacuerdo a:

φsafeDMT D DK K= ° + ° − °28 14 6 2 1 2, log , log

(14)

Las ecuaciones que definen RM en fun-ción de ID y KD (Marchetti, 1980) se pre-sentan en la Tabla I. El valor de RM se in-crementa con KD. Se debe notar que RM,dependiente de ID y KD, no es una constanteproporcional única que relaciona M y ED.Los valores de RM oscilan entre 1 y 3.

Un ejemplo de comparación de MDMT yel módulo edométrico obtenido a partir demuestras inalteradas de alta calidad, se pre-senta en la Fig. 11.

Otras aplicaciones directasde interés

Detección de superficies derotura en taludes de arcillas OC

Una de las interesantes aplicaciones di-rectas del ensayo DMT, es la detección desuperficies de roturas en taludes de arcillassobreconsolidadas (OC). Este rápido y sen-cillo método fue presentado por Totani et al.,

M R EDMT M D= ⋅ (1997) y se basa en el análisis del perfil deKD. En la Fig. 12 se resume el conceptodel método.

Como consecuencia de un deslizamiento,a lo largo de la superficie de rotura del taludse produce un remoldeo del suelo, con pér-dida de su estructura original, pasando éstea un estado aproximadamente NC.

Como en arcillas NC el valor típico delparámetro KD ≈ 2, el método en esenciaconsiste en identificar estas zonas dentrodel talud (ver Fig. 12). Nótese que lo que sebusca es un valor numérico específico (KD≈ 2) y no simplemente una zona más débil.Este método ha sido ampliamente validadopor inclinómetros (Marchetti, 2001).

Con éste método, no sólo se detectan su-perficies de deslizamiento actuales, sino quese pueden detectar deslizamientos fósiles (noidentificables por inclinometría), que, dado

G E O T E C N I A

ID ≤ 0.6 RM = 0,14 + 2,36 log KD

si ID ≥ 3 RM = 0,5 + 2 log KD

si 0,6 < ID < 3 RM = RM,0 + (2.5 - RM,0) log KD

RM,0 = 0,14 + 0,15 (ID - 0,6)si KD > 10 RM = 0,32 + 2,18 log KD

si RM < 0,85 RM = 0,85

Tabla I.- Determinación de RM.

Fig. 12.- Método DMT-KD para detectar superficies

de rotura en taludes arcillosos OC.

Fig. 9.- Comparación entre cu determi-nada a partir del DMT y por otrosensayos en el National Research Siteof Bothkennar, UK (Nash et al. 1992).

Fig. 10.- Abaco qc , K0 , φ de acuerdo aDurgunoglu & Mitchell (compilado porMarchetti 1985).

Fig. 11.- Comparación entre M,determinado a partir de DMT y

edómetros de alta calidad, en arcillasde Noruega (Lacasse 1986).

Page 6: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

el caso, podrían ser susceptibles de reacti-varse, por ejemplo después de una excava-ción.

En el ejemplo de la Fig. 13 se presenta uncaso de deslizamiento fósil superficial en ar-cillas fuertemente sobreconsolidadas de lalocalidad de Montagut, Girona. La línea rojaen el gráfico representa un valor de KD = 2(suelo NC). En los testigos de sondeos rea-lizados se pudo comprobar la presencia deuna zona con abundantes caras espejadas.

El método en si mismo no permite esta-blecer si el talud se está moviendo y cómo eseste movimiento, por lo tanto, en la mayo-ría de los casos una combinación de DMT einclinómetros es preferible (por ejemplo,

para utilizar los perfiles de KD y optimizarla localización y profundidad de los incli-nómetros).

Control de tratamientosde mejora del terreno

El ensayo DMT ha sido utilizado frecuen-temente con éxito en tratamientos de mejorade suelos blandos, debido a una mayor sen-sibilidad a detectar pequeños cambios enlas tensiones horizontales (ver Fig. 14). Nu-merosos autores dan cuenta de este uso delensayo (Schmertmann, 1986; Jendeby, 1992;Pascualini y Rosi, 1993, de Cock et al.,1993, etc.).

La compactación y/o consolidación de unsuelo tratado se refleja de inmediato por unincremento de MDMT y KD.

Se ha comprobado (Schmertmann, 1986)que el incremento de MDMT en depósitosarenosos es aproximadamente el doble delincremento de qc del ensayo CPT.

La combinación DMT/CPT, no obstante,es ventajosa ya que el ensayo CPT es de másrápida ejecución. Además, la combinaciónDMT/CPT, a través de la razón qc/MDMT = αα,muestra el proceso de cambio estructural su-frido por el suelo, es decir el incremento dea después de un tratamiento. En la Fig. 15.se muestra este cambio. Esta figura es aná-

loga a la Fig. 7, presentada por Devincenziy Canicio (2001 a,b), aunque en este caso elproceso es el inverso: se trata del empeora-miento de un suelo tras ser saturado.

Control de compactación de terraplenes

Existe bastante experiencia en el uso delDMT para evaluar la idoneidad de compac-tación de subbases de terraplenes.

Marchetti (1994), describe detalladamenteel uso del ensayo para este fin en carreterasde Bangladesh. Una vez realizados suficien-tes ensayos DMT en zonas aceptadas del te-rraplén, se obtuvo un perfil tipo MDMT, uti-lizado luego para el control de calidad. Es-te perfil (Fig. 16) puede ser utilizado comoun método muy eficaz y económico dado larapidez del ensayo comparado con otros, co-mo por ejemplo el ensayo de placa de carga.

EjemplosA continuación se presentan dos ejem-

plos de ensayos. Los resultados fueron pro-cesados con el programa de presentación de

G E O T E C N I A

Fig. 15.- Razón α = MDMT/qc antes ydespués de una compactación dinámicaen un relleno arenoso suelto (Jendeby,1992).

Fig. 16.- Ejemplo de perfil de aceptaciónMDMT para control de subbases.

Marchetti, 1994.

Fig. 13.- Ejemplo de deslizamientosuperficial fósil en Montagut, Girona.

Fig. 14.- Ensayos DMT antes y después deun tratamiento de vibrocompactación,

Van Impe et al., 1994.

Page 7: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

datos e interpretación FradeDMT© desarro-llado por Igeotest, S.L.

Arcillas Sobreconsolidadas en Cornellà de Terri, Girona

En la Fig. 17 se presentan los resultadosde un ensayos realizados en arcillas sobre-consolidadas pliocenas en la localidad deCornellà de Terri, Girona. En primer lugar,a partir del perfil de los parámetros, puedendistinguirse tres subunidades diferentes, he-cho que resultaba prácticamente imposible

con los testigos de los sondeos también rea-lizados. El primer nivel llega hasta los 4 mde profundidad aproximadamente, y el se-gundo hasta los 7,5 metros.

Obsérvese como el parámetro ID perma-nece casi constante en cada una de estasunidades. La sobreconsolidación del sueloqueda claramente manifestada por los ele-vados valores del parámetro KD , que de-crecen en profundidad.

En un estudio geotécnico previo en estesolar se había recomendado una cimenta-ción mediante pilotes. Con la ayuda del en-

sayo DMT, sin embargo, pudo recomendar-se una cimentación superficial que resultócompletamente satisfactoria.

Sedimentos deltáicos del Río Llobregat, Barcelona

En la Fig. 18 se observa un ensayo reali-zado en los sedimentos de origen deltaicodel río Llobregat, cerca de su desemboca-dura, en el término municipal del Prat deLlobregat. En este ensayo se han alcanzadocon facilidad de ejecución los 40 m de pro-fundidad.

Corresponde al mismo ejemplo a partirdel cual se elaboró la Fig. 8, es decir que sedistinguen tres unidades básicas, la primerade arenas densas hasta los 8 m de profundi-dad, una segunda también arenosa, pero enla que abundan las intercalaciones limo-ar-cillosas y, en tercer lugar, a partir de los 22m, aproximadamente, se encuentra una capade arcillas limosas con delgadas intercala-ciones granulares finas.

Obsérvese como la diferencia entre P0 yP1 (∆P) es mucho mayor en los tramos are-nosos. En los sedimentos arcillosos ∆P espequeña, y tanto P0 como P1 se incrementanlinealmente con la profundidad.

El parámetro KD se mantiene constante, yaproximadamente igual a 2, en los sedimen-tos cohesivos inferiores; mientras que lasarenas y arenas con intercalaciones finas, seobserva un efecto de sobreconsolidaciónaparente muy notable, hecho que puedeatribuirse a la intensa explotación del acuí-fero superior.

Conclusiones

El presente artículo pretende dar a cono-cer un ensayo poco extendido en España,que sin embargo permite obtener importan-tes parámetros in situ de los suelos. El en-sayo dilatométrico de Marchetti (DMT), unensayo de carga-deformación, con deforma-ción controlada y aplicable, tanto en suelosgranulares como cohesivos, en un ampliorango de densidades y durezas.

Del ensayo, de manera directa se obtie-nen los valores de ID, KD, y ED:

- ID, Indice del Material: es un paráme-tro indicativo del tipo de suelo, o biendel comportamiento mecánico de éste.

- KD Horizontal Stress Index: es la basepara la interpretación de varios pará-metros del suelo, al depender de la ten-sión efectiva horizontal y estar relacio-nado con la razón de sobreconsolida-ción del suelo (OCR), es muy útil paraconocer la historia tensional del terreno.

G E O T E C N I A

Fig. 17.- Limos arcillosos y arcillas sobreconsolidadas en Cornellà de Terri, Girona.

Fig. 18.- Sedimentos deltaicos del río Llobregat, Barcelona.

Page 8: El ensayo dilatométrico de marchetti   silvano marchetti

- ED Módulo DMT: sólo debe ser utiliza-do en combinación con KD e ID , no de-be ser confundido con el módulo deYoung.

A partir de los parámetros anteriores, pue-den estimarse los parámetros geotécnicosclásicos de resistencia, deformabilidad ehistoria tensional de un suelo (estratigrafía,OCR y KO, CU , en suelos cohesivos; DR%y φ en suelos granulares y módulo edomé-trico en suelos granulares y cohesivos).

En el caso de terrenos cohesivos los pará-metros OCR, KO y CU pueden calcularsedirectamente a partir de los datos extraídosde los DMT.

En determinados tipos de terreno, comoes el caso de los granulares finos, es de des-tacar la importancia de complementar el en-sayo DMT con ensayos de penetración es-tática (CPT y/o CPTU). Esta combinaciónpermite hacer una estimación de la historiatensional del terreno, estimar el valor de KOy obtener un valor aproximado del ángulode rozamiento interno φ.

En cuanto a los parámetros de deforma-ción, la posibilidad de estimar el móduloconfinado, directamente correlacionable conel edométrico, tanto en suelos cohesivos co-mo granulares es una de las principales apor-taciones del ensayo DMT.

En el artículo se mencionan, además delas aplicaciones del DMT comentadas, otrasaplicaciones directas aplicables a casos con-cretos como: detección de superficies de ro-tura en taludes de arcillas sobreconsolida-das, control de tratamientos de mejora delterreno, y control de compactación de terra-plenes. Se exponen, además, casos prácticos dela utilización conjunta de los ensayos DMTy CPT/CPTU y los resultados obtenidos.

Agradecimientos

El autor desea expresar su sincero agra-decimiento al Profesor Silvano Marchettiy a la señora Paola Monaco, ambos de laUniversidad de L'Aquila, por poner a sudisposición gran parte de las figuras pre-sentadas.

Bibliografía- A.G.I., Associazione Geotecnica Italiana-Burghig-

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G E O T E C N I A