Informe Nº5

“Ensayo Triaxial CIU” Geomecánica: CI4402

Nombre: César Torres Farías

Profesora: Loreto Cifuentes

Ayudante: Cristhian Pardo

Fecha de Realización: 20/06/2012

Fecha de Entrega: 05/07/2012

UNIVERSIDAD DE CHILE

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Departamento de Ingeniería Civil

1.- Introducción

El presente documento trata sobre los resultados del ensayo CIU (consolidado

isotrópicamente no drenado), realizado en el laboratorio MECESUP de la Universidad de Chile.

Este ensayo consiste en cargar una muestra de suelo en sus tres ejes. Para la anterior

se aplica una presión de confinamiento sigma3 alrededor de la probeta mediante un fluido que

generalmente es agua. Esto produce una consolidación isotrópica. Adicionalmente se le aplica

un esfuerzo delta sigma en la dirección axial para provocar la falla. En este ensayo no se

permite el drenaje de la muestra, por lo tanto no existe cambio volumétrico y se generan

presiones de poro que pueden aumentar o disminuir la resistencia al corte de la muestra.

Figura 1: Esquema inicial y durante el ensayo

2.- Confección de la probeta

Para confeccionar la probeta se utiliza arena fina con humedad del 5%. La

compactación se realiza a un DR=70% en 5 capas de 75,81 gr cada capa de arena. El molde

utilizado posee dos orificios y se le pone una mica en el contorno para que el suelo no se

adhiera. Para evitar las pérdidas de suelo, en la parte superior en inferior de la muestra se

colca un geotextil, el cual permite el paso del agua. Luego de compactar las 5 capas de suelo,

se sitúa una membrana en el porta-membrana del molde y se retira la presión para que la

membrana se adhiera al suelo. Se aplican los “o-rings” arriba y abajo.

Las burbujas de la probeta se deben eliminar para lo cual generalmente se utiliza

dióxido de carbono. Esto a su vez permita un drenaje con mayor rapidez del agua a través de la

probeta.

Finalmente la probeta se introduce en la cápsula de prueba para ser llevada a la

máquina triaxial.

3.- Resultados

Durante el ensayo se trabajo con muestra de suelo a DR=70% y humedad de 5%. A una

de las muestras, que se llamará “muestra 1”, se le aplicó una presión de cámara de 1

[kg/cm^2], mientras que a la otra, que se denominará “muestra 2”, la presión de cámara

aplicada fue de 2 [kg/cm^2]. A continuación se presentan los gráficos obtenidos a partir de los

datos del ensayo.

Gráfico 1: delta presión de poros v/s deformación unitaria axial

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0 5 10 15 20 25

Del

ta u

[kg

7cm

^2]

deformación unuitaria axial [%]

delta presión de poros v/s deformación unitaria axial

sigma3'=2 [kg/cm^2]

sigma3'= 1[kg/cm^2]

Gráfico 2: q’ v/s deformación unitaria axial

Gráfico 3: q’ v/s p’ y LEU residual

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25

q' [

kg/c

m^^

]

deformación unuitaria axial [%]

Esfuerzo de corte q' v/s deformación unitaria axial

sigma3'= 2[kg/cm^2]

sigma3'= 1[kg/cm^2]

y = 0,6812x R² = 0,9944

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 1 2 3 4 5 6

q' [

kg/v

m^2

]

p' [kg/cm^2]

q' v/s p'

sigma3=2 [kg/cm^2], sigma efectivo

sigma3=1 [kg/cm^2], sigma efectivo

LEU residual

Lineal (LEU residual)

Gráfico 4: q’ v/s p’ más tensiones totales.

Para la confección de la LEU se utilizan las siguientes resistencias residuales:

muestra p’ res q’ res

1 2,897384551 1,808880226

2 5,108124905 3,572968358

Tabla 1: Resistencias residuales

Además se agrega el punto (0,0) a los datos de la tabla 1.

A partir de la ecuación de la LEU obtenida mediante regresión lineal, se obtiene la

cohesión y el ángulo de fricción interna phi. Se debe notar que en la regresión lineal realizada

en los gráficos 3 y 4, se señala la intersección en el punto (0,0), pues se trata de una arena.

M 0,6957

a -0,0624

C [kg/cm^2] 0

phi [grado] 33,721

Tabla 2: Ángulo de fricción interna phi y cohesión C

y = 0,6812x R² = 0,9944

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 1 2 3 4 5 6

q [k

g/vm

^2]

p [kg/cm^2]

q v/s p

sigma3=2 [kg/cm^2], sigma efectivo

sigma3=1 [kg/cm^2], sigma efectivo

LEU residual

sigma3=2 [kg/cm^2], tensiones totales

sigma3=1 [kg/cm^2]

Lineal (LEU residual)

4.- Comentarios y Conclusiones

La única diferencia entre ambas muestra de suelo, es la presión de cámara a la que

fueron sometidas durante el ensayo. Esto determina la diferencia en el comportamiento de

cada probeta, puesto que ambas están a DR=70%

En el gráfico 1 se observa que la carga aplica en ambas muestras es inicialmente

soportada por el agua, es por esto que se ve un aumento en la presión de poros. Este

aumento es mayor para la muestra 2, puesto que está sometida al doble de presión de cámara

que la muestra 1. Para la muestra 1, se observa que a partir de deformaciones unitarias del

2%, la presión de poros se vuelve negativa. En cambio para la muestra 2 esto sucede a 5% de

deformación unitaria axial. Esta y disminución y cambio de signo en la presión de poros,

significa que ya la carga está siendo soportada por las partículas de suelo y se aumenta la

tensión efectiva del suelo.

En el gráfico 2 se observa que la probeta sometida a presión de cámara sigma3’=2

[kg/cm^2], es la que alcanza mayor resistencia (aproximadamente el doble de la otra probeta).

Esto se debe principalmente a que la presión de cámara es mayor para la muestra 2, lo que

genera un nivel de consolidación mayor para la muestra 2.

Del gráfico 3 se observa que la curva q v/s p ya no es lineal como en el ensayo CID

debido a que en el CIU no existe drenaje lo que genera presiones de poro que varían el

comportamiento entre las partículas de suelo.

En el gráfico 4 se presentan las curvas q y p totales además de lo que se muestra en

gráfico 3. Se observa que la muestra de suelo 2 tiene mayor resistencia para la muestra 2

Se debe señalar que para la obtención de la LEU en un comienzo no se realiza la

regresión lineal intersectando con cero, lo que daba como resultado una cohesión negativa.

Como se sabe que la arena tiene cohesión cero, se señala la intersección para obtener C y phi.