Suelos Parcialmente Saturados
Enviado por jimmywilliam • 22 de Abril de 2013 • 21.203 Palabras (85 Páginas) • 718 Visitas
IMPLEMENTACIÓN DE
LA MECÁNICA DEL SUELO PARCIALMENTE SATURADO
EN LA PRÁCTICA DE LA
INGENIERÍA GEOTÉCNICA
D.G. Fredlund
University of Saskatchewan
Traducción, edición y glosario
Fabián Hoyos Patiño
Profesor asociado
Escuela de Ingeniería Civil
Facultad de Minas
Universidad Nacional de Colombia. Sede de Medellín
ISBN
2003 Fabián Hoyos Patiño.
fabianhoyos@terra.com.co
2003 Hombre Nuevo Editores.
hombrenuevo@epm.net.co
Apartado aéreo 50127 Medellín, Coombia.
Director editorial: Jesús María Gómez Duque.
Editor general: César A. Hurtado Orozco.
Carátula: María del Pilar Mejía Vallejo.
Distribución y ventas: Distribuidora de Libros Tercer Milenio.
Impreso y hecho en Colombia por/ Printed and made in Colombia by
Editorial Litoimpresos.
Traducción y publicación autorizadas por el autor y National Research Council de Canadá de la obra Unsaturated Soil Mechanics implementation in the geotechnical Engineering Practice.
Queda rigurosamente prohibida, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidas las lecturas universitarias,la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares mediante alquiler público, sin la autorización escrita de los titulares del copyright.
ÍNDICE
Prólogo 5
Resumen 9
Abstract 10
Résumé 11
Introducción 13
Qué es la implementación de la mecánica
del suelo parcialmente saturado? 16
Etapas conducentes a la implementación 16
Etapa de formulación de las variables de estado 17
Etapa de formulación de relaciones constitutivas 21
Relaciones constitutivas de cambio de volumen 22
Funciones de propiedades de suelos
parcialmente saturados 24
Relación constitutiva del contenido de agua 25
Naturaleza, caracterización y teoría de la curva
característica de succión en el suelo 28
Relación constitutiva de la resistencia al cortante 29
Relación constitutiva del flujo de agua en el suelo 32
Etapa de formulación 34
Etapa de propuesta de soluciones 35
Etapa de diseño 37
Etapa de verificación y monitoreo 38
Etapa de implementación 41
Hacia la implementación de la mecánica del
suelo parcialmente saturado 42
Estimación de las funciones de propiedades del
suelo parcialmente saturado 43
La forma matemática de la curva característica
de succión en el suelo 45
Medición en el laboratorio de la curva
característica de succión en el suelo 49
Procedimiento de ensayo para medir la curva
característica de succión en el suelo 51
Interpretación de los datos de la curva de succión
en el suelo 52
Estimación de la curva característica de succión en el
Suelo 55
Aplicación de las funciones de propiedad de los
suelos parcialmente saturados 60
Resistencia al cortante de los suelos parcialmente
saturados 62
Flujo de agua en suelos parcialmente saturados 65
Condiciones de frontera del flujo de humedad en
la superficie del terreno 69
Pasos hacia la implementación de la mecánica
del suelo parcialmente saturado 74
Referencias 76
Índice analítico 81
Glosario 85
PRÓLOGO
Durante más de cincuenta años la mecánica del suelo se desarrolló en la dirección fijada inicialmente por su fundador, K. Terzaghi. En ella, el análisis del comportamiento mecánico del suelo era considerado en dos condiciones extremas y mutua-mente excluyentes, seco o saturado; la condición de suelo seco era una suposición implícita en ocasiones, en tanto que la condi-ción de suelo saturado era comúnmente utilizada con el objeto de conseguir resultados más seguros o, dicho en forma menos diplomática, más conservadores. La más reciente tendencia en la investigación y desarrollo tecnológico en la mecánica del suelo, iniciada en el decenio de 1960, toma en consideración la condi-ción de saturación parcial del suelo, definida como aquella en la que las presiones intersticiales son negativas; tal condición es considerada como un continuo desde el estado seco teórico, ine-xistente en la naturaleza, hasta el estado saturado. La superficie freática constituye la interfase natural entre el suelo saturado y el suelo parcialmente saturado, de manera que la zona de saturación capilar estrictamente se encuentra en el dominio del suelo parcialmente saturado.
El principio básico de la mecánica del suelo parcialmente saturado establece que el comportamiento del suelo es siempre una respuesta al estado de esfuerzos en el suelo, o a los cambios de dicho estado de esfuerzos, y, en consecuencia, tal estado de esfuerzos en el suelo puede ser utilizado como variable inde-pendiente para describir su comportamiento; esta variable pue-de ser descompuesta en términos del esfuerzo compresivo total y las presiones del aire y del agua, negativa en el suelo parcialmente saturado, y positiva en el suelo saturado, de donde resultan el esfuerzo compresivo neto y la succión, como variables de estado de esfuerzos propios del suelo parcialmente saturado, y el esfuerzo efectivo como variable de estado del suelo saturado.
Un aspecto clave del nuevo enfoque de la mecánica del suelo radica en el hecho que las propiedades del suelo no son ya defi-nidas como valores únicos, o como parámetros del suelo, sino como funciones de propiedades que dependen del estado de esfuerzos en el suelo y, en particular, de la presión intersticial negativa, cuantificada como succión en el suelo parcialmente saturado. La curva característica de succión en el suelo, definida como la función que relaciona el contenido de humedad del suelo con la succión, se convierte así en una herramienta clave en el análisis geotécnico y en la base del cálculo de las funciones de propiedades del suelo en las que un valor extremo corresponde a la propiedad característica del suelo saturado.
La introducción del concepto de suelo parcialmente saturado tiene importantes
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